Um die enormen Datenströme von Kameras und Sensoren zu verarbeiten, hat der Ingenieurdienstleister und Technologieanbieter Dream Chip ein kompaktes und dennoch leistungsfähiges Systemmodul (System on Module, SoM) entwickelt, das sich in solchen Anwendungen vorteilhaft einsetzen lässt. Auch für die industrielle Bildverarbeitung und die Künstliche Intelligenz (KI) eignet sich das Arria 10 SoM von Dream Chip.
Das Arria 10 SoM vereint die komplette Funktionalität eines Computers mit den Fähigkeiten zur Bild- und Videoverarbeitung auf einem kompakten Board – mit Abmessungen von nur 29 x 29 mm ist das Arria 10 SoM kleiner als eine Scheckkarte. Seine Rechenleistung bezieht das Board aus einem Intel-Chip vom Typ Arria 10 SX, der die Funktionalität eines SoC und eines FPGA in einem Gehäuse kombiniert. Darin sorgen ein hochmoderner Dual-Core-Prozessor vom Typ Arm Cortex A9 sowie ein programmierbarer FPGA-Baustein mit bis zu 480000 Logikeinheiten für flüssiges Arbeiten.
Die SoM-Platine wird über zwei Mezzanine-Steckerleisten auf das kundenspezifische Baseboard aufgesteckt. Diese Implementierung als System on Module bietet dem Anwender deutliche Vorteile gegenüber der direkten Verwendung eines FPGA: Der User muss sich weder um die Speicherkonfiguration noch um die Anschlüsse für die Kommunikationsleitungen (IOs) oder die Einzelheiten der Stromversorgung kümmern. Stattdessen kann er leicht und kostengünstig sein anwendungsspezifisches Baseboard entwickeln und dabei die Rechen- und Connectivity-Möglichkeiten des SoM nutzen.
Seine Funktionalität zur Verarbeitung von Bild- und Videodaten bezieht das Arria 10 SoM aus seiner internen Architektur: Zwei separate DDR4-Speicherschnittstellen ermöglichen es dem ARM-Cortex-A9-Subsystem, parallel zum FPGA-Subsystem speicherintensive Anwendungen wie Frame Buffering oder Object Detection durchzuführen, ohne in Probleme mit der Bandbreite oder in Zugriffskonflikte zu geraten. Diese Eigenschaften zeigen sich besonders in Anwendungen mit hoher Bildrate sowie in 3D- und 4K-Anwendungen. 32 vielseitig verwendbare LVDS-Leitungen mit hoher Bandbreite dienen als Ein- und Ausgang für kundenspezifische Anschlusskonfigurationen von Bildsensoren, Displays, AD- oder DA-Wandlern. Damit lassen sich beispielsweise bis zu acht hochauflösende Kameras anschließen – ideal für die Videoverarbeitung in Robotik- oder KI-Edge-Anwendungen.
Dabei ist das Arria 10 SoM von Dream Chip keineswegs auf die Bildverarbeitung festgelegt. Vielmehr empfiehlt es sich auch für industrielle Anwendungen: Alle Komponenten auf dem SoM sind für den Einsatz in rauen industriellen Umgebungen zertifiziert; diverse konstruktive und schaltungstechnische Maßnahmen sichern den zuverlässigen Betrieb auch dort, wo eine erhöhte Robustheit erforderlich ist. In Messtechnik- und Datenerfassungs-Anwendungen in, bei denen High-Speed-ADC/DAC-Funktionen benötigt werden, kann das Arria 10 SoM seine Leistung ausspielen. Damit lässt es sich ideal in Datengrabbern und Datenloggern einsetzen. Durch die Kombination aus ARM-Prozessor und FPGA ist das System zudem ideal für den Einsatz im schnell wachsenden Markt für Künstliche Intelligenz. Für die Verarbeitung Neuronaler Netze, etwa mit den verbreiteten Tensor-Flow-Libraries, stellt dieses System eine geeignete Plattform dar.
Das SoM verfügt über zahlreiche Kommunikationsschnittstellen, etwa für 10-Gigabit-Ethernet, Glasfaser, 12G SDI und USB 2.0. Diese Datenschnittstellen machen das Gerät zum Gateway-Rechner. Die Bestückung mit einem FPGA verleiht dem System Flexibilität und Skalierbarkeit. Damit Entwickler mit dem Arria 10 SoM schnell zu professionellen Ergebnissen kommen, stellt Dream Chip eine spezielle Portierung von Intels Arria 10 Golden System Reference Design zur Verfügung – einschließlich Bootloader und der Linux-Distribution Yocto. Weitere Softwarewerkzeuge sind von Dream Chip erhältlich, die Palette der Tools wird kontinuierlich erweitert. Auch die Herstellung individueller Varianten nach Kundenwunsch ist möglich. ge
