赛灵思扩大生态系统，重塑嵌入式视觉、工业物联网系统设计的未来

拥有前所未有的软件智能水平、优化硬件和任意互连的系统正在重塑嵌入式视觉和工业物联网 (IIoT) 的未来。赛灵思于今年 2 月在德国纽伦堡举办的嵌入式世界大会上宣布其已强化并扩展了生态系统，进一步支持基于赛灵思 All Pro- grammable 器件的工业物联网(IIoT)和嵌入式视觉系统的开发。赛灵思及其生态系统合作伙伴在这次展会上演示了多种解决方案，力助用户简化各类更智能、互联互通和高度差异化系统的开发工作。

赛灵思在嵌入式世界大会宣布壮大生态系统为赛灵思在去年实现的三大里程碑画上了圆满的句号。2015 年 3 月 9 日赛灵思宣布推出了 SDSoC™ 开发环境，允许编写 C/C++ 程序的设计人员使用赛灵思 Zynq®-7000 SoC。该环境针对的是不习惯于深入底层，使用 Verilog 或 VHDL 修改硬件，但又能从赛灵思器件卓越的性能和出众的性能功耗比中受益的算法开发人员。2015 年 9 月 30 日赛灵思宣布其已经开始发货 Zynq UltraScale+™ MPSoC。接着在 2016 年 2 月 16 日，赛灵思宣布强化和扩展生态系统，进一步支持嵌入式视觉和工业物联网领域的 Zynq 设计。

工业/嵌入式视觉和工业物联网 (IIoT) 领域新涌现的激动人心的应用涵盖了工业、科研、医疗、专业音/视频、消费电子、航空航天与军用，以及汽车等各个细分市场。

阻碍发挥赛灵思 All Programmable 器件卓越的性能和出色的性能功耗比优势的主要障碍一直都是编程模型。

通过扩展生态系统，赛灵思正在让自己的 All Programmable 器件的使用和 CPU 以及 GPU 一样方便，而且性能功耗比更甚一筹。

C/C++ 用户更习惯于为 CPU 编写代码，最近更多为 GPU 编写代码。借助赛灵思面向软件定义硬件开发的 Vivado® 高层次综合 (HLS) 工具和面向软件定义系统开发的 SDx™ 环境，将有更多系统开发人员能够用上赛灵思 Zynq-7000 SoC 和 Zynq UltraScale+ MPSoC 系列中的软件定义 All Programmable 器件。通过生态系统扩展，赛灵思正在让自己的 All Programmable 器件的使用和 CPU 以及 GPU 一样方便，而且性能功耗比更甚一筹。

嵌入式视觉和工业物联网 (IIoT) 系统的流水线有很多共同点。两者都从感应和数据采集开始。 对嵌入式视觉系统，该数据的形式为一系列图像或一个视频流。工业物联网系统的感测数据包括

视频，但还覆盖一长串其他的感测到的参数，包括加速度和振动、声/超声、化学与气体、电/磁、流体、力、负载、扭矩与应变、湿度与水分、泄漏与水平、机器视觉、光、运动、速度与位移、位置、存在与接近度、压力和温度。

正在兴起的传感器融合需求
多类嵌入式视觉和工业物联网系统要求传感器融合，或将来自多个不同类型传感器的数据处理和融合为行动信息。 对嵌入式视频系统，多个视频流可以整合生成更可用或更有用的视频流。例如车载视频系统

往往将来自四个、五个、六个或更多视频摄像头的视频流结合起来，生成一个鸟瞰图，为驾驶员提供 360 度 2D 平面或 3D 球面全视觉。视觉系统既驱动本地显示，也发送本地处理的视频到云端中，供进一步处理、与其他视频流整合，以及存储等。

工业物联网(IIoT) 系统可将视频与其它感测到的数据整合在一起,以定义必须采取的行动。例如片上系统工程（SoC-e；第 14 页文章）提供的新型 CPPS-Gate40 智能门户采用工业控制系统中常见的各种 I/O 端口，结合本地高速数据处理，并将结果数据放置在使用高可用无缝冗余/并行冗余协议 (HSR/ PRP) 的双冗余光学以太环网上。

图 1 - 该高级驾驶员辅助系统 (ADAS) 设计采用 Zynq UltraScale+ MPSoC 中的 ARM Cortex 内核的异构处理功能。

工业物联网系统的典型特性是能够使用感测到的数据实现依靠云处理和决策所无法做到的高速实时控制。

当然有许多使用 CPU 或 GPU 设计此类系统的备选方法，但在用户设计差异化系统时赛灵思 Zynq-7000 SoC 和 Zynq UltraScale+ MPSoC 能带来多种明显的优势和好处：
1.极高性能功耗比。赛灵思 All Programmable 器件把硬件、软件和 I/O 编程功能完美结合在一起，让用户能将您双芯片、三芯片或四芯片设计集成为单芯片，在降低功耗的同时最大化系统性能。

2.传感器融合。赛灵思 All Programmable 器件提独特的功能，能够获取并处理多种不同类型的信息，从温度和压力这样的低比特率数据到多信道同步高清或超高清视频流这样的高比特率数据，无所不有。

3.任意连接。从多种视频接口标准（例如 MIPI 和 HDMI）到智能传感器接口（例如 I2C 和 SPI）以及高速模数转换器（包括 JESD204B 和 LVDS），赛灵思 Zynq-7000 SoC 和 Zynq UltraScale+ MPSoC 无与伦比的可编程 I/O 功能可满足近乎任何可以想象到的传感器 I/O 要求。

4.多级保密性和多层安全性。Zynq UltraScale+ MPSoC 的四核 ARM® Cortex™-A53 应用处理器和双核 ARM Cortex-R5 实时处理器具备硬件安全特性，能够独特地实现保密性和功能安全协议。

5.“变色龙”All Programmable 平台。Zynq-7000 SoC 和 Zynq UltraScale+ MPSoC 的软硬件处理和 I/O 灵活性

便于用户创建出可重用的软件定义硬件平台（这些平台具有可配置、可扩展性，成本在最终产品成本上下浮动，从低成本系统到高性能系统不等），并将自己的品牌打入覆盖多功能产品线的新市场。这并非是一种假想的优势：许多赛灵思客户已经将它变为现实。

这里有四个“变色龙”All Programmable 平台的实例，均将赛灵思 Zynq UltraScale+ MPSoC 运用于不同的目标市场。