Estreia FPGA de defesa com acesso antecipado

Oferecendo segurança de nível de defesa para sistemas embarcados no limite, a Microchip Technology Inc. oferece um programa de acesso antecipado (EAP) para o PolarFire SoC FPGA. Esta plataforma é o primeiro subsistema de microprocessador baseado em RISC-V reforçado em tempo real, capaz de Linux, na família PolarFire FPGA de médio alcance. Essa plataforma pode ser usada em aplicações de comunicações, defesa, médicas e automação industrial.

O chip é o primeiro SoC FPGA da indústria com um cluster de CPU RISC-V determinístico e coerente e um subsistema de memória L2 determinístico, habilitando Linux e aplicativos em tempo real. O subsistema de memória de 2 MB pode ser configurado como cache, bloco de notas ou memória de acesso direto. Isso significa que os desenvolvedores embarcados obtêm os benefícios do Linux em uma arquitetura determinística em combinação com os recursos de segurança e baixo consumo de energia do FPGA PolarFire.

Além disso, a arquitetura PolarFire SoC inclui recursos de confiabilidade e segurança, como correção de erro único e detecção de erro duplo (SEC-DED) em todas as memórias, proteção de memória física, um crypto core resistente à análise de potência diferencial (DPA), inicialização segura de nível de defesa e 128 Kb de memória de inicialização flash.

Uma necessidade chave resolvida pelo RISC-V foi este conceito de um processador que pudesse rodar Linux e atender aos requisitos de tempo real, disse Ted Speers, pesquisador técnico e chefe de arquitetura de produto e planejamento da unidade de negócios FPGA da Microchip. “Já tínhamos baixo consumo de energia e confiabilidade na bolsa com a tecnologia PolarFire, mas para realmente acertarmos isso, precisávamos do processador em tempo real. Queríamos um processador para atender às necessidades de ambos [rodando Linux e aplicativos em tempo real lado a lado] simultaneamente. ”

O design com uma CPU FPGA + em um único chip continuou a crescer nos últimos anos, graças a vários benefícios importantes para os designers embarcados. Ele melhora o processamento de tarefas específicas e permite personalização e flexibilidade, enquanto reduz a contagem de componentes, consumo de energia e espaço na placa.

O PolarFire SoC determinístico e crítico para a segurança oferece eficiência de energia que fornece até 50% menos energia do que os dispositivos concorrentes do setor. Como resultado, ele reduz a lista de materiais, eliminando a necessidade de ventiladores e dissipadores de calor.

“Nossa tecnologia PolarFire oferece energia 50% menor em muitos casos do que FPGAs concorrentes”, disse Speers. Eles podem ser usados ​​em ambientes de fator de forma pequeno onde a remoção de calor é um grande problema, permitindo que os clientes removam os ventiladores do sistema, o que economiza custos e resolve uma série de restrições do sistema que são muito difíceis de projetar, acrescentou.

Fazer os clientes trocarem apenas porque você oferece menos energia foi difícil, mas nessas aplicações a tecnologia PolarFire permite que eles mudem imediatamente devido aos benefícios adicionais, disse Speers.

Quando a CPU e o FPGA estão em um único chip, há uma redução no espaço da placa, mas também um processamento melhorado para tarefas específicas e menos latência, porque tudo está em um dado em vez de chip a chip em uma placa, disse Speers. “Com o tecido programável, ele também oferece muita personalização e flexibilidade que você normalmente não teria. Isso é particularmente importante para tecnologias emergentes nas quais os padrões ainda não estão totalmente estabelecidos e você pode precisar fazer algumas mudanças no campo.

“O subsistema determinístico é onde toda a mágica acontece”, disse Speers. “A Microchip arquitetou um chip que podia rodar o sistema operacional Linux mainstream e todos os seus aplicativos lado a lado com um núcleo em tempo real, dentro de um subsistema de memória coerente e determinista”. E ao passar do cache L2 de 1 MB para 2 MB, os clientes podem usar 1 MB como memória local para aplicativos determinísticos em tempo real por qualquer um dos quatro núcleos de aplicativos.

Como um benefício adicional, os clientes existentes do SmartFusion 2 da Microchip - a primeira arquitetura SoC FPGA da indústria com um subsistema de processador completo - podem facilmente migrar para o PolarFire SoC. O subsistema de memória de 2 MB L2 do PolarFire SoC pode ser configurado como uma memória local, e ambas as plataformas usam periféricos comuns com drivers de firmware e as mesmas ferramentas de desenvolvimento.

As aplicações incluem ambientes com problemas térmicos, como interruptores IoT industriais e cabeças de rádio remotas; ambientes operados por bateria, como termovisores portáteis, dispositivos de ultrassom portáteis, rádios militares seguros e teste e medição portáteis, bem como aplicativos de aprendizado de máquina e raiz de confiança, como plataformas de armas, rádios militares seguros e UAVs.

O chip faz parte do crescente suporte da Microchip para o design RISC-V. Os parceiros Mi-V incluem WindRiver, Mentor Graphics, WolfSSL, ExpressLogic, Veridify, Hex-Five e FreeRTOS, bem como ferramentas de desenvolvimento de sistemas IAR e AdaCore.

Como parte do Programa de Acesso Antecipado (EAP), os clientes qualificados podem começar a projetar agora com o conjunto de projetos Libero SoC 12.3 FPGA da Microchip e o ambiente de desenvolvimento integrado SoftConsole 6.2. Eles também podem depurar seus aplicativos incorporados usando Renode, um modelo virtual do subsistema do microprocessador.

Os recursos de depuração para o PolarFire SoC incluem rastreamento de instrução e monitores de barramento Advanced eXtensible Interface (AXI) configuráveis ​​em tempo de execução passivo do parceiro Mi-V UltraSoC, 50 pontos de interrupção, monitores de malha FPGA e analisador lógico de dois canais integrado da Microchip SmartDebug.

Para se qualificar para o programa de acesso antecipado, os clientes podem entrar em contato com [email protected]. Os clientes podem começar os projetos agora com acesso ao esquema e arquivos Gerber para o PolarFire Icicle Kit que estará disponível no terceiro trimestre de 2020, bem como as diretrizes de design da placa. O MPFS250T começará a amostragem no terceiro trimestre de 2020.