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MKR Vidor 4000一款拇指型的FPGA开发板

高工
2019-08-06 20:19:29     打赏

Arduino MKR Vidor 4000的出现确实让我挺意外的,为何?因为它是一款FPGA开发板。众所周知,Arduino最深入人心的东西就是其简单的入门,快速的开发,这种特性很好的体现在它的硬件以及开发工具上,因此,Arduino一度成为刚接触嵌入式编程的学生或者工程师群体,甚至是电子业余爱好者的首选。

MKR Vidor 4000作为一款拇指型的开发板,小巧精致是它固有的特性,这是优点,同时也是缺点。优点在于没有复杂的硬件,上手理解应该会比较简单;而缺点则是因为太过简单,所以注定不可能搭载很多功能,而且更多的功能实现都需要靠外接其它功能外设支持,成本花销会很大。

MKR Vidor 4000一款拇指型的FPGA开发板

不过对于MKR Vidor 4000来说,这种缺点不明显,为何?因为它不像其它的Arduino开发板一样搭载纯粹的MCU,MKR Vidor 4000搭载英特尔FPGA与Microchip MCU相结合,其特有的属性让它变得非常灵活又难能可贵,比如它可以做以往Arduino系列板卡做不到的事情,处理高速的音频、视频信号。

从我见到MKR Vidor 4000的第一眼开始就知道这个板子非常适合作为原型开发,当你了解清楚这板子的功能后完全可以基于此做应用级的开发,板子搭载的众多丰富接口都有配套的外设模块,有钱就买买买,当然没钱的话玩玩单板其实也是可以的,毕竟FPGA的无限可编程性还是能给大家留下一个预期。Vidor 4000的外设接口分布如下图所示:

Vidor 4000板子的背面很简洁,主要是板卡的电源管理部分。而对应的另一侧则是miniPCIe接口,这在Arduino的开发板上还属于十分罕见,也是因为这个接口的原因,很多应用可以直接基于Vidor 4000做原型开发。板子PCB上也贴心的开了两个U型凹槽用于螺丝固定,真正方面那些需求融合进自己产品设计的用户。

在靠近MicroUSB接口处有两颗电源芯片,一颗为TI的bq24195L,集成了开关模式电池管理和系统电源路径管理,可以应用于各类移动电源、平板电脑和其他便携式设备的单节锂离子和锂聚合物电池,在这块板子上,当同时存在电池与USB供电的时候,通过内部开关会自动切换为USB供电;另一颗为英特尔的EZ6301QI,这是一款可扩展的多输出 PowerSoC,集成了 3 个独立电源:一个 1.5A DC-DC 降压转换器(包含集成式电感器)和两个300mA的线性稳压器,如下图所示,仅需少量的外围器件就可以组成Vidor 4000所需要的电源系统。

板子正面的5V MicroUSB供电接口,外接I2C模块接口以及锂电池供电接口。另一侧则是几个比较“高端”的接口,miniPCEIe、MiPi CSI、MicroHDMI。

这种接口一般在Arduino的MCU开发板上基本不会存在,但在Vidor 4000上齐全了,这主要依托于板载的这颗Intel Cyclone 10 FPGA,因此板子上的miniPCIe接口所涉及到的引脚都是FPGA的可编程IO口,用户可以自己定义需要的接口信号,非常灵活,也易于嵌入式到现有的产品中去。

英特尔的Cyclone FPGA具体型号为10CL016YU256CBG,包含16K逻辑单元,504 KB嵌入式RAM和56个18x18 bit HW乘法器,用于高速DSP。每个pin脚都可以在150 MHz以上速度进行切换,并可配置为UART,(Q)SPI,高分辨率/高频率 PWM,正交编码器,I2C,I2S,Sigma Delta DAC等功能。

如果您本身熟悉FPGA开发,那么毫无疑问你对Verilog,VHDL和RTL都不陌生。虽然Vidor的工具链提供了对这些语言的支持,但这肯定不是它原本的目的,要不然用户为何要选择这个Arduino的FPGA开发板(市面上更多功能,更强性能的FPGA开发板多的是),而且,这样的话将Arduino的生态置于何处?

Vidor 4000的目的显然是让任何人都可以更轻松配置FPGA,玩转FPGA,所以传统的FPGA开发方式肯定不是Vidor 4000想传达给用户的,这点很重要,也就是说,你可以将Vidor看作是一个使用FPGA的平台,而不是一个学习FPGA的平台。真要学习FPGA的朋友,推荐使用爱板网评测过的另一款小脚丫FPGA比较合适。

官方为MKR Vidor 4000开发板提供了不少库以及IP,如MIPI相机输入、DVI输出、120MHz DAC、QR码跟踪器、PWM、四编码器、I2C,I2S,SPI和UART、FFT、FIR滤波器,所以,我们可以直接拿来使用。

除了此demo外还有不少关于摄像头输入和HDMI输出的demo,相较之下还比这个二维码检测的demo少了些许功能,而在图像输出上也没什么提升,所以不再演示了。从Vidor 4000提供的一些demo不难发现基本上都是关于一些IP的使用,明白我意思不,这个所谓的“使用”,不是教你如何去学习开发FPGA,而是教你如何像先前使用Arduino IDE开发MCU那样去玩FPGA,官方将复杂的功能实现都模块化成库或者IP,用户只需通过原本的Arduino IDE工具像简单的MCU开发一样去使用FPGA。




菜鸟
2019-08-06 20:28:57     打赏
2楼

这么大的芯片灵活性很高啊



助工
2019-08-07 21:22:24     打赏
3楼

不错不错 


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