Vývoj aplikací s moduly SQM4: Začínáme s Xilinx Zynq – 8. díl

Tímto, již osmým, dílem ukončíme seriál o platformě Zynq®-7000 Xilinx® All Programmable SoC a o modulech SQM4, které umožňují tuto pokročilou technologii snadno vyzkoušet i nasadit do praxe. V seriálu jsme si o platformě Zynq řekli ta nezákladnější fakta a snad jsme i dostatečně demonstrovali, jaké výhody přináší toto unikátní spojení procesorových výpočetních jader s obvody programovatelných hradlových polí v rámci jednoho čipu. Na jednoduchém příkladu s uměle syntetizovanou periferií řadiče displeje a softwarovou řídicí aplikací jsme si i krátce představili oba hlavní vývojové nástroje. Nástroj Vivado pro návrh logických obvodů v jazyce Verilog či VHDL a nástroj Xilinx SDK pro tvorbu software v jazyce C nebo C++.

Děkujeme všem čtenářům, kteří nás oslovili s dotazy a kteří projevili zájem o platformu Zynq i o jiné procesorové systémy, které jsou v rámci řady SQM4 podporovány. Ostatní zájemce o pokročilé mikroprocesorové technologie bychom rádi dnešním posledním dílem oslovili a pozvali je k diskuzi o možném nasazení modulů SQM4 v praktických aplikacích nebo v zajímavých „hobby“ projektech. K nejzajímavějším tématům pro diskuzi bychom určitě zařadili i téma možné spolupráce na budoucím vývoji nových modulů SQM4. Právě modul SQM4-ZY7 s obvodem Xilinx Zynq Z7020, který byl předmětem našeho zájmu, je dobrým příkladem oboustranně výhodné spolupráce mezi nejmenovanou komerční firmou a vývojovou skupinou sqm4.com. Komerční projekt, který v návrhu s obvodem Z7020 počítal, dosáhl díky spolupráci s sqm4.com značných finančních i časových úspor. Díky tomu, že byly jak složitý návrh mnohavrstvé desky plošných spojů, tak problematika napájení či zapojení pamětí DDR3 řešeny zakázkově odborníky z sqm4. com, mohl se vývojový tým soustředit na samotné jádro problému a jeho vlastní řešení (v tomto případě šlo o vývoj pokročilého systému digitálního zpracování ultrazvukových signálů). Z takto „na míru“ vyvinutého modulu se stal produkt obecně použitelný i v jiných aplikacích a začal žít svůj vlastní život.

SQM4-ZY7

Vraťme se ale ještě v několika fotografiích k právě ukončenému seriálu a k naší aplikaci s modulem SQM4-ZY7 a s prototypovou platformou EasyBoard. Platformu EasyBoard tvoří univerzální základová deska použitelná s libovolným modulem SQM4 a dále sada schémat zapojení i ukázkový software. EasyBoard integruje zvolený modul SQM4 s TFT displejem, se zvukovým řadičem, s fyzickou vrstvou komunikačních rozhraní RS232, RS485, USB/OTG, Ethernetem a také s konektorem pro paměťové karty SD Card. Umožňuje tak nejen rychle ověřit základní funkci vybraného modulu, ale dokonce se díky svým kompaktním rozměrům může v některých jednodušších aplikacích stát i základem pro koncové průmyslové řešení.

SQM4-K70 a SQM4-VF6

Moduly s oblíbenými procesory firmy Freescale (dnes již NXP) tvoří základ několika úspěšných průmyslových aplikací. Kromě napájecích zdrojů, pamětí DDR a řadičů USB a Ethernetu disponují tyto moduly i rozhraním k WiFi a anténním konektorem.

Procesor NXP Kinetis K70 je klasický ARM®CortexM4 mikrokontrolér, 150 MHz s FPU jednotkou, vybavený integrovanou pamětí 1 MB Flash a 128 kB SRAM, na modulu dále rozšířenou o 128 MB NAND Flash a 128 MB DDR. Díky LCD periferii se modul SQM4-K70 většinou používá v aplikacích s malým displejem (obvykle ne větším než HVGA). Typicky může jít o řídicí panely s jednoduchým GUI a připojením do ethernetové sítě. Příkladem zajímavé veřejné aplikace je Supervisor Module humanoidního robota Flash (www.doc.flash-robotics.com/hardware/ flash/controllers/supervisor-module).

Procesor Vybrid VF6 je založen na unikátní asymetrické kombinaci výkonného jádra ARM®CortexA5 a úsporného mikrokontrolérového jádra ARM®CortexM4. To umožňuje spuštění dvou nezávislých systémů na jednom procesoru. Na jádře A5 je tak často spouštěn Linux realizující výkonné grafické uživatelské rozhraní (procesor má grafický akcelerátor) a síťovou komunikaci, zatímco na jádře M4 může běžet real-time aplikace pod RTOS operačním systémem nebo i bez něj. Díky množství bezpečnostních funkcí je modul SQM4-VF6 často využíván v aplikacích typu pokladních terminálů nebo zabezpečovacích systémů. Zajímavou českou veřejnou aplikací je projekt Ptáci online (http://www.ptacionline.cz/), kde je modul použit na desce sběru audiovizuálních dat.

SQM4-SX6

Pro nejnáročnější aplikace je vhodný poslední, nejnovější člen rodiny SQM4 modul SX6 s procesorem NXP i.MX- 6SX. Tento procesor je opět založen na asymetrické kombinaci výkonného jádra ARM®CortexA9 a úsporného ARM®CortexM4.

Dvě gigabitová rozhraní, která jsou přímo na modulu připojená k obvodům PHY, vestavěný grafický akcelerátor, video DAC, rozhraní SDHC i PCIe z tohoto modulu tvoří ideální základ pro výkonné průmyslové aplikace v oblasti komunikací, zpracování nebo poskytování videa, uživatelských terminálů a podobně. Typově je modul vhodný pro podobnou škálu aplikací jako SQM4-VF6, oproti Vybridu však přináší téměř dvojnásobný výkon obou jader, širší hardwarovou podporu video formátů, čtyřnásobnou paměť a mnoho dalších výhod.

Závěr

Rádi bychom se za kolektiv vývojářů sqm4.com rozloučili se všemi, kteří náš seriál sledovali, a ještě jednou zveme všechny nám podobné nadšence a zájemce o mikroprocesorovou techniku k diskuzi nebo ke spolupráci.