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ARM+FPGA架构在能源电力中的典型应用详解

FPGA技术江湖 来源:Tronlong创龙科技 2023-03-22 14:28 次阅读

能源电力作为国民经济发展的“先导产业”和“基础行业”,面对当今复杂多变的国际形势,国内能源电力企业为追求更高的自主可控,正不断寻求各种经过行业验证的国产方案。

而单ARM架构已很难应对能源电力多通道/高速AD数据采集、处理、存储和显示的应用场景。目前,ARM + FPGA异构多核框架已成为能源电力行业的经典架构,可轻松面对广泛的应用场景。

能源电力中“典型应用”举例

国产ARM + FPGA平台与架构,在如下能源电力应用场景中被广泛应用

国产AD + FPGA + ARM方案,国产化率100% 为满足能源电力行业的“国产化”需求,创龙科技推出了国内首发全国产ARM + FPGA平台方案(SOM-TLT3F工业核心板),并适配国产多通道并口AD,处理器ROMRAM电源、晶振、连接器等均采用国产工业级方案,国产化率100%。

此全国产平台基于全志T3 ARM + 紫光同创Logos FPGA设计,适配的国产多通道并口AD为核芯互联的CL1606、CL1616。

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图2 TLT3F-EVM工业评估板资源框图

CL1606是一款16位、8通道同步采样AD芯片,并行采样率高达200KSPS,而CL1616是一款16位、16通道双路同步采样AD芯片,并行采样率高达500KSPS。

紫光同创Logos PGL25G/PGL50G FPGA在工业领域应用广泛,逻辑资源分别为27072/51360,与国外友商产品pin to pin兼容,主要用于多通道/高速AD采集或接口拓展。因其价格低、质量稳定、开发环境易用等优点,受到工业用户的广泛好评。尤其是开发环境,最快3天可完成从国外友商产品到紫光同创产品的切换。

全志T3为准车规级芯片,四核ARM Cortex-A7架构,主频高达1.2GHz,支持双路网口、八路UARTSATA大容量存储接口,同时支持4路显示、GPU以及1080P H.264视频硬件编解码。另外,创龙科技已在T3平台适配国产嵌入式系统翼辉SylixOS,真正实现软硬件国产化。

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图4 方案系统框图

FPGA高达64路AD同步采样

在电力线路测量和保护系统中,需要对多相输配电网络的大量电流和电压通道进行同步采样,核芯互联CL1606/CL1616是目前电力系统中最常用的国产ADC采样芯片之一。

SOM-TLT3F工业核心板的FPGA端引出的IO资源共97 个。CL1616并行模式采集需要的IO资源:数据线16个,控制线6个,合计22个。4片CL1616则需要IO资源共88个。因此,SOM-TLT3F的FPGA端最高可实现高达64路AD同步采样。

55MB/s的FPGA与ARM数据高速传输

全志T3 +紫光同创Logos平台有多种高速通信方式,让ARM与FPGA轻松互连。

● Dual SPI总线,双向通信,实测写速率达11.6MB/s、读速率达17.8MB/s。

CSI总线,单向通信,实测读速率达55.1MB/s。

SDIO总线,双向通信,实测写速率达5.1MB/s、读速率达5.4MB/s。

Qt波形流畅显示,1TB大容量存储

紫光同创Logos FPGA将采集到的AD数据,通过核心板内部互联的高速接口传送至T3 ARM。T3 ARM运行Qt程序,并将读取到的AD数据进行波形显示。

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图7 Qt波形显示

并且,T3支持3Gbps速率SATA接口,可适配1T或以上大容量存储,方便数据长期保存。






审核编辑:刘清

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