Обзор плат на SoC ARM+FPGA. Часть 2. Мир Intel (Altera)

Часть 1. Мир Xilinx
Часть 2. Мир Intel (Altera)

Продолжаем обзор девелоперских плат на основе SoC с ядром ARM. На этот раз мы рассмотрим платы на SoC Cyclone V. Это не единственный SoC компании Intel, есть ещё Arria V, Arria 10 и Stratix 10, но цена плат на их основе вас точно не обрадует.

К сожалению, плат на основе Cyclone V гораздо меньше, чем на Xilinx Zynq, и в основном они производятся одной компанией, Terasic. Есть ещё плата Arrow SocKit, но она полностью эквивалентна плате Terasic SoCKit. Основная информация по платам Terasic сосредоточена на сайте rocketboards.org. Там можно скачать разные полезные материалы, образы дистрибутивов Linux, там же находится форум. Форум довольно вялый, и на получение поддержки там я бы не рассчитывал, но лучше что-то, чем ничего.
Также компания Terasic продаёт некоторые платы по сниженной цене при наличии студенческого билета («academic price»). Насколько это реально для российских студентов, я не знаю, но если кто-то имел опыт такой покупки, будет интересно узнать. Пишут, что, например, Digilent при запросе покупки по академической цене отсылает к российсим дистрибьюторам, у которых цены завышены в 2-3 раза. Может быть, Terasic поступает иначе.
Кроме продукции компании Terasic мы рассмотрим также две платы производства компании EBV. Другие компании, выпускающие продукцию на Cyclone V, делают в основном модули SoM, а не девборды, и в обзор не попали.

Программное обеспечение

Как уже упоминалось в предыдущей части, для SoC компании 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, разработка приложений Bare Metal, работающих без операционной системы, требует коммерческой версии DS-5. И Quartus Prime, и DS-5 существуют в версиях под Windows и под Linux.

Terasic

Итак, приступим к обзору самих плат. Я не буду приводить здесь весь каталог плат Terasic, ограничившись только несколькими платами, которые я выбрал по собственным субъективным критериям.

Большим удобством является то, что все платы от Terasic имеют USB JTAG.

ADC-SoC

Производитель: Terasic
SoC: Cyclone V SE
RAM: 1 GB of DDR3 SDRAM
Flash: нет
Ethernet: 10/100/1000
JTAG: есть
Arduino header: есть
Размеры: 89×107 мм
Цена: $550
Другие возможности:

• 2 АЦП 14 bit, 150 MSPS
• G-sensor (акселерометр)

Два быстродействующих АЦП с высокой разрядностью, это прекрасно, если вы хотите сделать, например, SDR-приёмник. Недостатком платы является её цена. Также нет никакой flash-памяти (загрузка только с SD-карты).

VEEK-MT2S

SoC: 5CSXFC6D6F31C6N
RAM: 1GB DDR3 SDRAM (HPS), 64MB SDRAM (FPGA)
Flash: нет
Ethernet: 10/100/1000 Ethernet
Размер: 158х228 мм
Цена: $660, академическая цена $559
Другие возможности:
Другие возможности:

• 24-bit VGA DAC
• 128×64 Dots LCD
• Audio 24-bit CODEC
• TV Decoder (NTSC/PAL/SECAM) and TV-In Connector
• ADC 500 KSPS x 12 бит х 8 каналов
• G-Sensor

Девкит на основе платы DE10-Standard. Содержит LCD 800х480 с сенсором на 5 одновременных касаний, камеру на 8Мп, датчик освещённости, 9-осевой гироскоп/акселерометр/магнитометр. Для более подробной информации смотрите описание платы DE10-Standard (ниже по тексту).

DE10-Standard

SoC: 5CSXFC6D6F31C6N
RAM: 1GB DDR3 SDRAM (HPS), 64MB SDRAM (FPGA)
Flash: нет
Ethernet: 10/100/1000
Размер: 166×130 мм
Цена: $350 (академическая цена $259)
Другие возможности:

• 24-bit VGA DAC
• 128×64 Dots LCD
• Audio 24-bit CODEC
• TV Decoder (NTSC/PAL/SECAM) and TV-In Connector
• ADC 500 KSPS x 12 бит х 8 каналов
• G-Sensor

Довольно типовая девборда. Содержит всё, что необходимо. Есть high-speed разъём HSMC, к которому можно подключать платы расширения, есть обычная IDC-гребёнка для низкоскоростных сигналов. Есть видео-ЦАП (VGA), аудиокодек, маленький экранчик 128х64 (монохром), G-сенсор, АЦП 12 бит х 8 каналов. Также имеются LED-индикаторы, кнопки и переключателе, как и на большинстве плат Terasic.

DE10-Nano Kit

SoC: SE 5CSEBA6U23I7
RAM: 1GB DDR3 SDRAM
Flash: нет
Ethernet: 10/100/1000
HDMI: есть
Arduino header: есть
Размер: 69х107 мм
Цена: $130 (академическая цена $99)
Другие возможности:

• АЦП
• G-sensor (акселерометр)

Минималистическая и относительно доступная плата. Хороший вариант, если не нужен разъём HSMC и всякие другие излишества. Тем не менее, плата хорошо оснащена, и беусловно стоит своей цены. Есть Arduino-совместиый разъём.

DE0-Nano-SoC Kit/Atlas-SoC Kit

SoC: SE 5CSEMA4U23C6N
RAM: 1GB DDR3 SDRAM
Flash: нет
Ethernet: 10/100/1000
HDMI: нет
Размер: 69×96 мм
Arduino hesder: есть
Цена: $99 (академическая цена $90)
Другие возможности:

• АЦП
• G-sensor (акселерометр)

Практически то же самое, что и DE10-Nano Kit, при ещё меньшей цене. Также есть разъём Arduino. Единственным отличием является то, что у этой платы нет HDMI. Хороший вариант, если вам не нужны излишки периферийных устройств. Всё минималистично, и стоит недорого по сравнению с другими платами.

DE0-CV Board

SoC: 5CEBA4F23C7N
RAM: 64MB SDRAM
Flash: нет
HDMI: нет
Ethernet: нет
Цена: $150 (академическая цена $99)
Другие возможности:

Совсем маленькие возможности этой платы, к сожалению, не позволяют рекомендовать её к покупке. Совсем мало памяти, и VGA с «цапом» на резисторах, нет Ethernet, это слишком скромно даже с учётом небольшой цены. Лучше купить DE10-Nano Kit, дешевле и лучше.

DE1-SoC-MTL2

SoC: 5CSEMA5F31C6N
RAM: 1GB DDR3 SDRAM (HPS) + 64MB SDRAM (FPGA)
Flash: нет
HDMI: нет
Ethernet: 10/100/1000
Размер: 354 х 130 мм
Цена: $405 (академическая цена $330)
Другие возможности:

• 24-bit VGA DAC
• Audio 24-bit CODEC
• TV decoder (NTSC/PAL/SECAM)
• ADC 500 KSPS x 12 bits x 8 каналов

Набор, состоящий из платы E1-SoC Board и сенсорного экрана. Характеристики платы см. ниже.
Поставляется с BSP (Board Support Package), который включает в себя Linux, библиотеку работы с тачскрином и прекомпилированную библиотеку Qt.

DE1-SoC Board

SoC: 5CSEMA5F31C6N
RAM: 1GB DDR3 SDRAM (HPS) + 64MB SDRAM (FPGA)
Flash: нет
HDMI: нет
Ethernet: 10/100/1000
Размер: 354 х 130 мм
Цена: $249 (академическая цена $175)
Другие возможности:

• 24-bit VGA DAC
• Audio 24-bit CODEC
• TV decoder (NTSC/PAL/SECAM)
• ADC 500 KSPS x 12 bits x 8 каналов

Типовая девборда, с хорошим оснащением. Есть практически всё, что может понадобиться, но ничего необычного.

SoCKit

SoC: 5CSXFC6D6F31C6N
RAM: 1GB DDR3 SDRAM (HPS), 1GB DDR3 SDRAM (FPGA)
Ethernet: 10/100/1000
Flash: 128 Mb QSPI
Размер: 150 х 110 мм
Цена: $350
Другие возможности:

• IR emitter/receiver
• 24-bit VGA DAC
• Audio 24-bit CODEC
• TV decoder (NTSC/PAL/SECAM)
• ADC 500 KSPS x 12 bits x 8 каналов
• G-sensor (акселерометр)
• LCD 128 x 64

Отличная плата, хорошее оснащение и компактный размер. Рекомендуется для серьёзных задач.

Cyclone V GX Starter Kit

SoC: GX 5CGXFC5C6F27C7N
RAM: 4Gb LPDDR2 (HPS), 4Mb SRAM SDRAM (FPGA)
Ethernet: нет
Flash: нет
HDMI: есть
Arduino header: есть
Размер: 150 х 116 мм
Цена: $179
Другие возможности:

• Audio 24-bit CODEC
• ADC 500 KSPS x 12 bits x 8 каналов
• G-sensor (акселерометр)

Неплохие возможности за такую цену. Объём ОЗУ самый большой из всех плат в обзоре. Эта плата, как и SocKit, является очень хорошим выбором для серъёзных задач и образовательных целей.

Terasic Spider

Робопаук на основе платы DE0-Nano-SoC. Кроме неё, содержит плату управления сервомоторами и шасси с 18-ю сервомоторами.

Цена $1200.

Мне кажется, дорого. Если есть желание заиметь такую игрушку, можно купить отдельно плату DE0-Nano ($99) и сделать шасси самому, потратив существенно меньшую сумму.

EBV

До сих пор мы рассматривали только платы от Terasic, но есть и другие производители плат на Cyclone V.
Одним из таких производителей является компания EBV.

SoCrates

SoC: 5CSEBA6U23C7N
RAM: 128M DDR3
Flash: нет
Ethernet: 10/100/1000
Размер: 100 мм диаметр
Цена: 599 €

Плата необычной круглой формы, довольно старая и довольно дорогая. Более интересна её следующая версия, гораздо более оснащённая при той же цене (см. ниже).

SoCrates II

SoC: 5CSXFC6C6U23C7N
RAM: 1 GB DDR3
Flash: 256 Mbit FPGA Configuration Device (QSPI) + 256 Mbit HPS Boot Device (QSPI)
Размер: 100 мм диаметр
Цена: 599 €

Вторая версия круглой платы от EBV. Больше ничего необычного в ней нет, и цена весьма немаленькая.

Полезные ресурсы

В заключение приведу список (далеко не полный) полезных ресурсов, которые помогут вам освоить удивительный мир SoC от Xilinx и Intel:

Xilinx

http://www.zynqbook.com/ — книги The Zynq Book и The Zynq Book Tutorials. Обе книги доступны для скачивания бесплатно.
http://zedboard.org/content/microzed-chronicles — огромное онлайновое руководство Адама Тейлора по Zynq, с примерами использования различных плат (MicroZed и не только). Автор также является одним из ведущих корпоративного блога XCell Daily Blog (https://forums.xilinx.com/t5/Xcell-Daily-Blog/bg-p/Xcell).

Intel (Altera)

https://rocketboards.org/ — центральное хранилище докуметации и исходников, а также форум по платам на базе Cyclone V.