Fusion XF &TransComm Fusion XF と TransComm とは? 主動システムにおける強力なデータパスを構築できるツールキットです組み合せ自由なモジュラーソフトウェア必要なコンポーネントを自由に配置するだけで複数のを効率的にマルチ活用できますオーバーヘッドが少なく

(1)

• VME最新仕様VXSとADC・FPGA・PowerPCによるマルチ構成

− 215Mhz-12bit ∼ 2GHz 10bit ADCと大規模FPGA搭載の高速A/D

– マルチ搭載の大規模FPGAは４ｘRocket I/O＝１GB/ｓの高速データパスで直結 – CPUはリアルタイム処理, 省電力, 高互換のPowerPCを採用 – ボード間のバックプレーンは1GB/s ｘ2のデータレートを誇るVXSバスを搭載 • スイッチボードにより非常に高いボード拡張・構成が可能 − マルチポイントデータチャンネルによる自在な高速データパス（＝プロセッサ）構成 – 各プロセッサーと各I/Oをダイレクトにマルチ接続

– 低遅延でボトルネック無縁のシリアルインターフェイス、FusionXF&TransCommをご用意

• スタンダードな環境

– 対応OS/ライブラリ: VxWorks, linux, Gedae, VSIPL

– インターフェイス: Aurora, serial RapidIO, PCI-Express,

Infiniband, serial FPDP, TransComm

– ボードバスタイプ: VME/VITA 41 VXS

• 主な構成内容

– プロセッサー, I/O, バックプレーン, シャーシ, ソフトウェア, ファームウェア – 一般商用タイプ& 耐環境タイプ, システムインテグレーション

– カスタムオーダー可能

MISH Technical Documentation 1

(2)

Fusion XF ＆TransComm™

• 組み合せ自由なモジュラーソフトウェア – 必要なコンポーネントを自由に配置するだけで 複数のFPGAを効率的にマルチ活用できます。 • オーバーヘッドが少なく CPU と連結

– 困難だったデータの FPGA → CPU へのDMA転送が可能 • 能率的コミュニケーション手段 – プロトコルはAurora （Xilinx）ベースの高速シリアル – パケット通信による低負荷  バーチャルデータストリーム − １つのハードウェア接続内に複数のデータパスを構築可能  データパスのデザイン決定やコンパイル作業が必然的完成  FPGAはユーザー様ご用意のIPコアを併用してお使い頂けます

FPGA

IP

_IP

IP

_IP

_FPGA

IP

_IP

RocketIO/ LVDS  Fusion XFとTransComm とは？ ‒ FPGA主動システムにおける強力なデータパスを構築できるツールキットです – 専用のファームウェア＆ドライバ、ソフトウェアでFPGA と隣接するCPU との連結が可能

FPGA

CPU

Memory

(3)

VPF1: Phoenix 高性能プロセッサボード

VXS(VITA41 Standard）

Ethernet PMC I/O

M o to ro la P o w e rP C M P C 7 4 4ｘ Gbps serial I/O FPGA, PMC I/O, Ethernet, RS232/RS422 VME

 デュアル Xilinx XC2VP70 FPGA とデュアル PowerPC の４プロセッサを１枚に搭載  ボードレベル・システムレベルの統一された高速データパスを容易に実現（ポイントtoポイント, マルチチャンネル接続による大容量シリアル接続）  マルチGbpsデータパスによるFPGA間パラレルデジタルI/O（4ｘ 250＝1GB/ｓ）  G bps Ethernet & RS232/RS422ポート（システム＆コントロール用）  耐環境コンダクションクール仕様有  豊富なライブラリ&各種ユーティリティ/診断ソフトウェア  PMC サイト（3ｒｄパーティ製PMCボードと高互換）  VME64 bus （スタンダードVMEボードと併用可）

V ir te x -I I P ro ” X C 2 V P 5 0 / X C 2 V P 7 0

(4)

VME

P2I/O

PCI 64/66 64/133 P2P Univ DDR SDRAM FLASH GbE GbE DDR SDRAM FLASH 7447 PPC 7447 PPC MV 64360 PH Y RJ45 PH Y RJ45 MV 64360 RocketIO x4 PMC PCIe x4 SDRAM QDR SRAM QDR SRAM QDR SRAM QDR SRAM Virtex-II Pro FPGA SDRAM SDRAM QDR SRAM_SRAMQDRQDR SRAM QDR SRAM Virtex-II Pro FPGA SDRAM

VXS

VPF1； VXS プロセッサボード概略図

P0 P2 P1 FPGA Node B FPGA Node A VME/PCI Bridge PowerPC Node B PowerPC Node A P M C S it e 125MHz PCI-X 125MHz P CI -X 64-b it/66MHz

Device Bus Device Bus E th er net Ethernet B Ethernet A R S 2 3 2 B R S 2 3 2 A R S 4 2 2 B R S 4 2 2 A E th B E th A J T A G P owerPC I /O FP GA/ PMC user I/ O Gbps ser ial I/ O PCI/PCI Bridge

ブロック図

配線図

(5)

• Dual Core MPC8641D @1.25GHz

• Two banks of 1GB DDR-II

SDRAM

• Two Virtex5 FPGAs

• LX110T and SX95T build options

• Two banks of DDR-II per FPGA

(128MB)

• Four banks of QDR-II memory

(4M x 18-bits)

• PCI Express as main onboard data

pipe (x8 or x4)

• One PMC/XMC site

• Air & conduction cooled

• VxWorks and Linux support, libraries,

utilities & diagnostics

• Software/HDL

x4 Aurora VXS Links VM E 2eSST P2 I/O GbE GbE Optical Optical or RJ45 PCI-X VME PCIe PCI-X PM C 3.3V XM C.3 QDR DDR QDR_QDR QDR QDR 1GB DDR2 SDRAM 1GB DDR2 SDRAM GE PHY (A or B) Mag Mag GE PHY (A or B) B A B A QDR QDR QDR DDR QDR QDR LX110T SX95T LX110T SX95T PCI-X 64/133 PCIe x4 PCIe x8 RocketIO x4 Single-ended user IO

VPF2； VXS プロセッサボードブロック図

5 MISH Technical Documentation

(6)

MM-1500

VME/VXS Carrier for Switch Fabrics

• Dual CoSine SoC

• Virtex-II Pro 2VP100

• Dual Embedded PowerPC

(VxWorks BSP)

• Dual Virtex-4 Companion

• SX55 DSP functions

• Dual XMC/PMC sites

• Memory

• 1GB per DDR Array

• 36MB QDR II SRAM per Array

• 128MB local DDR per

PowerPC

• Serial RapidIO x4 Connectivity on

VITA 41 P0

• VME320 Interface

PCI-X VME PMC XMC PMC XMC QDR QDR QDR QDR QDR QDR QDR QDR Virtex-4 SX55 Virtex-4 SX55 DDR DDR DDR DDR DDR DDR CoSine Virtex-II Pro 2VP100 sRIO CoSine Virtex-II Pro 2VP100 PCI-X 64/133 RocketIO x 4 Serial RapidIO x4 Single-ended user IO GbE GbE 6 MISH Technical Documentation

(7)

PCI-X VME PMC XMC PMC XMC QDR QDR QDR QDR QDR QDR QDR QDR Virtex-4 LX160 Virtex-4 LX160 DDR DDR DDR DDR DDR DDR CoSine Virtex-II Pro 2VP100 sRIO CoSine Virtex-II Pro 2VP100 PCI-X 64/133 RocketIO x 4 Serial RapidIO x4 Single-ended user IO GbE GbE

• Dual CoSine SoC

• Virtex-II Pro 2VP100

• Dual Embedded PowerPC

(VxWorks BSP)

• Dual Virtex-4 Companion

• LX160 Logic functions

• Dual XMC/PMC sites

• Memory

• 1GB per DDR Array

• 36MB QDR II SRAM per

Array

• 128MB local DDR per

PowerPC

• Serial RapidIO x4 Connectivity

on VITA 41 P0

• VME320 Interface

MM-1550

VME/VXS Carrier for Switch Fabrics

(8)

• 2 ch. 2GS/s A/D

• 667MB/s per channel (packed)

• Xilinx Virtex-II Pro FPGA

6826

2GHz

10-bit

FPGA

2GHz

10-bit

Phoenix 6826

FPGA 搭載 2GHz /215MHｚ VXS A/D ボード

6822

210MHz 14-bit FPGA FPGA 210MHz 14-bit 

1ch. or 2 ch. 210MS/s A/D



420 MB/s per channel



2x Xilinx Virtex-II Pro FPGAs

(9)

Phoenix M6000:XMC/PMCキャリアカード

• Phoenix システム PMC/XMCキャリア用 SBC (Single Board Computer)

• 4Gb/s ファイバチャンネル搭載の次世代超高速データレコーダ用マザーボード

VME 2eSST

GbE Tsi 148 RJ45

P2I/O

4Gb FC DDR2 SDRAM SFF 440SP PCI-X - PCIe PMC XMC PMC XMC Dual FC Control SFF PHY DDR2 SDRAM

VXS

Virtex4 FPGA

(10)

CSW1 スイッチボードの特徴

• 72 x 72 ポートクロスバースイッチ – 各ポートのデータレートは 3.125Gbps • バックプレーンのデータパスは設定可能 – 1x 56 チャンネル – 4x 14 チャンネル – 他にもフレキシブルに対応 • オプションでフロントパネル高速I/O (最大 x12) – 各I/Oはクロスバースイッチとダイレクト接続 • XMC サイト (オプション) – 最大 4x インターフェイス • ブロードキャスト/マルチキャスト機能 • 高汎用性 – 既製品によるカスタムバックプレーンの実現 – システム構成が変わっても設定により１システムによる使い分けが可能 • リアルタイム処理の必要な組み込みソリューションに最適 – TransCommやsFPDP, 等のポイントtoポイントのプロトコルを使用すれば オーバーヘッドによる遅れの少ないl高速データ転送が約束されます – DSP による組み込みアプリケーションの厳しい要望にベストフィット • 複数のI/O も各プロセッサボードも１つのスイッチボードに接続 – 分散配置されたデジタルセンサーからの高速シリアル入力なども全て１つのボードに集約することが出来ます • 多様なプロトコルに対応

– PCI express, serial RapidIO, Infiniband などのスイッチ・シリアルタイプ.

– Aurora and serial FPDP などのノンスイッチ・シリアルタイプ

(11)

Dual Star

• 2 x スイッチボード

• 各VXS ボードはバック

プレーン経由でグルー

プ毎に各スイッチボード

とマルチ接続

Direct Connect

• カスタム対応

• スイッチボードスロットなし

• Example - VMETRO 3+2

• 2 x VME ボード

• 3 x VXS ボード

Single Star

• 1 x スイッチスロット

• VXSはバックプレーン経由で

スイッチボードとマルチ接続

• Example - VMETRO 4+1

• 4 payload slots

• 1 switch slot

VXS バックプレーン4タイプ

Replicated Star

• 各VXS 4x ポートは１つの

スイッチスロットに接続

Example -VMETRO 7+1

• 7 payload slots

• 1 switch slot

• CSW1スイッチボードによ

り多彩なマルチ接続可能

(12)

超高速データレコーダ付ワイドバンドレシーバ

Exp.

VME P1 & P2

VXS

512M Mem FPGA V2-VP70 PPC 7448 FPGA V2-VP70 PPC 7448 512M Mem FPGA FX60 1GB FPGA VP50 1GB FPGA VP50 PPC 440SP FC

2GHz

10-bit

2GHz

10-bit

FPGA VP100

Phoenix 6826

Phoenix M6000

FPGA XMC

Phoenix VPF1

Phoenix CSW1

GbE SerialFPDP, sRIO, PCIe etc.

4Gbps

VXS: VITA 41 規格 シリアルバックプレーン

⇔１０Gbps⇔

1x or 4x リンク

2ch2GHz10bit & FPGA VXS高速シリアルI/O付AD 8chフロントパネルシリアル 高速I/O搭載スイッチボード 2x FPGA PM C 4Gbps 2ch FC 超高速データレコーダ 2xPowerPC&2xFPGA 超高速プロセッサボード

(13)

MISH Technical Documentation 13 Phoenixが選ばれる理由 – 技術的理由 • 今まで困難だったPowerPCとFPGAを一つのボードに２個ずつ搭載して高速処理 • 高速なシリアル I/O を使用して離れた映像機器と接続が可能 – コスト面 • 内製よりリスクが少なくローコスト • 量産品でありボリュームディスカウントもご用意 • スタンダードなCOTSボードとしての将来性 • テスト開発用や省スペース版として1/2同仕様の3CPF1もラインナップ→ オプション耐環境仕様ストレージディスクアレイシステム

様々なニーズに対応！

SANcab

ショックマウント付

FCディスク

SANbric

密閉タイプショックマ

ウント付 FCディスク

Solid State (FLASH)

VXS フォーマットFC コンダクションクール 90GB

半導体ディスク

VPF1;コンダクションクール仕様

(14)

アプリケーション例 (image fusion)

• 画像融合

– 画像融合はいくつかのイメージソースを組み合わせ視覚できない映像内容

を必要条件に合わせて自動的に解析して結合表示させる処理のことです。

– 典型的な使用例としては夜間や悪天候時などの偵察飛行時の視覚補強等。

• なぜ困難なのか

– 非常に多くのリアルタイムDSP処理が必要 (10-20 GOPs)

– 広帯域に対応するための確実なフレームワークも必要

• VMETRO の強力なコンテンツ類で実現！

– VPF1, VxWorks BSP

(15)

画像融合処理概略

3-5μm IR Camera Visual band Camera Real-Time Warp Real-Time Warp Real-Time Warp Combine 8-12μm IR Camera Content Analysis User Interface Warp Coef Calculation Content Analysis 768x512 at 50Hz x

12-bits per pixel

1024x768 at 50Hz x 12-bits per pixel

768x575 at 50Hz x 12-bits per pixel

160Mbytes/sec Recursive Filter Recursive Filter (>600Mbytes/sec )

(16)

画像融合処理例（歪み補正または加工）

オリジナル画像

Warp

(3GOPS per camera)

Threshold

(2.2 GOPS per camera frame)

補正後画像

(17)

MISH Technical Documentation 17 3 x Infrared Camera

Camera

3 x L3 Camera 1 5 0 º V ie w

• イメージの融合 (IR ＆ Low Light Level)

• 異なる映像イメージを取込（低照度の可視映像・赤外線映像） • パノラマ視界に対応 • 操縦士の視点に合わせてリアルタイムに画像合成を行う 3U Processing Array Video IF Board

Enhanced Vision Systems (EVS)

• 戦車等の陸上操縦補助 • ヘリ・航空機パイロット用 • 無人偵察機用モニター

Head Up/Dow n Display

(18)

ナイトビジョンカメラ – ブロック図

CMOS HI-RES CAMERA

Image Enhancement Module Helmet Support Module Processor & Graphics Module Helmet Mounted Electronics RLCD + DISPLAY OPTICS IMAGE

CEM

(3cpf1)

(19)

SFM: シリアルFPDP I/Oモジュール

• 2x or 4x シリアルFPDP PMC/XMC

– PCI-X 対応 (PCI & PCI-X max 1067MB/ｓ)

– PCI Express x8 XMC コネクター

• ANSI/VITA 17.1-2003 準拠（Max 40Gbps）

• 汎用CPUボード等の高速シリアルI/Oに最適

• 2 or 4 ｃｈシリアルFPDP サポート

1.0625Gbps, 2.125Gbps , 2.5Gbps

• 対応OS: VxWorks, Linux & Windows

AD

CPU FPGA

AD

4x 2.5Gbps 1Km以上延長可能

(20)

MISH Technical Documentation 20 RocketIO Unidirectional Data Stream (UDS) Rx Tx Decoder & Deserializer Encoder & Serializer Receive FIFO Transmit FIFO Frame Disassembler Frame Assembler Unidirectional Data Stream (UDS) (8KB) (2KB)

Serial FPDP-IP コア

• Serial FPDPを搭載の上、FPGAも開発可能

– Virtex-II Pro FPGAs with RocketIO

(PMC-FPGA03)

– 光ファイバーまたは銅線選択可能

– 1.0625Gbps, 2.125Gbps, 2.5Gbps

(21)

XMC-FPGA05F

【特徴】 Virtex-5™ SX95T/LX155T/FX100T を高速メモリと搭載した4ch光IFボード。高速シリアル用XMCコネクタを2個搭載【仕様】 ■FPGA：Virtex-5 SX95T/LX155T/FX100T ■OS：Windows VxWorks, Linux

■メモリ：512MB DDR SDRAM

■フロントI/O： LC 3.125Gbps 850nm, multi-mode ■PCIバス： PCI-X 64bit / 133MHz

x4/x8 PCI-E （3.75Gbps x4Rocket I/O）

■VHDL（FusionXF）・APIライブラリ、サンプルコード FLASH/デバッグユーティリティ Virtex-5™は最先端65nm ExpressFabric™ テクノロジにより、前世代のFPGA と比較し30％の高速化と、 65％の機能向上を達成しながら、消費電力を35％低減し45%のチップサイズ縮小も達成。全ての機能を継承しつつ新機能36kbit ブロックRAMによりワード数の多いアレイを構築でき、ビルトインロジックを使用した高速FIFOも構成可能です。550MHz DSP8Eスライスにより従来の50% リソースで単精度浮動小数点演算が実行できます。

(22)

MISH Technical Documentation 22 【特徴】 Virtex-5™大規模FPGA LX110を搭載したPMC ボードです。複数の高性能メモリと高速I/OモジュールによりVME,C-PCI,PCIボードと組合せて多様な超高速信号処理が実現できます。IPコアライブラリは高速FFT、レーダーレシーバー各種フィルター、QR分解、浮動小数点演算など様々なものが使用可能。レーダ・センサ・画像処理・電子光学ソフトウェア無線に最適。【仕様】 ■FPGA：Virtex-5 LX110 x1 ■OS：Windows/VxWorks/Linux ■メモリ：2ｘ 64-128MB SDRAM 3x 4.5-18MB SRAM 32MB FLASH ■フロントI/O：AD/DA/FPDPⅡ/LVDS Cameralink/RS422モジュール

■PMC： PCI PCI-X 64bit / 133MHz （1067MB/s） 64bit GP I/O

■VHDL/APIライブラリ・サンプルコード各種デバッグ用ユーティリティ

Virtex-5™高速信号処理用PMCボード

(23)

PMC-FPGA05 / 03用 I/Oモジュール

AD / DA モジュール【特徴】 FPGAを使った高精度な変調・復調が可能です。【特徴】 FPDPⅡ・LVDS3・LVDS4の３つの仕様があり Virtex5™LX50を搭載した製品として PMC-FPGA05-FPDPⅡとPMC-FPGA05-LVDS3 があります。 ADC-MOD2 / DAC-MOD1 高速パラレルI/Oモジュール【仕様】 ■FPDFⅡ：400MB/s ■LVDS3： SCSI-3形状 32ペア64ライン LVDS-MOD3 PMC-FPGA05 PCI・PMCボードにアタッチ【仕様】 ■ADC-MOD1：125MHｚ 14bit 2ch AD ■ Lバンドレシーバ：入力帯域 0.5∼2GHｚ ■DAC-MOD1：210MHｚ 14bit 2ch DA PMC-FPGA05-LVDS3 Cameralink モジュール【特徴】大容量の画像データのFPGA処理のI/O に最適です。 LX110を搭載した組込み済み製品として PMC-FPGA05-CAML があります。【仕様】

■ 2ch Mini Camera Link （Max 85MHｚ） ■ベース・ミディアム・フルの3モードサポート ■ソフトウェア：ファーム・ソースコード他有

(24)

• シリアルXMCバス(Aurora 2.5GB/s x2 / x4 PCIe)

• PCI-X （>850MB/s）

• DDR2 SDRAM（256MB）

• QDR2 SRAM（4GB/s ）

• SX95T or LX110T

• 1ch. 3GSPS 8bit ADC

2ch. 1.5 GSPS 8bit ADC

AD3000/AD1500・AD1520

3GHzサンプリング対応!

24

(25)

DPIO2

【特徴】

400MB/s パラレルFPDPⅡ装備のPMCボード

です。CPUボードの高速データ転送を実現。

RACE++対応。 SFMやPMC-FPGA-RS422

と共に高速データレコーダのI/O部にも使用。

【仕様】

■FPDP(160MB/s) FPDPⅡ(400MB/s)

■TTL/LVDS/PECL/RS-422/485対応

■PCI ：64bit 33/66MHz

■FIFOサイズ(32k-128ｋｘ 32bit)

■内外部クロック設定可能

■OS:VxWorks/MCOS/Windows2000

■耐環境仕様有

その他のI/O用 PMCボード

Virtex-5 FPGA RS422/485 PMCボード

PMC-FPGA05-RS422/485

【特徴】

Virtex-5™LX50とRS422シリアルインター

フェイスを搭載したPMCボードです。

【仕様】

■フロントパネル入出力各12ch EIA-422B

■OS：Windows/VxWorks/Linux

(26)

2x FMC（VITA57） I/O サイト

VMETRO社 FPE650

6U VPX (Bus:

＞

20GB/s )

Virtex-5 x4 (LX155T, SX95T or FX100T)

2ch 12bit 500MS ADC

その他カスタムI/O開発可能

Up to 20GByte/s

(27)

VMETRO社 HPE720

主な仕様

• 6U VPX (20GB/s)

• CPU: Dual-core MPC8641(D) 1.33GHz

• FPGA：Virtex-5 x2

• (LX110/220/330T, SX240T or FX200T)

• DDR-II SDRAM : 256MB x2 x2 (各2GB/s) • QDR-II SRAM :36MB x4 x2 (各4GB/s)

• 2x FMC sites または

1x FMC + 1x PMC/XMC site

• sRIO fabric switch

GbE (P4) PMC/XMC Jn14/16 + SCN I/O (P3-4) 4 sRIO x 4 (P1) 2 Aurora x 4/ 8 Aurora x 1 (P6) 2 Aurora x 4/ 8 Aurora x 1 (P6) PCIe x 4/8 (P2) PCIX -PCIe System Control Node V5LX110 VITA 57 FMC VITA 57 VITA 57FMC Y 256MB DDR II SDRAM 256MB DDR II SDRAM 9MB QDR II SRAM 256MB DDRII SDRAM 256MB DDR II SDRAM Y (2 QDR for LX110/220T) (2 QDR for LX110/220T) * XMC PMC Y GbE 1GB DDR2 SDRAM 1GB DDR2 SDRAM MPC8641D * * 32 32 36 36 9MB QDR II SRAM 9MB QDR II SRAM 9MB QDR II SRAM Xilinx Virtex-5 LX110/220/330T, SX240T or FX200T 9MB QDR II SRAM 9MB QDR II SRAM 9MB QDR II SRAM 9MB QDR II SRAM Xilinx Virtex-5 LX110/220/330T, SX240T or FX200T PCIe x 4 PCIe x 8 Aurora x 4

Serial Rapid IO x 4 GbE

SE TTL LVDS

PCI-X 64/133

Fusion XF ＆TransComm™

FPGA

IP

IP

IP

IP

FPGA

IP

IP

IP

IP

FPGA

CPU

Memory

VPF1: Phoenix 高性能 プロセッサボード

VXS(VITA41 Standard）

VME

P2I/O

VXS

VPF1； VXS プロセッサボード概略図

ブロック図

配線図

• Dual Core MPC8641D @1.25GHz

• Two banks of 1GB DDR-II

SDRAM

• Two Virtex5 FPGAs

• LX110T and SX95T build options

• Two banks of DDR-II per FPGA

(128MB)

• Four banks of QDR-II memory

(4M x 18-bits)

• PCI Express as main onboard data

pipe (x8 or x4)

• One PMC/XMC site

• Air & conduction cooled

• VxWorks and Linux support, libraries,

utilities & diagnostics

• Software/HDL

VPF2； VXS プロセッサボード ブロック図

MM-1500

VME/VXS Carrier for Switch Fabrics

•

Dual CoSine SoC

•

Virtex-II Pro 2VP100

•

Dual Embedded PowerPC

(VxWorks BSP)

•

Dual Virtex-4 Companion

•

SX55 DSP functions

•

Dual XMC/PMC sites

•

Memory

•

1GB per DDR Array

•

36MB QDR II SRAM per Array

•

128MB local DDR per

PowerPC

•

Serial RapidIO x4 Connectivity on

VITA 41 P0

•

VME320 Interface

•

Dual CoSine SoC

• Virtex-II Pro 2VP100

• Dual Embedded PowerPC

(VxWorks BSP)

•

Dual Virtex-4 Companion

• LX160 Logic functions

•

Dual XMC/PMC sites

•

Memory

_IP

_IP

_FPGA

_IP

VPF1: Phoenix 高性能プロセッサボード

VPF2； VXS プロセッサボードブロック図