Embedded Hardware System on Module mit PolarFire FPGA

Das SoM »M1000PFS« von Aries Embedded basiert auf Microchips PolarFire-Serie.
Das SoM »M1000PFS« von Aries Embedded basiert auf Microchips PolarFire-Serie.

Aries Embedded, Spezialist für Embedded-Hardware und -Dienstleistungen, präsentiert auf der Embedded World das »M100PFS« System on Module (SoM). Es basiert auf Microchips PolarFire System on Chip (SoC) FPGA mit 64-Bit-RISC-V-Prozessor.

Das neue SoM »M100PFS« von Aries Embedded eignet sich ideal für Anwendungen, in denen der Entwickler eine leistungsfähige, sichere und energieeffiziente Rechnerarchitektur mit einem FPGA kombiniert. Das SoM zielt auf eine große Bandbreite an Anwendungen wie Smart Embedded Vision, Industrieautomatisierung, Telekommunikation und das Industrial Internet of Things (IIoT) ab. Einen ersten Prototyp des M100PFS-SoM stellt Aries auf der Embedded World am Stand 441 in Halle 3A vor. Das Ausliefern von Boards an Kunden wird ab dem vierten Quartal 2020 beginnen.

Geringe Leistungsaufnahme

Das M100PFS mit den Maßen 74 x 42 mm2 läuft mit niedriger statischer Geräteleistung, geringem Einschaltstrom und stromsparenden Transceivern. Weiterhin zeichnet sich das SoM über eine Single-Event-Störfestigkeit (SEU) sowie integrierter SECDED- und LSRAM-Speicherverriegelung der PolarFire-FPGA-Technik aus, die in die FPGA-Architektur integriert ist. Außerdem läuft SECDED (Single Error Correction, Double Error Correction) auf allen Speicherressourcen des Prozessors. Der Suspend-Modus des Systemcontrollers dient sicherheitskritischen Designs. Mehrere Funktionen unterstützen die Sicherheitsaspekte, beispielsweise der von Cryptography Research Incorporated (CRI) patentierte Bitstrom-Schutz für die Differenzleistungsanalyse (DPA), die integrierte physikalisch nicht klonbare Doppelfunktion (PUF) und 56 KB sicherer, nichtflüchtiger Speicher (sNVM).

Diverse Schnittstellen

Das PolarFire SoC kombiniert einen vierfachen 64-Bit-RISC-V-64GC-Kern und einen 64-Bit-RISC-V-64-IMAC-Monitorkern. Es verwendet ein FCVG484-Gehäuse, das vom 23k-Logikelement (LE)-Baustein des PolarFire SoCs bis zum 250k-LE-Baustein skaliert. Ein SoM mit dem größten 460k-LE-PolarFire-SoC wird es in zukünftigen Versionen geben. Die RISC-V-CPU-Mikroarchitektur-Implementierung ist eine einfache fünfstufige, einzelne Pipeline, die immun gegenüber Meltdown- und Spectre-Exploits ist, die sich häufig in defekten Geräten finden. Alle fünf CPU-Kerne sind kohärent, wobei das Speicher-Subsystem eine vielseitige Mischung aus deterministischen Echtzeitsystemen und Linux in einem einzigen Multi-Core-CPU-Cluster ermöglicht. Die Prozessor-Ein- und Ausgänge umfassen:

  • 2x Gigabit-Ethernet
  • USB 2.0 OTG
  • 2x CAN 2.0 A und B
  • Quad-SPI-Flash-Controller zur direkten Ausführung
  • 5x Multi-Mode-UARTs
  • 2x SPI
  • 2 I2C
  • RTC
  • GPIO
  • 5x Watchdog-Timer

Der Speicher besteht aus 1/2/4 GByte LPDDR4 RAM für den HMS, 1/2/4 GByte LPDDR4 RAM für den FPGA, 32 Mbit NOR-Flash und 4 bis 64 GByte eMMC-Speicher. Die Standardkonfiguration enthält Gigabit-Ethernet, UART, CAN, SPI, I²C und USB.