如今，航空、航天和國(guó)防等關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用的設(shè)計(jì)面臨著多項(xiàng)挑戰(zhàn)。在這些應(yīng)用方面，設(shè)計(jì)人員需要設(shè)計(jì)出更強(qiáng)大、更復(fù)雜的確定性系統(tǒng)，需要在尺寸、重量和功率受限（SWaP）空間中嵌入大量計(jì)算能力。而且，這些系統(tǒng)必須采用功能強(qiáng)大的安全關(guān)鍵實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)進(jìn)行管理，從而支持高分辨率圖形的顯示，同時(shí)還需要減小解決方案的尺寸和功耗，對(duì)高可靠性環(huán)境進(jìn)行認(rèn)證，并滿足合理的上市時(shí)間和技術(shù)生命周期等要求。要在滿足上述所有要求的情況下再滿足安全關(guān)鍵認(rèn)證的要求，就會(huì)使整個(gè)系統(tǒng)的總體擁有成本很高。

日前，EDN受邀參加了Teledyne e2v（易圖威）公司的專訪，同時(shí)觀看了該公司最新的基于其Qormino解決方案的無(wú)人機(jī)（UAV）系統(tǒng)演示。下面EDN就帶大家了解下諸如無(wú)人機(jī)等最新關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用的強(qiáng)大之處，以及在設(shè)計(jì)這類系統(tǒng)時(shí)如何克服上述種種設(shè)計(jì)挑戰(zhàn)。

Teledyne e2v數(shù)據(jù)處理解決方案市場(chǎng)營(yíng)銷與業(yè)務(wù)發(fā)展負(fù)責(zé)人Thomas Guillemain介紹Qormino計(jì)算平臺(tái)（手上）以及Qormino包括軟硬件在內(nèi)的完整參考平臺(tái)（桌上）

航空、航天和國(guó)防市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)

據(jù)Teledyne e2v數(shù)據(jù)處理解決方案市場(chǎng)營(yíng)銷與業(yè)務(wù)發(fā)展負(fù)責(zé)人Thomas Guillemain介紹，Qormino解決方案是款非常小巧的計(jì)算平臺(tái)，它包含PowerPC和Arm Cortex A72兩個(gè)版本，尺寸僅為44mm×26mm，前三大應(yīng)用領(lǐng)域?yàn)楹娇铡⒑教旌蛧?guó)防。

Qormino計(jì)算平臺(tái)尺寸僅為44mm×26mm

他表示，e2v從客戶處了解到三個(gè)市場(chǎng)發(fā)展趨勢(shì)：

首先，系統(tǒng)中需要嵌入更多的計(jì)算能力，以便實(shí)現(xiàn)更多要求嚴(yán)苛的用戶案例，例如航空領(lǐng)域的密集計(jì)算和AI能力，以及在國(guó)防系統(tǒng)中加入AI。

其次，是改善系統(tǒng)的SWaP（尺寸、重量和功率）。諸如太空中的衛(wèi)星等許多空間受限應(yīng)用的尺寸正變得越來(lái)越小，也就需要提供更小的芯片組。

最后，Teledyne e2v的一個(gè)差異化特點(diǎn)是其有能力保障對(duì)所有客戶的長(zhǎng)期供貨。

Qormino解決方案詳解

Qormino是e2v的通用計(jì)算機(jī)平臺(tái)。它是上述市場(chǎng)的關(guān)鍵支柱之一，在市場(chǎng)上獲得了高度認(rèn)可，用戶可以借此簡(jiǎn)化此類系統(tǒng)的開發(fā)。Teledyne e2v的QT1040-4GB通用計(jì)算機(jī)平臺(tái)具有以下特點(diǎn)：

?NXP T1040 QuadPowerArchitecture e5500內(nèi)核，頻率為1.4GHz。

?4GB DDR4內(nèi)存。

?具有64位內(nèi)存總線和8位ECC（糾錯(cuò)碼）的定制Teledyne e2v基板。

Qormino設(shè)計(jì)用于應(yīng)對(duì)SWaP（尺寸、重量和功率）限制，并且還提供：

?以小尺寸基板實(shí)現(xiàn)高性能。

?減少系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)間，縮短上市時(shí)間。

?15年以上的過時(shí)管理可用性。

Qormino實(shí)現(xiàn)了將高性能處理平臺(tái)與DDR4內(nèi)存的獨(dú)特結(jié)合，因此不會(huì)產(chǎn)生從頭開始設(shè)計(jì)高速內(nèi)存接口所面臨的風(fēng)險(xiǎn)。這樣可以減少開發(fā)時(shí)間和上市時(shí)間，而盡快地為客戶提供功能強(qiáng)大的硬件。

Qormino設(shè)計(jì)套件

Teledyne e2v的長(zhǎng)期支持承諾也消除了過時(shí)管理工作，因此可降低任何相關(guān)程序的風(fēng)險(xiǎn)和成本。

另?yè)?jù)Teledyne e2v中國(guó)區(qū)技術(shù)支持與產(chǎn)品推廣工程師高朋介紹，Teledyne旗下包含多個(gè)品牌。 e2v作為其中之一，其實(shí)是家法國(guó)公司，因此不受美國(guó)進(jìn)出口許可的影響。

如上所述，e2v的Qormino計(jì)算平臺(tái)是基于NXP CPU設(shè)計(jì)，支持RTOS并提供各種豐富資源。除此之外，e2v的半導(dǎo)體部門還提供高速ADC和DAC等其他產(chǎn)品。與ADI、TI等芯片原廠（主要服務(wù)于工業(yè)和商業(yè)市場(chǎng)）相比，他指出，e2v的特點(diǎn)體現(xiàn)在數(shù)十年來(lái)在軍工領(lǐng)域的know-how，能夠滿足航空、航天、軍工等領(lǐng)域所提出的高可靠性要求。換句話說，e2v專注的是高精尖。

當(dāng)然，上述無(wú)人機(jī)演示只是用來(lái)展示Qormino計(jì)算平臺(tái)強(qiáng)大的處理能力，其對(duì)各種應(yīng)用都提供兼容性，應(yīng)用也不僅限于上述三類市場(chǎng)。

e2v耐輻射Quad ARM Cortex-A72空間處理器成功通過100krad TID測(cè)試

另外，據(jù)了解，Teledyne e2v LS1046空間處理器現(xiàn)已通過嚴(yán)格的總輻射劑量（TID）測(cè)試，可達(dá)100krad。該器件具有四個(gè)64位Arm Cortex-A72處理核心，在進(jìn)行TID測(cè)試后依然能夠正常運(yùn)作。這進(jìn)一步完善了以往暴露于重離子高達(dá)60MeV.cm2/mg以上的環(huán)境中獲得的單粒子鎖定（SEL）和單粒子翻轉(zhuǎn)（SEU）結(jié)果。

Teledyne e2v LS1046空間處理器基于NXP處理器技術(shù)，以高達(dá)1.8GHz的頻率運(yùn)行。它內(nèi)置了包含8位糾錯(cuò)碼（ECC）的64位DDR4 SDRAM存儲(chǔ)器控制器，以及在其內(nèi)核之間共享2MB L2高速緩存。L1和L2高速緩存均受ECC保護(hù)，因此可以有效抵抗數(shù)據(jù)損壞。這款高可靠性處理器采用780球柵陣列BGA封裝，并配備多種嵌入式接口，包括10Gbit以太網(wǎng)、PCI Express（PCIe）3.0、SPI、I2C、多個(gè)UART等。它符合美國(guó)宇航局一級(jí)要求，可集成在面向空間的單板計(jì)算機(jī)（SBC）中，一般用于衛(wèi)星成像相關(guān)任務(wù)，如處理、調(diào)節(jié)和圖像數(shù)據(jù)壓縮，以及超低延遲通信和機(jī)載決策（利用AI演算法）等。

有賴于最新測(cè)試結(jié)果，客戶現(xiàn)在能基于更多信息以了解LS1046空間處理器中的內(nèi)核在嚴(yán)苛環(huán)境下會(huì)如何運(yùn)行。工程師也可以參考現(xiàn)在已有的詳細(xì)測(cè)試數(shù)據(jù)，做出更明智的選擇。TID的結(jié)果無(wú)疑保證了這些器件被部署到太空后的使用壽命，而SEL/SEU重離子測(cè)試結(jié)果則為功能完整性提供了更強(qiáng)的信心。

e2v的新服務(wù)緩解航空航天和國(guó)防領(lǐng)域面臨的熱量管理和功率限制難題

另外，e2v在為航空航天、國(guó)防客戶解決其高可靠性（Hi-Rel）電子處理平臺(tái)的功耗和熱量管理方面取得了進(jìn)一步進(jìn)展。該公司在2019年末宣布的服務(wù)基礎(chǔ)上擴(kuò)大服務(wù)范圍，以納入幾個(gè)關(guān)鍵的附加元素。因此，在部署高性能多核處理器的設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)，可以享受更多方面的服務(wù)來(lái)提升設(shè)計(jì)的裕度。

當(dāng)面對(duì)功耗消耗過大和缺乏足夠空間來(lái)散發(fā)產(chǎn)生的熱量時(shí)，工程師必須找到相應(yīng)的方法來(lái)改進(jìn)他們的設(shè)計(jì)。而今，在設(shè)計(jì)概念階段通過與Teledyne e2v合作，客戶的技術(shù)團(tuán)隊(duì)有機(jī)會(huì)更好地評(píng)估Teledyne e2v在處理器級(jí)別提供的設(shè)計(jì)裕度，這將有助于他們理解所必需保持的范圍邊界。Teledyne e2v在處理器使用方面的技能和經(jīng)驗(yàn)，使其成為在在處理器系統(tǒng)上提高功效或優(yōu)化熱量管理的首選合作伙伴。

通過深入分析應(yīng)用的總體表現(xiàn)，可以明確最佳方案，以克服功率預(yù)算以及與空間使用限制所帶來(lái)的潛在挑戰(zhàn)。為了實(shí)現(xiàn)這一點(diǎn)，可以查閱諸如處理器CPU負(fù)載、核心頻率和結(jié)溫等參數(shù)的數(shù)據(jù)。接下來(lái)，Teledyne e2v能夠篩選和提供功率優(yōu)化的處理器，這意味著其可以提供符合標(biāo)準(zhǔn)的最佳配合。如此一來(lái)，可以提升性能基準(zhǔn)，同時(shí)節(jié)省電力資源和減少產(chǎn)生熱量。
編輯：hfy