SmartFusion
®
2 SoC FPGA
SmartFusion2 SoC FPGA
より多くのリソース、低消費電力、実証済みセキュリティ、高信頼性を備えた低密度デバイス
これらのデバイスはGigabit EthernetまたはデュアルPCI® Express制御プレーン、ブリッジ機能、入出力(I/O)拡張および変換、動画/画
像処理、システム管理、セキュアな接続等の汎用目的の機能に理想的です。Microchip社のFPGAは通信、産業、医療、防衛、航空の各 市場で使われています。
SmartFusion2
の利点
通信
産業
防衛
車載
SmartFusion2 SoC FPGA
より多くのリソースを備えた低密度デバイス
• Arm® Cortex®-M3(フラッシュ内蔵) • 10K LEでPCIe Gen2サポート • 包括的なマイクロコントローラ サブシステム明白な利点
• 低消費電力 • 総電力を最大50%低減• 5G SERDESあたり70 mW (PCIe Gen2)
• 実証済みのセキュリティ • オーバービルディングおよびクローニングからの保護 • FPGAおよびプロセッサ用セキュアブート • 高い信頼性 • SEU耐性、ゼロFITのフラッシュFPGA構成 • 高信頼性のセーフティ クリティカルおよびミッション クリティカルなシステム
集積化
低消費電力
信頼性
セキュリティ
SmartFusion2 SoC FPGA
SmartFusion2 SoC FPGAは5K～150K個のLEと、ETM、命令キャッシュ、SRAM、eNVMを備えた166 MHz Arm Cortex-M3プロセッサ と、CAN、TSE、USBを含む多数の周辺モジュールを備えたマイクロコントローラ サブシステムを備えています。
• 最大16のトランシーバ レーン
• PCIe Gen2、XAUI/XGXS+、ジェネリック(EPCS)モード
(3.2G)
• 最大150K個のLE、5 Mb SRAM、4 Mb eNVM • ハード667 MHz DDR2/3コントローラ • DSP処理ブロック • スタンバイ時7 mW (typ.)の低消費電力 • DPA防止、AES256、SHA256、オンデマンドNVMデータ完全 性検査 • SEU耐性メモリ: eSRAM、DDRブリッジ MPU eNVM ETM D I S ARM® Cortex™-M3 Instruction
Cache
DDR Bridge
DDR User I/O Multi-standard User I/O (MSIO)
SPI I/O JTAG I/O
AHB Bus Matrix (ABM) SYSREG
COMM_BLK
Interrupts APB AHB AHB SMC_FIC Config AXI/AHB
HS USB OTG ULPI PDMA APB HPDMA TSE MAC FIC_1 FIC_0 SPI x 2 MMUART x 2 I2C x 2 Timer x 2 Microcontroller Subsystem (MSS) SHA256 SRAM-PUF System Controller
SmartFusion®2 SoC FPGA
NRBG
In-Application Programming
FPGA Fabric (Up to 150K Logic Elements) AES256 Flash*Freeze ECC MSS DDR Controller + PHY
Serial 0 I/O Serial 1 I/O DDR User I/O
Config AXI/AHB/XGXS
PLLs Micro SRAM
(64x18)
Config AXI/AHB/XGXS Config AXI/AHB
Serial Controller 0 (PCIe, XAUI/XGXS) + Native SERDES Serial Controller 1 (PCIe, XAUI/XGXS) + Native SERDES Fabric DDR Controller + PHY OSCs WDT CAN RTC FIIC Large SRAM
(1024x18) MACC (18x18)Math Block
Multi-standard User I/O (MSIO)
Multi-standard User I/O (MSIO)
Flash-based/ SEU Immune Standard Cell/
SEU Immune Micro SRAM
(64x18) Large SRAM(1024x18) MACC (18x18)Math Block eSRAM
SmartFusion2 FPGAアーキテクチャ
AES Advanced Encryption Standard AHB Advanced High-Performance Bus APB Advanced Peripheral Bus
AXI Advanced eXtensible Interface COMM_BLK Communication Block DDR Double Data Rate
DPA Differential Power Analysis ECC Elliptical-Curve Cryptography EDAC Error Detection and Correction ETM Embedded Trace Macrocell FDDR DDR2/3 Controller in FPGA Fabric FIC Fabric Interface Controller
FIIC Fabric Interface Interrupt Controller
HS USB OTG High-Speed USB (2.0) On-The-Go IAP In-Applications Programming
MACC Multiple-Accumulate
MDDR DDR2/3 Controller in MSS MMUART Multi-Mode UART MPU Memory Protection Unit MSS Microcontroller Subsystem
SECDED Single Error Correct Double Error Detect SEU Single Event Upset
SHA Secure Hashing Algorithm SMC_FIC Soft Memory Controller
TSE Tiple Speed Ethernet (10/100/1000 Mbps) ULPI UTMI + Low Pin Interface
UTMI USB 2.0 Transceiver Macrocell Interface WDT Watchdog Timer
XAUI 10 Gbps Attachment Unit Interface XGMII 10 Gigabit Media Independent Interface XGXS XGMII Extended Sublayer
汎用アプリケーション
1G-PCIe
コントローラ構成
• 10K LEによるPCIe Gen2とI/O拡張例多軸モータ制御
• 決定論的かつセキュアな多軸/高RPMソリューション • モータ制御IPおよび開発キットIEEE 1588
スレーブ/クライアント
• IEEE 1588および小型、Cortex-M3、低消費電力 Peripherals Flash, SRAM CPU MCU Gigabit Ethernet PHY SERDES Security FPGA Fabric SmartFusion®2 Soc FPGA Arm® Cortex™-M3 Processor 10/100 Ethernet PHY DDR3 DRAM LCD I2C GPIO SPI SPI USB PCIe DDR3 DRAM SPI FLASHSmartFusion®2 SoC FPGA System Control PWM Timing PID Control Loop Transforms Host Interface eNVM, eSRAM Power Management Timing Automation Controller/ Host CPU Inverter Bridge, IGBTs, SiC MOSFETS Power Supply/ Conversion Sensors: Speed, Torque, Position A/D Conversion SPI Flash DDR3 Oscillator SPI Clock and PPS
SmartFusion2 Soc FPGA
ZL30722 VSC8572 PHY IEEE 1588 PLL SyncE PLL Time Stamp Unit 1588 PTP OC IP Transport Layer Protocols ARM® Cortex™-M3 Processor SPI Interface Time Stamp Unit Algorithm Time and Synch IP
ボードの初期化
• PMBus、インスタントON、MSS周辺モジュールセキュアな接続性ゲーミング
• セキュリティ、耐タンパ、Ethernet MAC低消費電力オーディオ処理と録音検索処理
• I2SとSPIブリッジにより複数のオーディオ録音および再生が 可能 HostProcessor ManagersPoE
eSPI I2C PMBus Status LEDs SGMII SGMII SGMII SGMII SGMII RJ45/SFP RJ45/SFP RJ45/SFP 5 V PoL Supply PMBus Interface eSPI Controller I2C Controller System Control Ethernet Switch PoE PD69208 PoE PD69208 Ethernet PHY Ethernet PHY Ethernet PHY PoE PD69208 Clock Management
SmartFusion®2 SoC FPGA
3.3 V PoL Supply 2.5 V PoL Supply 1.5 V PoL Supply
SmartFusion®2 SoC FPGA Battery
Monitor
Anti-Tamper Monitor
Ethernet PHY Speaker,Keypad,
Joystick System
Monitoring Ethernet
MAC InterfaceHMI System Diagnostics I/O Expander Memory Controller PCIe® Interface
Battery ProcessorHost
DDR Memory Status LEDs Serial IO, Diagnostics Port PCIe Anti-Tampering Sensors
SmartFusion®2 SoC FPGA Conversion, Buffering and
Formatter Host Interface I2S
Interface InterfaceSPI Timberwolf™ ZL38051 Audio Processor 2 Digital MEMS Microphones Audio Jack SPI Flash
明白な利点
低消費電力
SmartFusion2
は総消費電力を低減
• フラッシュFPGAが性能を犠牲にする事なく極低消費電力
を実現
• 5G SERDESあたり70 mW (PCIe Gen2) • Flash*Freeze超低消費電力モード12 mW
実証済みのセキュリティ
過剰生産と複製からシステムを保護
• 過剰生産からのHSM保護 • DPA対策がビットストリームの複製から保護 • 検証済みDPA対策を備えた唯一のベンダー • FPGAおよびプロセッサのセキュアブート上のロゴはCryptography Research, Inc.の商標であり、ライセンスを受けて使用しています。
高い信頼性
• エラーフリーSEU耐性ファブリック構成 • データ完全性検査不要 • 全SoCメモリをSEU防止 • 誤り検出/訂正機能を内蔵 • SEU耐性実装 • 安全優先環境下の機器と基幹システムで使われる機器Alpha/
Neutron
particles
strike
routing
matrix
SRAM Configuration Failures
Flash FPGA
SmartFusion2設計関連リソース
設計リソース
Libero® SoC Design Suiteを使うと、Microchip社のSmartFusion2、IGLOO®2、RTG4™ FPGAを使った設計を効率よく実行できます。
このスイートは業界標準であるSynopsys社の合成ソフトウェアSynplify Pro®およびMentor Graphics社のシミュレーション ツール
ModelSim®にクラス最高の制約管理、デバッグ機能 セキュアな量産プログラミング サポートを統合しています。
Libero SoC Design Suiteは従来のFPGA設計フロー、組み込み設計フロー、 グラフィカル コンフィグレータを含む包括的な設計フローを提供しま す。FPGA設計フローは設計初期からプログラミング、デバッグに至る標 準的なVLSI設計フローです。組み込み設計フローを使うと、低消費電力 SoC FPGAおよびFPGAを使った高性能で信頼性の高いアプリケーショ ン向けの組み込み処理ソリューションを開発できます。ハードコアおよび ソフトコア プロセッサを使った組み込みソリューション構築用の包括的 な開発環境を提供します。グラフィカル コンフィグレータは各種周辺モジュー ル、アプリケーション、ソリューションのユーザフレンドリな設計手段を提 供します。 詳細は以下のウェブページを参照してください。 http://www.microsemi.com/products/fpga-soc/design-resources/design-software/libero-soc#downloads
Software IDE SoftConsole Keil MDK IAR Embedded Workbench®
Microchip社提供の無償バー
ジョン Libero® SoC使用時は無償 32Kのコード制限 32Kのコード制限
ベンダーから提供 N/A フルバージョン フルバージョン
コンパイラ GNU GCC RealView® C/C++ IAR Arm®コンパイラ
デバッガ GDBデバッグ µVisionデバッガ C-SPY®デバッガ
命令セット シミュレータ No µVisionシミュレータ Yes
デバッグ ハードウェア FlashPro4 ULINK®2またはULINK-ME J-LINK™またはJ-LINK Lite
トレース機能 No ULINKpro JTAGjet-Trace
知的財産
Microchip社はお客様の設計を支援するため、Microchip社製FPGA向けの実証済みかつ最適化済みの各種IPコアを提供しています。 弊社のIPコアは主要な市場とアプリケーションを全てカバーしています。弊社のコアはMicrochip社開発のDirectCoresとサードパーティ 開発のCompanionCoresに整理されています。DirectCoresの大部分は弊社のLiberoツールスイートから無償で利用でき、一般的な通 信インターフェイス、周辺モジュール、処理エレメントを含んでいます。 http://www.microsemi.com/products/fpga-soc/design-resources/ip-coresSystem Builder
ウィザード
機能 DirectCoreの例接続性 UART, 16550, 429, PCI, JESD204B
DSP CIC, FFT, FIR, CORDIC, RS
メモリ コントローラ FIFO, DDR, QDR, SDR, MemCtrl, MMC
プロセッサ 8051, 8051s, ARM7TDMI
Ethernet MII, RGMII, GMII, SGMII
セキュリティ DES, 3DES, AES, SHA
機能 CompanionCoreの例
接続性 CAN, CAN FD, PCIe, VME
DSP FFT, JPEG, RS, DVBMOD
メモリ コントローラ SDRAMDDR、フラッシュ、SD
プロセッサ 80188, 80186, LEON3, 6809
製品ファミリ
SmartFusion2
製品ファミリ
SmartFusion2 機能 M2S005 M2S010 M2S025 M2S050 M2S060 M2S090 M2S150 ロジック/DSP 最大LE数(4LUT + DFF) 6,060 12,084 27,696 56,340 56,520 86,316 146,124 演算ブロック(18 x 18) 11 22 34 72 72 84 240 ファブリック インターフェイス コントロー ラ(FIC) 1 2 1 2 PLLおよびCCC 2 6 8セキュリティ AES256, SHA256, RNG AES256, SHA256, RNG, ECC, PUF
Cortex®-M3 + 命令キャッシュ Yes
MSS
eNVM (KB) 128 256 512
eSRAM (KB) 64
eSRAM (KB) Non-SECDED 80
CAN, 10/100/1000 Ethernet, HS USB 各1
マルチモードUART、SPI、I2C Timer 各2 ファブリック メモリ LSRAM 18Kブロック 10 21 31 69 109 236 uSRAM 1Kブロック 11 22 34 72 112 240 RAMの合計(Kb) 191 400 592 1,314 2,074 4,488 ハイスピード DDRコントローラ(数x幅) 1 x 18 2 x 36 1 x 18 2 x 36 SERDESレーン 0 4 8 4 16 PCIe®エンドポイント 0 1 2 4 ユーザI/O MSIO (3.3 V) 115 123 157 139 271 309 292 MSIOD (2.5 V) 28 40 62 40 106 DDRIO (2.5 V) 66 70 176 76 176 全ユーザI/O 209 233 267 377 387 425 574
パッケージあたりのI/O数
パッケージタイプ FCS(G)325 VF(G)256 FCS(G)536 VF(G)400 FCV(G)484 TQ(G)144 FG(G)484 FG(G)676 FG(G)896 FC(G)1152 ピッチ(mm) 0.5 0.8 0.5 0.8 0.5 1.0 1.0 1.0 1.0 長さ x 幅(mm) 11 x 11 14 x 14 16 x 16 17 x 17 19 x 19 20 x 20 23 x 23 27 x 27 31 x 31 35 x 35デバイス I/O レーン I/O レーン I/O レーン I/O レーン I/O レーン I/O レーン I/O レーン I/O レーン I/O レーン I/O レーン
M2S005 (S) 161 171 – 84 209 – M2S010 (S/T/ TS) 138 2 195 4 84 233 4 M2S025 (T/TS) 180 2 138 2 207 4 267 4 M2S050 (T/TS) 200 2 207 4 267 4 377 8 M2S060 (T/TS) 200 2 207 4 267 4 387 4 M2S090 (T/TS) 180 4 267 4 425 4 M2S150 (T/TS) 293 4 248 4 574 16 Note: 090 FCSG325のパッケージ寸法は11 x 13.5
www.microchip.com
トレーニング
追加トレーニングのご希望に応えるため、Microchip社は詳細な 技術トレーニング、参考資料、自分のペースで進められるチュー トリアル、各種オンライン リソースを含む複数のリソースを提供 しています。 • 技術トレーニング リソースの概要: www.microchip.com/training • MASTERsカンファレンス: www.microchip.com/masters • 開発者ヘルプのウェブサイト: www.microchip.com/developerhelp • 技術トレーニング センター: www.microchip.com/seminarsMicrochip Technology Inc. | 2355 W. Chandler Blvd. | Chandler AZ, 85224-6199
