組み込みシステム
EXpresso G4S
PCI EXpress x8 対応、FPGAボード
Stratix Ⅳ、DDR3/QDRⅡメモリ搭載
- 画像処理や次世代ネットワークに最適な超高速ハードウェアアクセラレータ
- EXpresso シリーズのドーターカードの再利用が可能
- いろいろなデータ処理アルゴリズムを FPGA に実装可能
製品概要
本ボードは、最新の FPGA を採用し、画像処理や次世代ネットワークに最適なメモリ構成を持つ超高速ハードウェアアクセラレータです。DDR3 メモリの採用で大きなメモリ空間を、ランダムアクセスに効果的な QDRII メモリが劇的な高速処理を実現します。EXpressoG4Sは、G4の廉価版で搭載するFPGAとメモリを最適化し大幅なコストダウンを行いました。拡張コネクタは互換性があり、EXpresso シリーズのドーターカードの再利用が可能です。データ量の多い三次元画像処理、半導体検査、医療用画像処理、信号処理アプリケーションなどに最適なアーキテクチャで、いろいろなデータ処理アルゴリズムを FPGA に実装できます。ホスト PC との通信には PCI Express x8 Gen2 を使用し、Up/Down の転送レートはトータルで 6GB/s です。PC のホスト CPU と並列動作することによる PC の高速化、PC が画像処理以外のシステムに占有されている場合の処理分担による PC の高速化を実現しました。
カタログ（PDF）
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特長・機能
実装可能 FPGA
設計者が利用可能な FPGA1 として、Stratix IV EP4SGX230 を採用しました。FPGA0 は様々なカメラを接続するための回路を搭載し、ユーザが使用する FPGA1 領域を圧迫しません。FPGA1 は、PCI Express のハード IP を利用します。
※ 画面をクリックすると拡大画像が表示されます。
メモリ構成
- DDR3 SDRAM メモリ
- FPGA1 に DDR3-SDRAM メモリ 4GB SO-DIMM、256MB コンポーネントを各 1バンク搭載します。6GB/s を超えるアクセス速度のメモリバンクが複数ありますので、さまざまなアプリケーションに応用が可能です。
- QDRII SRAM メモリ
- FPGA1 は、18MB の容量を持つ QDRII SRAM を 4バンク搭載し、72MB のメモリ空間です。QDRII SRAM は、独立した読み出し/書き込みアドレスラインとデータラインを持っていますので、書き込みと読み出しアクセスが同時に行える 2 ポート構成です。さらにオーバーヘッドなしでランダムアクセス、DDR アクセスが可能で、ポートあたり 1.3GB/s のアクセス速度です。画像処理はもちろん、高機能な次世代ネットワーク・スイッチ、ルータなどに最適です。
カメラリンク メザニンカード（オプションボード）
カメラリンク I/F- カメラリンク Base/Medium/Full コンフィグレーション 1ch、または Baseコンフィグレーション 2ch のカメラ接続が可能です。
カメラからの画像データはホスト PC に転送するか、FPGA1 へ転送し画像処理を行うか選択が可能です。
- 外部 I/F
- 様々なトリガ信号の入力が可能です。FPGA0 にはトリガ信号のエンコーダが搭載されていますので、カメラの撮像タイミングを細かく制御できます。また照明などの制御に使用可能な出力も備えます。
フォトカプラで絶縁された入力 4bit 、出力 2bit の PIO を搭載します。200kHz までの信号を取扱いできます。
Serial ATA メザニンカード （オプションボード）
Serial ATA I/F- Serial ATA に対応した HDD/SSD を最大８台まで接続可能です(SATAx6, eSATAx2)。複数の HDD/SSD を並列に利用する事で大量のデータを高速で読み書きすることができます。
HD-SDI メザニンカード （オプションボード）
HD-SDI I/F- HD-SDI に対応したハイビジョンカメラを 2 台まで接続可能です。それぞれのカメラをモニタするためのループバックを備えます。ステレオビジョンの応用や医療用に最適です。ベースボードには、高速画像処理が可能な FPGA が搭載されていますので、PC のリソースを占有することはありません。
仕様
ハードウェア仕様
| FPGA デバイス | FPGA0（データ入力用） ：EP2AGX65 C6 FPGA1（ユーザ用） ：EP4SGX230 C2 |
| DDR3 メモリ |
FPGA1 |
| QDRII メモリ |
FPGA1：18MB x4 300MHz |
| PCIe バス I/F | PCI Express x8 Gen2 PCI ハーフサイズ基板 |
| 拡張コネクタ |
80pin x2、60pin x1（汎用/高速シリアル） 120Pin x1（高速シリアル） |
| 入力電圧 | DC+3.3V、+12V |
| 外形寸法 | 幅 205.00mm×高さ 131.15mm×板厚 1.6mm（基板サイズ） |
| 使用温度範囲 | 0?40℃ |
注）メモリのアクセス速度は回路構成によって異なります。弊社テスト回路の速度であり、保証した値ではございません。
データ転送
| PCIe バス転送スピード | 最大 4GB/s |
| 転送モード （DMA モード 2 種類） |
|
| 格納用メモリ容量 （PC 側メモリ） |
実メモリ 128GB まで 仮想メモリ 16TB まで |
ソフトウェア仕様
| 対応 OS |
32bit/64bit OS 対応 ・Windows XP Professional x86/x64 ・Window Vista x86/x64 ・Windows 7 |
| 付属 アプリケーション |
Visual Studio用プロジェクト 画像取込み表示のサンプルアプリケーション |
| 使用可能ライブラリ | MVTec HALCON 7.1 |
オプションボード仕様
Camera Link オプションボード
| Camera Link I/F | Full/Medium コンフィグレーション 1ch Base コンフィグレーション 1/2ch |
| カメラクロック | 85MHz まで可能（Camera Link 規格に準拠） |
| 外部 I/F | 入力 4bit、出力 2bit 絶縁タイプ |
| 水平ピクセル数 | 16,384 画素 （カメラ 4 台接続の場合、1 台分の最大水平ピクセル数は 8,192 画素） |
| 垂直ライン数 | 1,600万ラインまで |
| フレーム数 | 6万5,000 フレームまで（エリアカメラの場合） |
| カラーカメラの 水平ピクセル数 |
最大 4,096 画素 |
Serial ATA I/F 対応オプションボード
| Serial ATA I/F | 6ポート：Serial ATA 規格に準拠 |
| External Serial ATA I/F | 2ポート：External Serial ATA 規格に準拠 |
HD-SDI I/F 対応オプションボード
| HD-SDI I/F | HD-SDI 規格に準拠 1/2ch モニタ出力端子付 |
| 入力画像フォーマット | SMPTE292M に準拠 |
事例
応用事例は EXpresso シリーズのページ「事例紹介」にございます。
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