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國產ARM+FPGA架構在“能源電力”中的典型應用詳解
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作者:
Tronlong--
時間:
2024-7-22 16:54
標題:
國產ARM+FPGA架構在“能源電力”中的典型應用詳解
能源電力作為國民經濟發展的“先導產業”和“基礎行業”,面對當今復雜多變的國際形勢,國內能源電力企業為追求更高的自主可控,正不斷尋求各種經過行業驗證的國產方案。
而單ARM架構已很難應對能源電力多通道/高速AD數據采集、處理、存儲和顯示的應用場景。目前,ARM + FPGA異構多核框架已成為能源電力行業的經典架構,可輕松面對廣泛的應用場景。
能源電力中“典型應用”舉例
國產ARM + FPGA平臺與架構,在如下能源電力應用場景中被廣泛應用:
國產AD + FPGA + ARM方案,國產化率100%
為滿足能源電力行業的“國產化”需求,創龍科技推出了國內首發全國產ARM + FPGA平臺方案(SOM-TLT3F工業核心板),并適配國產多通道并口AD,處理器、ROM、RAM、電源、晶振、連接器等均采用國產工業級方案,國產化率100%。
此全國產平臺基于全志T3 ARM + 紫光同創Logos FPGA設計,適配的國產多通道并口AD為核芯互聯的CL1606、CL1616。
圖1 SOM-TLT3F工業核心板正反面
圖2 TLT3F-EVM工業評估板資源框圖
CL1606是一款16位、8通道同步采樣AD芯片,并行采樣率高達200KSPS,而CL1616是一款16位、16通道雙路同步采樣AD芯片,并行采樣率高達500KSPS。
圖3 CL1616芯片
紫光同創Logos PGL25G/PGL50G FPGA在工業領域應用廣泛,邏輯資源分別為27072/51360,與國外友商產品pin to pin兼容,主要用于多通道/高速AD采集或接口拓展。因其價格低、質量穩定、開發環境易用等優點,受到工業用戶的廣泛好評。尤其是開發環境,最快3天可完成從國外友商產品到紫光同創產品的切換。
全志T3為準車規級芯片,四核ARM Cortex-A7架構,主頻高達1.2GHz,支持雙路網口、八路UART、SATA大容量存儲接口,同時支持4路顯示、GPU以及1080P H.264視頻硬件編解碼。另外,創龍科技已在T3平臺適配國產嵌入式系統翼輝SylixOS,真正實現軟硬件國產化。
圖4 方案系統框圖
FPGA高達64路AD同步采樣
在電力線路測量和保護系統中,需要對多相輸配電網絡的大量電流和電壓通道進行同步采樣,核芯互聯CL1606/CL1616是目前電力系統中最常用的國產ADC采樣芯片之一。
SOM-TLT3F工業核心板的FPGA端引出的IO資源共97 個。CL1616并行模式采集需要的IO資源:數據線16個,控制線6個,合計22個。4片CL1616則需要IO資源共88個。因此,SOM-TLT3F的FPGA端最高可實現高達64路AD同步采樣。
圖5 CL1616 AD模塊
55MB/s的FPGA與ARM數據高速傳輸
全志T3 + 紫光同創Logos平臺有多種高速通信方式,讓ARM與FPGA輕松互連。
● Dual SPI總線,雙向通信,實測寫速率達11.6MB/s、讀速率達17.8MB/s。● CSI總線,單向通信,實測讀速率達55.1MB/s。● SDIO總線,雙向通信,實測寫速率達5.1MB/s、讀速率達5.4MB/s。
Qt波形流暢顯示,1TB大容量存儲
紫光同創Logos FPGA將采集到的AD數據,通過核心板內部互聯的高速接口傳送至T3 ARM。T3 ARM運行Qt程序,并將讀取到的AD數據進行波形顯示。
并且,T3支持3Gbps速率SATA接口,可適配1T或以上大容量存儲,方便數據長期保存。
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