Digilent software что это
Средства разработки и проектирования Digilent
Находясь в Пуллмане, штат Вашингтон, Digilent разрабатывает, производит и распространяет свою продукцию по всему миру. С момента своего основания в 2000 году продукты Digilent теперь можно найти в более чем 2000 университетах в более чем 70 странах мира. Как многонациональная компания с офисами в США, Китае и Румынии, Digilent может предложить высококачественные решения для самых разных потребностей. В дополнение к своим собственным продуктам, Digilent предоставляет услуги по проектированию и производству оригинального оборудования для ведущих технологических компаний, включая Xilinx, Analog Devices, Cypress Semiconductor и National Instruments.
Миссия Digilent состоит в том, чтобы сделать инженерные разработки технологически понятными и доступными для всех, предоставляя преподавателям и студентам высококачественные и актуальные для отрасли средства обучения и учебные программы.
 |
|
 |
Отличия платы Wi-FIRE от WF32: |
 |
Этот продукт был разработан в сотрудничестве с Renesas Synergy и поддерживается платформой Renesas Synergy. |
194044, Санкт-Петербург
Большой Сампсониевский проспект, д. 45А оф. 134
Обзор плат на SoC ARM+FPGA. Часть первая. Мир Xilinx
В опубликованном ранее переводе обзора 98 «хакерских» плат немалый интерес аудитории вызвали платы на базе SoC, сочетающих в себе ядра ARM и FPGA, такие, как Parallella. И это неудивительно, ведь такая комбинация даёт воистину потрясающие возможности по сравнению с «просто» процессором или «просто» FPGA. На таких SoC можно строить системы, сочетающие в себе алгоритмичски сложные задачи, поддержку сетевых стеков, GUI и прочих вещей, проще поддающихся реализации на процессоре, и задачи, требующие жесткого реального времени, обработки сигналов, обработки изображений и другие задачи, для реализации которых удобны FPGA. Разумеется, для многих задач можно использовать простые FPGA (возможно, включив в них IP-ядро процессора типа NIOS II или MicroBlaze), многие задачи можно решить на процессоре достаточной мощности, используя операционные системы реального времени (типа RTEMS), но всё же, SoC являются в настоящее время очень привлекательным вариантом для решения множества задач, как в профессиональных областях, так и для хобби.
В настоящее время существует множество SoC, сочетающих в себе FPGA и процессорные ядра, они имеют разную стоимость, и мы из всего множества выделим два семейчтва, относительно недорогих микросхем: Cyclone V компании Intel (Altera), и Zynq-7000 компании Xilinx. Оба семейства содержат двухъядерный ARM Cortex A9 + FPGA. Zynq также бывают одноядерные Zynq-7000S и четырёхядерные UltraScale+. Все подобные микросхемы поставляются в корпусах BGA, поэтому не стоит рассчитывать на то, что вы легко и просто спаяете такую плату дома (хотя теоретически это возможно). Но многие платы имеют вид SOM (система-на-модуле), что делает их удобными для встраивания в свои изделия, единичные или серийные.
Другими представителями SoC являются семейства Arria V, Arria 10, Stratix 10 (Intel) и Virtex 7 (Xilinx). В чипах Xilinx Virtex также встраивались процессорные ядра PowerPC до семейства Virtex 6 включительно. Однако стоимость плат на этих чипах может быть весьма высока.
Стоит также отметить, что в среднем цены на платы с SoC такого типа гораздо выше, чем на платы типа Raspberry Pi, это плата за гораздо большие возможности, которые вы получаете. Цены на платы начинаются примерно от 100 долларов и могут достигать нескольких тысяч долларов, и последние, очевидно, выходят за рамки, приемлемые для хобби (хотя, для кого-то, возможно, и нет). Я не стал включать в обзор такие дорогие платы, ограничившись платами максимум за несколько сотен долларов.
Итак, Cyclone V и Zynq-7000, чем они отличаются? Аппаратно это весьма близкие системы, имеющие два ядра Cortex A9 и некоторое количество ячеек FPGA. В программном обеспечении разница есть.
Для Intel средой разработки проектов FPGA служит Quartus Prime, а средой разработки программного обеспечения — DS-5 Altera Edition. Она позволяет (в бесплатном варианте) разрабатывать приложения под Linux, однако если вы захотите разрабатывать приложения, работающие в режиме Bare Metal (без ОС), то вам понадобится коммерческая версия DS-5. И Quartus Prime, и DS-5 существуют в версиях под Windows и под Linux. Следует понимать также, что установка и настройка этих программ под Linux потребует от вас определённых скиллов и поиска решений в интернете. В Windows всё ставится «из коробки».
Для Xilinx Zynq-7000 (и других FPGA «седьмого» поколения) средой разработки проектов FPGA является Vivado, средой разработки ПО — Xilinx Software Development Kit (SDK). Он бесплатен и не имеет многих ограничений, которые есть у DS-5 Altera Edition. Оба продукта также доступны в версиях для Linux и для Windows, однако следует знать, что Vivado для Linux устанавливается не на любую Linux. Я успешно устанавливал его в Ubuntu, но в Debian он не заработал. Под Windows проблем возникнуть не должно. Для того, чтобы начать работать со средами разработки Xilinx, можно использовать замечательные книги — «The Zynq Book» (L. Crockett, R. Elliot и др), которая содержит «теоретическую» часть и «The Zynq Book Tutorials for Zybo and ZedBoard» (тех же авторов) для «лабораторных работ». Обе книги доступны для скачивания официально и бесплатно.
В целом, для начинающих Xilinx Zynq является (на мой субъективный взгляд) гораздо более простым вариантом в плане изучения, с меньшими трудностями, чем в случае Intel Cyclone V. Повторюсь, однако, что это мой субъективный взгляд, основанный на моём личном опыте с той и другой системой. Если вы имеете другое мнение по этому вопросу, напишите в комментариях, будет интересно узнать и об опыте других людей.
Для обзора я выбирал платы на основе Cyclone V и Zynq-7000, имеющиеся в продаже на текущий момент. Некоторые из них являются одиночными платами, содержащими в себе всё необходимое для подключения и работы с платой, другие состоят из базовой платы и мезонинного модуля (платы, устанавливаемой на базовую плату). Во втором случае будет указана стоимость как модуля, так и базовой платы. Возможно, я пропустил какие-то платы, если вы знаете о платах, не вошедших в обзор, прошу в комментарии.
На что следует обращать внимание при покупке платы, кроме цены?
Во-первых, есть ли JTAG на плате. Если его нет, то вам понадобится внешний JTAG-адаптер, который нужно будет приобретать отдельно. И в этом случае вам нужно проверить, что все сигналы JTAG выведены на разъём и доступны для использования. Без JTAG теоретически тоже можно работать, но всё же лучше, чтобы он был.
Во-вторых, разъёмы. Разъёмы на плате могут быть «стандартные» IDC, с шагом 2,54 мм или высокоскоростные разъёмы типа FMC (Xilinx) или HSMC (Altera), или другие. Для подключения чего-либо низкоскоростного (светодиодов, кнопок, разных внешних устройств) IDC удобен, но АЦП на 125 МГц, например, через него не подключить, нужен high-speed разъём. В то же время, если у вас есть плата только с high-speed соединителем, вы попадёте в затруднительное положение, если захотите подключить к нему что-либо своё, т.к. такие разъёмы дороги, и требуют для разводки скоростных сигналов многослойную плату. Имеющиеся в продаже платы переходников HSMC-IDC также пугающе дорого стоят.
Некоторые платы имеют разъёмы для шилдов Arduino. Уж не знаю, насколько это важно для вас, но вдруг кому-то важно. Платы производства Digilent имеют разъёмы для модулей PMOD, и, соответственно, эти модули также имеются в продаже в большом количестве. Конечно, никто не запрещает вам подключать к этим разъёмам любые свои устройства.
В-четвёртых. Уровень поддержки. Плата должна иметь открытую принципиальную схему, доступные для скачивания образы Linux, документацию. Желательно наличие большого сообщества, книг, статей, роликов на youtube, которые помогут вам разобраться с неизбежными проблемами. Также уточните, есть ли для платы готовые файлы BSP (board support package), так как без них вы даже не сможете собрать проект, чтобы помигать светодиодиком.
Также следует сказать, что все цены в обзоре приведены без учёта доставки.
На некоторые платы цены довольно высоки, однако, на ebay можно купить (если повезёт) б/у плату с большой скидкой, хотя их, возможно, придётся ловить, полагаясь на удачу.
Большая часть плат в этом обзоре построена на базе SoC Zynq 7010 и 7020 (также обозначаемых как XC7Z010 и XC7Z020). Для понимания места этих чипов в продуктовой линейке Xilinx Zynq-7000 см. картинку ниже. Все эти SoC имеют 2 процессорных ядра, но также существуют семейства Xilinx Zynq-7000S с одним ядром и Xilinx Zynq UktraScale с 4 ядрами.
А сейчас приступим к обзору.
Платы Digilent
ZedBoard
Одна из самых дорогих плат в обзоре, хотя ничего особенного, кажется, на ней нет.
Из плюсов: есть JTAG, есть разъем расширения FMC для high-speed и «простые» низкоскоростные разъёмы PMOD.
Также большим плюсом для начинающих является то, что плату можно изучать по книге «The Zynq Book Tutorials for Zybo and ZedBoard».
Производитель: Digilent
SoC: XC7Z010 (Dual-core ARM Cortex-A9 ) 667 MHz
RAM: 512 MB x32 DDR3 w/ 1050Mbps bandwidth
Flash: 128 Mb Serial Flash w/ QSPI interface
Размеры: 122 * 84 мм
Ethernet: 10/100/1000
JTAG: On-board USB-JTAG
Другие расширения:
«Уменьшенный» вариант ZedBoard. Установлен SoC XC7Z010, и нет FMC. В остальном плата аналогична Zedboard. Интересно то, что высокоскоростные сигналы в виде 100-омных дифференциальных пар выведены на разъём PMOD (подробности см. в документации). При изучении также можно руководствоваться книжкой «The Zynq Book Tutorials» при изучении.
Arty Z7-10, Arty Z7-20
PYNQ-Z1
Аппаратно плата является почти полным аналогом Arty Z7-20, отличаясь от неё только наличием микрофона и выключателя питания. К ней, соответственно, подходит всё ПО для Arty Z7-20, включая файлы BSP.
Платы Avnet
MicroZed
Базовых плат к MicroZed три.
PicoZed
Модуль без каких-либо внешних разъемов, и без базовой платы его использовать нельзя.
На данный момент единственной базовой платой является PicoZed FMC Carrier Card V2:
PicoZed (SDR) Development Kit/ADRV9361
А теперь плохая новость: Оба варианта платы PicoZed SDR Breakout Carrier, как и сама PicoZed SDR, сняты с производства компанией Avnet, но компания Analog Devices предлагает эти платы под названием ADRV9361. В настоящее время плата от AD находится в состоянии Pre-Release, и купить её пока нельзя. Цена, указанная в описании, это последняя известная цена Avnet на эту плату.
UltraZed-EG
Всё-таки я решил включить в обзор одну плату на Zynq UltraScale.
Самая мощная плата из приведённых в обзоре, основана на четырёхядерном Zynq UltraScale+. Требует для работы установку на базовую плату.
UltraZed IO Carrier Card
UltraZed PCIe Carrier Card
MiniZed
Платы MYIR Tech Limited
Теперь будут платы от компании MYIR Tech Limited (http://myirtech.com/). Эта компания производит множество плат, не только на Xilinx Zynq, и устанавливает на свою продукцию относительно невысокие цены.
Z-turn Lite
Самая дешевая плата в обзоре, тем не менее, выглядит вполне достойно. Может устанавливаться на базовые платы, доступные для Z-turn Board (см. далее). Некоторым недостатком можно считать то, что большая часть пинов I/O выведена на специальный разъём снизу платы, но никаких базовых плат не предлагается.
Z-turn Board
MYD-C7Z010/15/20 Development Board
Trenz Electronic
Немецкая компания Trenz Electronic (trenz-electronic.de) предлагает множество плат на Zynq-7000 и Zynq UltraScale, но явная ориентированность на рынок промышленных SOM и довольно высокие цены делают эти платы не очень привлекательными для наших целей. Однако я включил в обзор три платы от Trenz, просто для порядка.
DIPFORTy1 «Soft Propeller»
SoC: Zynq-7010
Flash: 16 MByte
RAM: нет
JTAG: нет
Ethernet: нет
Цена: €59.00
Размер: 18*51 мм
Памяти нет, флеш 16Mb. Запустить Linux на этой плате не получится, т.к. нет памяти, и в целом, смысла в приобретении этой платы практически нет.
ZynqBerry
Плата на Zynq в формате Raspberry Pi
SOC: Zynq 7007S, Zynq 7010
RAM: 512 MByte DDR3L SDRAM
Flash: 16 MByte
Ethernet 10/100
USB: 4 x USB with power switches
HDMI: есть
JTAG: On-board USB JTAG
Цена: €99 (Z-7007S), €119 (Z 7010)
Неплохая плата за свою цену. Обратите внимание, что Ethernet на 100 Мбит, тогда как у других плат обычно установлен гигабитный Ethernet.
ArduZynq
SoC: Zynq 7007S, Zynq-7010
RAM: 512 MByte DDR3L
Flash: 16 MByte SPI Flash
Ethernet: нет
JTAG: On-board USB JTAG
USB: USB OTG, USB UART
HDMI: нет
Цена: €89 (Z 7007S), €99 (Z 7010)
Теперь рассмотрим платы различных других производителей.
Parallella
Выпускается в трёх вариантах: Parallella Microserver (P1600), Parallella Desktop (P1601), Parallella Embedded (P1602)
Другие возможности: сопроцессор Epiphany
Эта плата уже рассматривалась в обзоре ранее. Отличительной особенностью данной платы является чип «Epiphany» компании Adapteva, 16-ядерный процессор, который может взаимодействовать с ядром ARM в SoC Zynq. Именно поэтому плату в рекламе называют 18-ядерной, т.е. 2 ядра ARM + 16 ядер Epiphany.
Практических применений я здесь не вижу, но поиграться можно очень хорошо. Теперь немного печальных известий. Компания Adapteva планировала выпуск также 64-ядерной и 1024-ядерной версии чипа, однако основатель компании Андреас Олофсон признал, что компания не добилась коммерческого успеха, несмотря на хорошие технические характеристики чипов. Он ушёл на работу в DARPA, и продолжения истории не будет (http://www.adapteva.com/andreas-blog/adapteva-status/).
Для того, чтобы подключать к плате какие-либо устройства, вам понадобится базовая плата Porcupine Breakout Board, вот такая:
Встроенный адаптер JTAG на плате отсутствует, линии JTAG выведены на разъём платы. Поэтому, если вы планируете работу с платой через JTAG, сразу приобретите Breakout-плату и отдельный JTAG-адаптер.
Snickerdoodle
Выпускается в трёх вариантах: Snickerdoodle One, Snickerdoodle Prime LE, Snickerdoodle Black
Базовые платы
Болльшой плюс платы в том, что разработчики написали целую книгу для начинающих пользователей: Snickerdoodle book. Она не такая объёмная и фундаментальная, как «Zynq Book» или «MicroZed Chronicles», но многие другие производители не предоставляют никакой информации, кроме самого элементарного минимума, и это следует учитывать, особенно если вы начинающий разработчик.
Zedboard (клон китайского производства)
Клон Zedboard, сделанный в Китае. Нет FMC разъёма, вместо него просто штыревые разъёмы. Процессор и его обвязка смонтированы на SoM-модуле, который снимается с базовой платы и может быть установлен в ваше изделие.
Учитывая цену почти в два раза меньше оригинальной Zedboard, очень неплохой вариант.
Red Pitaya
SoC: Zynq-7010
RAM: 256MB DDR3
Flash: нет
Ethernet: 10/100/1000
USB: OTG, MicroUSB (console)
JTAG: нет
Размер: 107 x 60 мм
Цена:
от €199 за 10-битные ЦАП/АЦП
от €259 за 14-битные ЦАП/АЦП
Также есть различные варианты комплектации и скидки для студентов
2 канала ADC 125 MSPSx14bit или 10 bit
2 канала DAC 125 MSPSx14bit или 10 bit
4 канала ADC 100 kSPSx12bit
4 канала DAC 100 kSPSx12bit
Плата стоит несколько особняком от остальных, т.к. позиционировалась разработчиками не столько как девборда, сколько как замена целом ряду измерительных приборов: осциллографу, генератору, анализатору спектра и т.п. Конечно, полноценных профессиональных приборов (даже самого начального уровня) она не заменит, потому что приборы не состоят из одного АЦП, там нужно ещё много всякого.
Тем не менее, плата интересная. Главный минус в том, что это closed source hardware, т.е. схемы в открытом доступе нет. Будьте внимательны.
OZoM: Open Source Zynq on Module
SoC: Zynq 7010
RAM: нет
Flash: 32Mbyte
Ethernet: нет
USB: нет
JTAG: нет
Размер: 75×40 мм
Цена: €250 (ожидаемая цена, выпуск платы не состоялся)
В начале статьи я написал, что, хотя собрать самому устройство на Zynq весьма сложно, тем не менее, теоретически, это возможно. Проект OZoM задумывался как Open Hardware проект такого модуля. Он выставлялся на Indiegogo, но не собрал достаточно средств. Этого можно было ожидать, впрочем, крайне маленькие возможности при сильно завышенной цене делают покупку платы бессмысленной. В настоящее время документация по нему доступна тут.
К сожалению, высокими характеристиками плата похвастаться не может. Памяти нет, Linux запустить нельзя. Большой пользы в такой плате нет.
В следующей части будут рассмотрены девборды на базе SoC Intel(Altera) Cyclone V.