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BeagleV-Ahead | 全球首款高性能RISC-V開發(fā)板

Rice嵌入式開發(fā)技術(shù)分享 ? 來源:Rice 嵌入式開發(fā)技術(shù)分享 ? 作者:Rice 嵌入式開發(fā)技 ? 2023-08-10 18:01 ? 次閱讀

前言

非常榮幸參與這次的開發(fā)板評測,感謝杭州平頭哥半導體有限公司和Beagle社區(qū)的支持,我拿到了全球首款高性能 TH1520 RISC-V SBC開發(fā)板 BeagleV-Ahead。BeagleV AHead 開發(fā)板采用平頭哥的曳影TH1520 作為主控,是Beagle家族開源的RISC-V 單板計算機(SBC),非常適合開源社區(qū)的RISC-V 開發(fā)人員。BeagleV AHead 傳承了Beagle 開發(fā)板的統(tǒng)一設(shè)計語言,采用BeagleBone Black 的外形尺寸,完全一樣的P8 和P9 擴展接口,所以支持現(xiàn)有的BeagleBone擴展板。BeagleV Ahead 搭載強大的四核RISC-V 處理器、豐富的配置,卻具備超高性價比,是一款物美價廉、偏于攜帶的RISC-V“口袋開發(fā)板”。適用于任何希望參與RISC-V 開發(fā)的人,連上電源即可使用。

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硬件參數(shù)

主控芯片是平頭哥的TH1520 Soc,它是一款低功耗、高性能、高安全,具備多模態(tài)感知和多媒體AP 能力的AI 處理器芯片,可用于視頻會議一體機、人臉識別考勤門禁、醫(yī)學成像等AI 邊緣計算應用場景。基于多核異構(gòu)架構(gòu),集成RISC-V 指令架構(gòu)的四核C910 和單核C906 處理器,并內(nèi)嵌了多個強大硬件加速引擎,搭載4TOPS@int8 AI 算力的NPU。支持雙通道外部存儲器接口,支持LPDDR4/LPDDR4X,提供最大存儲帶寬達34GB/s。具備豐富的外設(shè)接口,可以滿足不同的應用場景。

視頻方面:支持H.265/H.264/VP9 標準視頻編碼,最高分辨率達4K@40fps,支持H.265/H.264/VP9/AVS2 等多格式視頻解碼,最高分辨率達4K@75fps,支持JPEG 編解碼,最高分辨率達32Kx32K。

圖形處理方面:內(nèi)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。

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TH1520主芯片參數(shù)

CPU處理器 RISC-V 64GCV C910*4@2GHz
支持小端模式
9~12 級深流水架構(gòu)
3 發(fā)射8 執(zhí)行的超標量架構(gòu),對軟件完全透明
按序取指,亂序發(fā)射,亂序完成和按序退休
兩級高緩結(jié)構(gòu),哈佛結(jié)構(gòu)一級高緩和共享的二級高緩
一級緩存支持MESI 的一致性協(xié)議,二級緩存支持MOESI 的一致性協(xié)議
每核支持64KB I cache 和64KB D Cache
四核共享1MB L2 Cache
支持私有中斷控制器CLINT 和公有中斷控制器PLIC
兩級TLB 內(nèi)存管理單元,實現(xiàn)虛實地址轉(zhuǎn)換與內(nèi)存管理
指令高緩路預測的低功耗訪問技術(shù)
短循環(huán)緩存的低功耗執(zhí)行技術(shù)
支持segment load、store 指令
支持計時器功能
支持TEE 和REE,TEE/REE 支持核數(shù)啟動時可配置
支持自定義且接口兼容RISC-V 的多核調(diào)試框架
獨立電源域,支持DVFS
AI 計算引擎-NPU 支持4TOPS@INT8 通用NNA 算力,主頻1GHz
支持TensorFlow,ONNX,Caffe
支持CNN,RNN,DNN 等
支持卷積、激活、單元操作(加法、乘法、最大值、最小值)、池化(最小值、最大值、平均值)、歸一化、反卷積
無損權(quán)重數(shù)據(jù)壓縮
靈活比特深度支持:靈活的輸入輸出和中間數(shù)據(jù)位深度,4~16位
帶寬縮減
AI 計算引擎-FCE 支持點積算法的特征加速器
支持從128 到256 多特征尺寸,步進32
支持有符號和無符號INT4/INT8 特征值
支持庫比較暫停功能
支持庫數(shù)據(jù)、目標向量和擾亂向量的大端和小端模式轉(zhuǎn)換
支持基礎(chǔ)數(shù)據(jù)庫的異或擾亂預處理
百萬人臉底庫比對50ms
DSP 支持兩路獨立DSP 核,主頻1GHz
支持256 個8x8 MAC
支持16 個單精度VFPU
支持圖像直方圖統(tǒng)計
32KB 指令Cache
2 個128KB 數(shù)據(jù)RAM
視頻VI接口 1 路4-lanes 和2 路2-lanes MIPI CSI-2 輸入,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 輸入可以映射到2 個ISP 上或DMA 上支持RAW6,RAW7,RAW8,RAW10,RAW12 輸入格式
4-lanes MIPI CSI 支持最大13M sensor 輸入2-lanes MIPI CSI 支持最大5M sensor 輸入
支持對單曝光sensor 的低成本HDR 算法處理
視頻VO接口 16-/24-bit RGB 數(shù)字接口輸出,最高支持1080p@30fps
2 路4-lanes MIPI DSI 輸出,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
* 輸入?yún)⒖?a href="http://m.xsypw.cn/tags/時鐘/" target="_blank">時鐘13.5MHz 到600MHz
* 最高總帶寬18Gbps
* 支持8 聲道音頻輸出
* 支持CEC(Consumer Electronics Control)
* 支持HPD(Hot Plug Detection)
* 支持HDCP 1.4
圖像信號處理器 支持兩路獨立ISP 處理
支持RAW 8~16 位輸入,支持IR 10 位/YUV420 8 位/RGB888 輸出
支持RGB Bayer/RGB IR pattern 4x4 輸入處理
支持最高13M 像素輸入(12M 像素處理)
支持LSC 和DPC
支持3A(AE,AWB,AF)算法
支持2D/3D 圖像降噪和圖像銳化
支持顏色增強,高亮抑制,背光補償,伽馬校正等
支持抗閃爍
支持魚眼校正
支持HDR 和WDR
視頻解碼器 支持H.264 BP/MP/HP@level 5.1 解碼,最大4K 分辨率
支持H.265/HEVC Main Profile@level 5.1 解碼,最大4K 分辨率
支持VP9 Profile-2 解碼,最大4K 分辨率
支持AVS2.0 解碼,最大4K 分辨率
VP6/7/8/AVS/AVS+/VC1/MPEG4 解碼,最大1920x1080 分辨率解碼性能最大4K@75fps
支持多路編碼和多路解碼,并支持編解碼同時進行
JPEG 編解碼
視頻編碼器 支持H.264 BP/MP/HP@level4.2 編碼,最大4K 分辨率
支持H.265/HEVC Main Profile 編碼,最大4K 分辨率
僅支持I 幀和P 幀,不支持B 幀
編碼性能最大4K@40fps
支持多路編碼和多路解碼,并支持編解碼同時進行
JPEG 編解碼
2D 圖形加速器 2D 操作
多源混疊
支持YUV 格式
矩形操作/清除/位塊傳送:4 pixel/cycle
圖像處理單元 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 圖形渲染,支持多個分片同時處理
編程的高質(zhì)量抗混疊
支持和NNA 的AI 協(xié)同
先進的DMA 操作,降低主CPU 負載
壓縮紋理編碼
無損數(shù)據(jù)壓縮
固件執(zhí)行專用處理器
顯示處理單元 支持雙路視頻顯示,一路接HDMI 接口,分辨率4K@30fps,一路接MIPI DSI 接口,分辨率1080p@60fps
兩路顯示共支持6 層疊加,兩路顯示層數(shù)可靈活配置
支持旋轉(zhuǎn)和縮放
視頻時序產(chǎn)生
濾波和縮放
垂直和水平縮放
可編程濾波
硬件光標
音頻接口 支持1 個8 通道I2S 接外部CODEC 音頻輸入,最高384kbps
支持3 個2 通道I2S/PCM 接外部CODEC 或藍牙語音
支持低功耗VAD
支持8 路PDM 數(shù)據(jù)對接外部DMIC
支持8 路TDM/PCM 輸入
支持2 個SPDIF-IN/OUT,支持采樣率32/44.1/48/88.2/96/192kHz
音頻處理器 C906 單核處理器
* 主頻500~800MHz
* RV64IMA[FD]C[V]指令架構(gòu)
* 5 級單發(fā)按序執(zhí)行流水線
* 一級哈佛結(jié)構(gòu)的指令和數(shù)據(jù)緩存,大小為32KB,緩存行為64B
* Sv39 內(nèi)存管理單元,實現(xiàn)虛實地址轉(zhuǎn)換與內(nèi)存管理
* 支持AXI4.0 128 位Master 接口
* 支持核內(nèi)中斷CLINT 和中斷控制器PLIC
* 可配置的浮點單元和矢量單元
* SIMD128 處理單元
安全引擎 TEE+REE 兩層安全體系架構(gòu)
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
硬件隨機數(shù)發(fā)生器
基于硬件的隔離機制
支持安全啟動
內(nèi)置Sensor 為安全電路提供物理防護
存儲接口 片內(nèi)存儲: BootROM:128KB,共享SRAM:1.5MB
片外存儲:
* 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
外設(shè)接口 GMAC
* 支持2 路千兆以太網(wǎng)
* 支持10/100/1000Mbps 數(shù)據(jù)傳輸率RGMII 接口
USB 支持一路USB 3.0 DRD,可作為主機或設(shè)備,兼容USB 2.0
UART 支持8 路UART
* 1 路帶流控UART,最高速率4Mbps
* 3 路支持紅外UART
I2C
ISO7816
GPIO
SAR-ADC
PWM
PVT Sensor
EFUSE
硬件 說明

初步體驗

屏幕顯示效果:

板子有一個MicroHDMI接口,可以通過"MicroHDMI" 轉(zhuǎn)HDMI接入HDMI屏幕。BeagleV-Ahead圖像性能很強,可以支持輸出4K/60Fps圖像,可以兼容 4K/60FPS的顯示器設(shè)備

HDMI屏幕顯示效果如下:

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串口調(diào)試:

BeagleV-Ahead把UART接口引到了2.54mm排針上,接上一個 USB轉(zhuǎn)TTL串口模塊,就可以以命令行方式來操作板子了。它位于P8母座一側(cè),是一個6Pin排針,我們只需使用使用2.54杜邦線連接RX、TX、GND 三個引腳即可使用串口。

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開機啟動日志:

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串口終端登錄:

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網(wǎng)線測試:

BeagleV-Ahead不僅提供無線網(wǎng)絡能力,針對更快、更穩(wěn)定的網(wǎng)絡要求,也提供了 RJ45有線網(wǎng)絡接口。BeagleV-Ahead 的正面板載了一顆 RTL8211F RGMII 千兆以太網(wǎng)PHY芯片。

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網(wǎng)絡測試:

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總結(jié)

BeagleV-Ahead板子的感覺很小巧,口袋板子。

TH1520提供了豐富的接口,BeagleV-Ahead板子基本把所有接口引出來了

板子也存在幾點不好的:① USB接口不常見,如果需要連接鼠標等,需要購買microb轉(zhuǎn)USB-A轉(zhuǎn)接口,②目前的固件,顯示很卡,可能GPU沒有完全適配好導致的。

審核編輯 黃宇

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