基于京微雅格CME-C1的典型應用介紹

　　CME-C1是京微雅格新近推出的高性能大容量“云”系列首顆產(chǎn)品，邏輯容量折合2000萬(wàn)門(mén)級。CME-C1采用TSMC 40nm先進(jìn)工藝，采用全新的6輸入查找表架構，獨創(chuàng )36x18的DSP單元，內嵌大容量每塊18K位ram，高速串行接口可達6.5Gbps，通用差分I/O可達1.3Gbps，同時(shí)還內置硬核PCIe支持5G速率Gen2、DDR3/2控制器以及PHY讀寫(xiě)速率可達1333Mbps，各項指標均達國內領(lǐng)先水平。

　　CME-C1緊跟當前市場(chǎng)的需要，定位于無(wú)線(xiàn)通信、有線(xiàn)網(wǎng)、電力保護、工業(yè)控制(機器人)、圖像處理(安防，無(wú)線(xiàn)圖傳)、金融安全、數據保護、云計算以及國防軍工等應用領(lǐng)域。本文就通過(guò)CME-C1在無(wú)線(xiàn)通信、有線(xiàn)網(wǎng)、安防監控、工業(yè)控制、國防軍工以及金融安全等領(lǐng)域的典型應用做了分析。

　　無(wú)線(xiàn)通信

　　無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域宏基站、微基站以及軟件無(wú)線(xiàn)電等應用，都需要使用到FPGA實(shí)現頻率合成、濾波、數字上下變頻、編解碼、以及通信協(xié)議等功能。CME-C1獨有的 DSP架構，每個(gè)單元支持36*18的乘法運算，帶有預加法器與后加法器，能做56位的加法運算，十分適合濾波器以及FFT運算。此外，CME-C1還有硬核SERDES，能支持各種高速通信協(xié)議如CPRI，RapidI/O，PCIe，Gigabit Ethernet，OC48等。

　　圖一：CME-C1在無(wú)線(xiàn)通信領(lǐng)域的典型應用分析

　　有線(xiàn)網(wǎng)

　　企業(yè)級以及骨干級路由器、交換機，需要使用高性能FPGA對報文做處理，調度、切分、緩存等功能，這就需要能支持更多輸入級的組合邏輯以及快速訪(fǎng)問(wèn)內部ram的FPGA。CME-C1支持高達600Mhz頻率訪(fǎng)問(wèn)內部ram，先進(jìn)的6輸入查找表架構有效的減少了組合邏輯級數以達到更高速率的邏輯需求，同時(shí)內置的硬核PCIe支持×4的Gen2標準，可以方便的實(shí)現設備的互聯(lián)。

　　在光傳輸領(lǐng)域，通常要對多路寬帶信號進(jìn)行實(shí)時(shí)采集、處理和傳輸。FPGA具有時(shí)鐘頻率高、速度快、采集實(shí)時(shí)性高、控制靈活等特點(diǎn)，與A/D轉換器等外圍電路結合，更適于高速數字信號處理。在發(fā)送端，先將外部輸入的模擬信號進(jìn)行預處理，再通過(guò)A/D轉換器轉化為數字信號送入FPGA進(jìn)行處理。根據數據傳輸以及通信協(xié)議的要求，FPGA將預處理后的A/D數據進(jìn)行編碼、成幀。然后由FPGA內部的IP核進(jìn)行并串轉換，最后由光收發(fā)模塊完成電光轉換后，通過(guò)光纖發(fā)送出去。在接收端，光收發(fā)器模塊將接收到的光信號轉化為電信號，完成高速串行數據到并行數據的轉換。然后，將轉換后的并行數據送入FPGA中，FPGA完成信號的解幀、解碼，并進(jìn)行后處理，該過(guò)程是發(fā)送端的逆過(guò)程。最后，經(jīng)DA轉換器將接收到的數據恢復成模擬信號。

　　圖二：CME-C1在光傳輸領(lǐng)域的典型應用分析

　　安防監控(IP監控/智能視頻)

　　智能視頻分析技術(shù)是視頻監控中非常重要的技術(shù)之一，它是在圖像及圖像描述之間建立關(guān)系，從而使計算機能夠通過(guò)數字圖像處理和分析來(lái)理解視頻畫(huà)面中的內容，達到自動(dòng)分析和抽取視頻源中關(guān)鍵信息的目的。特別來(lái)說(shuō)，在國家安全、公安和交通領(lǐng)域，基于智能視頻分析技術(shù)的系統IVS(Intelligent Video System)對視頻中異常行為事件進(jìn)行實(shí)時(shí)提取和篩選，并及時(shí)發(fā)出預警，改變了傳統視頻監控系統中只能“監”不能“控”的被動(dòng)狀態(tài)，解決了事后取證難的問(wèn)題，讓監控變得更加主動(dòng)。相比于傳統視頻監控系統，它有更加快速的反應時(shí)間和更加強大的數據檢索和分析功能，使得監控能力得到極大的改善。同樣由于視頻監控中協(xié)議和接口種類(lèi)繁多，基于CME-C1的智能視頻系統產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)是一種高性?xún)r(jià)比的實(shí)現方案。

　　圖三：CME-C1在智能視頻系統產(chǎn)品中的應用分析

　　工業(yè)控制

　　無(wú)人機的飛控系統、數控領(lǐng)域都需要實(shí)現多軸電機控制。使用總線(xiàn)架構的主從電機控制方案適宜實(shí)現多軸的實(shí)時(shí)控制。主站快速查詢(xún)從站，需要從站實(shí)時(shí)快速響應，從而獲得高精度高穩定的控制。主站使用高性能CPU+C1架構，C1可以實(shí)現實(shí)時(shí)以太網(wǎng)功能以及連接各種外設接口;從站使用DSP/MCU+C1架構，C1對接主站的總線(xiàn)如實(shí)時(shí)以太網(wǎng)等，還可附加對接I/O卡等接收其它數據。

　　圖四：CME-C1在無(wú)人機飛控系統中的應用分析

　　國防軍工以及金融安全

　　國防軍工以及金融領(lǐng)域都需要自主可控的國產(chǎn)化芯片。這些領(lǐng)域不可避免的需要自主知識產(chǎn)權的產(chǎn)品，避免被國外產(chǎn)品把握住命門(mén)。CME-C1的容量達2000萬(wàn)門(mén)級別，已經(jīng)可以覆蓋大部分中低端的應用需求，已經(jīng)流片的C6容量更是C1的3倍以上，足以滿(mǎn)足絕大多數的高速高容量的需要。

　　在雷達、電臺、導彈、衛星、航天、加固機、加密通信等軍用領(lǐng)域，云系列都可以滿(mǎn)足需求替代國外的產(chǎn)品。在金融安全領(lǐng)域，加密卡以及安全支付都可以使用國產(chǎn)化的產(chǎn)品來(lái)滿(mǎn)足自主可控的需要。

　　圖五：CME-C在金融清分機中的應用分析