BeagleV-Ahead | 全球首款高性能RISC-V开发板

前言

非常荣幸参与这次的开发板评测，感谢杭州平头哥半导体有限公司和Beagle社区的支持，我拿到了全球首款高性能 TH1520 RISC-V SBC开发板 BeagleV-Ahead。BeagleV AHead 开发板采用平头哥的曳影TH1520 作为主控，是Beagle家族开源的RISC-V 单板计算机（SBC），非常适合开源社区的RISC-V 开发人员。BeagleV AHead 传承了Beagle 开发板的统一设计语言，采用BeagleBone Black 的外形尺寸，完全一样的P8 和P9 扩展接口，所以支持现有的BeagleBone扩展板。BeagleV Ahead 搭载强大的四核RISC-V 处理器、丰富的配置，却具备超高性价比，是一款物美价廉、偏于携带的RISC-V“口袋开发板”。适用于任何希望参与RISC-V 开发的人，连上电源即可使用。

硬件参数

主控芯片是平头哥的TH1520 Soc，它是一款低功耗、高性能、高安全，具备多模态感知和多媒体AP 能力的AI 处理器芯片，可用于视频会议一体机、人脸识别考勤门禁、医学成像等AI 边缘计算应用场景。基于多核异构架构，集成RISC-V 指令架构的四核C910 和单核C906 处理器，并内嵌了多个强大硬件加速引擎，搭载4TOPS@int8 AI 算力的NPU。支持双通道外部存储器接口，支持LPDDR4/LPDDR4X，提供最大存储带宽达34GB/s。具备丰富的外设接口，可以满足不同的应用场景。

视频方面：支持H.265/H.264/VP9 标准视频编码，最高分辨率达4K@40fps，支持H.265/H.264/VP9/AVS2 等多格式视频解码，最高分辨率达4K@75fps，支持JPEG 编解码，最高分辨率达32Kx32K。

图形处理方面：内嵌3D GPU ，完全兼容OpenGL ES1.1/2.0/3.0/3.1, OpenCL 1.1/1.2/2.0和Vulkan1.1/1.2，支持2D 加速引擎，以及通用DSP 加速器。

TH1520主芯片参数

CPU处理器	RISC-V 64GCV C910*4@2GHz 支持小端模式 9~12 级深流水架构 3 发射8 执行的超标量架构，对软件完全透明 按序取指，乱序发射，乱序完成和按序退休 两级高缓结构，哈佛结构一级高缓和共享的二级高缓 一级缓存支持MESI 的一致性协议，二级缓存支持MOESI 的一致性协议 每核支持64KB I cache 和64KB D Cache 四核共享1MB L2 Cache 支持私有中断控制器CLINT 和公有中断控制器PLIC 两级TLB 内存管理单元，实现虚实地址转换与内存管理 指令高缓路预测的低功耗访问技术 短循环缓存的低功耗执行技术 支持segment load、store 指令 支持计时器功能 支持TEE 和REE，TEE/REE 支持核数启动时可配置 支持自定义且接口兼容RISC-V 的多核调试框架 独立电源域，支持DVFS
AI 计算引擎-NPU	支持4TOPS@INT8 通用NNA 算力，主频1GHz 支持TensorFlow，ONNX，Caffe 支持CNN，RNN，DNN 等 支持卷积、激活、单元操作（加法、乘法、最大值、最小值）、池化（最小值、最大值、平均值）、归一化、反卷积 无损权重数据压缩 灵活比特深度支持：灵活的输入输出和中间数据位深度，4~16位 带宽缩减
AI 计算引擎-FCE	支持点积算法的特征加速器 支持从128 到256 多特征尺寸，步进32 支持有符号和无符号INT4/INT8 特征值 支持库比较暂停功能 支持库数据、目标向量和扰乱向量的大端和小端模式转换 支持基础数据库的异或扰乱预处理 百万人脸底库比对50ms
DSP	支持两路独立DSP 核，主频1GHz 支持256 个8x8 MAC 支持16 个单精度VFPU 支持图像直方图统计 32KB 指令Cache 2 个128KB 数据RAM
视频VI接口	1 路4-lanes 和2 路2-lanes MIPI CSI-2 输入，每lane 支持2.5Gbit/s 2 路2-lanes MIPI CSI-2 可以拼接成1 路4-lanes MIPI CSI-2 3 路MIPI 输入可以映射到2 个ISP 上或DMA 上支持RAW6，RAW7，RAW8，RAW10，RAW12 输入格式 4-lanes MIPI CSI 支持最大13M sensor 输入2-lanes MIPI CSI 支持最大5M sensor 输入 支持对单曝光sensor 的低成本HDR 算法处理
视频VO接口	16-/24-bit RGB 数字接口输出，最高支持1080p@30fps 2 路4-lanes MIPI DSI 输出，每lane 支持2.5Gbit/s HDMI 接口 * 支持HDMI 2.0，向后兼容HDMI 1.4 * 最高支持1080p@120fps，4Kx2K@60fps * 输入参考时钟13.5MHz 到600MHz * 最高总带宽18Gbps * 支持8 声道音频输出 * 支持CEC（Consumer Electronics Control） * 支持HPD（Hot Plug Detection） * 支持HDCP 1.4
图像信号处理器	支持两路独立ISP 处理 支持RAW 8~16 位输入，支持IR 10 位/YUV420 8 位/RGB888 输出 支持RGB Bayer/RGB IR pattern 4x4 输入处理 支持最高13M 像素输入(12M 像素处理) 支持LSC 和DPC 支持3A(AE,AWB,AF)算法 支持2D/3D 图像降噪和图像锐化 支持颜色增强，高亮抑制，背光补偿，伽马校正等 支持抗闪烁 支持鱼眼校正 支持HDR 和WDR
视频解码器	支持H.264 BP/MP/HP@level 5.1 解码，最大4K 分辨率 支持H.265/HEVC Main Profile@level 5.1 解码，最大4K 分辨率 支持VP9 Profile-2 解码，最大4K 分辨率 支持AVS2.0 解码，最大4K 分辨率 VP6/7/8/AVS/AVS+/VC1/MPEG4 解码，最大1920x1080 分辨率解码性能最大4K@75fps 支持多路编码和多路解码，并支持编解码同时进行 JPEG 编解码
视频编码器	支持H.264 BP/MP/HP@level4.2 编码，最大4K 分辨率 支持H.265/HEVC Main Profile 编码，最大4K 分辨率 仅支持I 帧和P 帧，不支持B 帧 编码性能最大4K@40fps 支持多路编码和多路解码，并支持编解码同时进行 JPEG 编解码
2D 图形加速器	2D 操作 多源混叠 支持YUV 格式 矩形操作/清除/位块传送：4 pixel/cycle
图像处理单元	支持APIs Vulkan 1.1/1.2, OpenCL 1.1/1.2/2.0, OpenGL ES 3.0/3.1/3.2 基于分片的3D 图形渲染，支持多个分片同时处理 可编程的高质量抗混叠 支持和NNA 的AI 协同 先进的DMA 操作，降低主CPU 负载 压缩纹理编码 无损数据压缩 固件执行专用处理器
显示处理单元	支持双路视频显示，一路接HDMI 接口，分辨率4K@30fps，一路接MIPI DSI 接口，分辨率1080p@60fps 两路显示共支持6 层叠加，两路显示层数可灵活配置 支持旋转和缩放 视频时序产生 滤波和缩放 垂直和水平缩放 可编程滤波 硬件光标
音频接口	支持1 个8 通道I2S 接外部CODEC 音频输入，最高384kbps 支持3 个2 通道I2S/PCM 接外部CODEC 或蓝牙语音 支持低功耗VAD 支持8 路PDM 数据对接外部DMIC 支持8 路TDM/PCM 输入 支持2 个SPDIF-IN/OUT，支持采样率32/44.1/48/88.2/96/192kHz
音频处理器	C906 单核处理器 * 主频500~800MHz * RV64IMA[FD]C[V]指令架构 * 5 级单发按序执行流水线 * 一级哈佛结构的指令和数据缓存，大小为32KB，缓存行为64B * Sv39 内存管理单元，实现虚实地址转换与内存管理 * 支持AXI4.0 128 位Master 接口 * 支持核内中断CLINT 和中断控制器PLIC * 可配置的浮点单元和矢量单元 * SIMD128 处理单元
安全引擎	TEE+REE 两层安全体系架构 支持AES/DES/3DES/SM4 加解密算法，最高速度200MB/s 支持HASH/SM3，最高速度200MB/s 支持RSA/SM2 硬件随机数发生器
基于硬件的隔离机制 支持安全启动 内置Sensor 为安全电路提供物理防护
存储接口	片内存储: BootROM：128KB,共享SRAM：1.5MB 片外存储: * 支持32/64 位LPDDR4/LPDDR4X，最高速率4266Mbps * SPI NOR/NAND Flash 接口 * eMMC5.1 接口，最高速率支持HS400 * SD 3.0 接口
外设接口	GMAC * 支持2 路千兆以太网 * 支持10/100/1000Mbps 数据传输率RGMII 接口 USB 支持一路USB 3.0 DRD，可作为主机或设备，兼容USB 2.0 UART 支持8 路UART * 1 路带流控UART，最高速率4Mbps * 3 路支持红外UART I2C ISO7816 GPIO SAR-ADC PWM PVT Sensor EFUSE
硬件	说明

初步体验

屏幕显示效果：

板子有一个MicroHDMI接口，可以通过"MicroHDMI" 转HDMI接入HDMI屏幕。BeagleV-Ahead图像性能很强，可以支持输出4K/60Fps图像，可以兼容 4K/60FPS的显示器设备

HDMI屏幕显示效果如下：

串口调试：

BeagleV-Ahead把UART接口引到了2.54mm排针上，接上一个 USB转TTL串口模块，就可以以命令行方式来操作板子了。它位于P8母座一侧，是一个6Pin排针，我们只需使用使用2.54杜邦线连接RX、TX、GND 三个引脚即可使用串口。

开机启动日志：

串口终端登录：

网线测试：

BeagleV-Ahead不仅提供无线网络能力，针对更快、更稳定的网络要求，也提供了 RJ45有线网络接口。BeagleV-Ahead 的正面板载了一颗 RTL8211F RGMII 千兆以太网PHY芯片。

网络测试：

总结

BeagleV-Ahead板子的感觉很小巧，口袋板子。

TH1520提供了丰富的接口，BeagleV-Ahead板子基本把所有接口引出来了

板子也存在几点不好的：① USB接口不常见，如果需要连接鼠标等，需要购买microb转USB-A转接口，②目前的固件，显示很卡，可能GPU没有完全适配好导致的。

审核编辑 黄宇