BeagleBone und Raspberry Pi erhalten FPGA-Add-ons

Auf der Maker Faire in New York City zeigte ValentFX zwei Open-Source-FPGA-Boards, die mit BeagleBone- und Raspberry Pi-SBCs stapelbar sind, und stellte auch BBot vor, einen BeagleBone-basierten Getränkeausgaberoboter, der mit einer früheren FPGA-Board-Version gebaut wurde. Die FPGA-Add-On-Boards verwenden Xilinx Spartan 6 LX9 FPGAs, bieten Arduino- und PMOD-Erweiterung und werden mit Open-Source-Linux-Code für die beiden ARM-SBCs unterstützt.

Auf der Maker Faire im letzten Jahr in New York ValentFX stellte sein erstes Logi-Board vor, das damalige Alpha-Phase Logi-Mark1, das über eine Arduino-Shield-Erweiterung verfügt und die Integration mit den BeagleBone- und Raspberry Pi-SBCs unterstützt. Am vergangenen Wochenende auf der Maker Faire New York 2013 präsentierte das Unternehmen den fertig gebackenen Mark1 und stellte zwei Boards der nächsten Generation vor:Logi-Bone für den BeagleBone Black und Logi-Pi für den Raspberry Pi. ValentFX präsentierte auch sein BBot-Roboter-Referenzdesign basierend auf dem Logi-Mark1 (siehe weiter unten).

Keines der Boards ist noch für den Verbraucherverkauf verfügbar, aber es wurden Schaltpläne, Handbücher und Code für die noch in Entwicklung befindlichen Designs veröffentlicht. Auf der Messe sagte ValentFX-Gründer Michael Jones LinuxGizmos, dass sie mit Distributoren sprechen und erwägen, in einigen Monaten eine Kickstarter-Kampagne zu starten.

Open-Source-Code wurde für den Logi-Kernel Linux-Patch und das Logi Loader Linux-Programm veröffentlicht, das von den BeagleBone- und Pi-Boards und den Logi-Boards kommuniziert. Es gibt auch ein Appstore-Programm, das für jeden ARM-SBC ähnlich optimiert ist und das einfache Herunterladen von Anwendungen ermöglicht. Darüber hinaus wurde HDL-Code (Hardware Description Language) für das Xilinx Spartan 6 LX9 FPGA zusammen mit Tutorials zum Einstieg in die HDL-Programmierung zur Verfügung gestellt.

Die Spartan-6-Familie liegt am unteren Ende der Xilinx-Familie der feldprogrammierbaren Gate-Arrays (FPGAs). Im Gegensatz dazu verwendet Xilinxs eigenes hybrides ARM/FPGA-System-on-Chip, das in zahlreichen Linux-fähigen Modulen und Boards wie dem Parallella und dem ZedBoard von Avnet auftaucht, das leistungsstärkere Artix-7. Der Zynq bietet auch Dual-Core-Cortex-A9-ARM-Prozessoren und bietet wie der ähnliche Cortex-A9-basierte Altera Cyclone V, der im Sockit Development Kit von Arrow zu finden ist, eine Hochgeschwindigkeits-AXI4-Verbindung zwischen den ARM- und FPGA-Subsystemen.

Jones räumt ein, dass die GPMC- und I2C-Verbindungen zwischen den Logi-Boards und ihren ARM-Pendants viel langsamer sind. Darüber hinaus bieten die kompatiblen ARM-Boards langsamere Cortex-A8-Prozessoren mit dem 1GHz Cortex-A8 TI Sitara AM3359 SoC auf dem BeagleBone Black und 700MHz ARM11 Broadcom BCM2835 Prozessor auf dem Raspberry Pi. Der Logi-Bone kann auch mit dem originalen BeagleBone White verbunden werden, ist aber nicht dafür optimiert.

Während Zynq eine gewisse Linux-Steuerung des FPGA ermöglicht, und zwar auf eine Weise, die viel einfacher ist als das Hacken von FPGAs über HDL, ist es viel schwieriger, für die Entwicklung zu entwickeln als für die Logi-Boards, behauptet Jones. Obwohl der Preis noch nicht bekannt gegeben wurde, werden die Logi-Boards auch weniger kostspielig sein als Zynq-basierte Boards, sagt er, insbesondere wenn Sie bereits einen BeagleBone oder Raspberry Pi besitzen.

Zu den bereits von ValentFX entwickelten Anwendungen gehören ein Bitcoin-Miner, eine Machine-Vision-App sowie autonome Fahrzeug- und Robotersteuerungen. Eine andere potenzielle Anwendung ist SDR (Software Defined Radio), sagt Jones.

Für die Programmierung und Kommunikation mit dem FPGA aus der ARM-Linux-Umgebung werden Treiber bereitgestellt. APIs und Wrapper sollen über den Wishbone-Bus einfachen Zugriff auf die benutzerdefinierten Hardware-Peripheriegeräte des FPGA bieten. Entwickler können C/C++ sowie Python verwenden.

Logi-Bone und Logi-Pi sind sich sehr ähnlich, wobei beide Modelle über 256 MB RAM verfügen. Der Hauptunterschied liegt in ihrem platinenoptimierten Code und ihrer Verbindung mit dem FPGA-Subsystem. Beide verwenden I2C- und SPI-Signale, um zwischen den Boards zu kommunizieren, aber der Logi-Bone hängt auch stark von GPMC ab. Der Logi-Pi bietet stattdessen zusätzliche UART- und GPIO/PRGM-Anschlüsse.

Arduino Shields können über die gemeinsame Arduino x1-Schnittstelle angeschlossen werden, die angeblich mit mehr als 200 Arduino Due-kompatiblen Shields kompatibel ist. Es besteht die Möglichkeit, einige der Signale, die zum Verbinden der FPGA- und ARM-Systeme verwendet werden, direkt mit dem Arduino-Header zu teilen.

Darüber hinaus können bis zu 59 PMOD-kompatible Peripheriegeräte über vier Digilant PMOD-Erweiterungsports angeschlossen werden. ValentFX hat bereits zwei für das Gerät optimierte PMOD-kompatible Module entwickelt:eine Logi-Cam und ein Logi-Edu-Modul.

Displays werden über 10 längenabgestimmte LVDS-Paare unterstützt und die Speicherung erfolgt über einen SATA-Port. Drucktaster und DIP-Schalter werden ebenfalls mitgeliefert. Etwa 32 FPGA-E/A-Signale sind über die Arduino- und PMOD-Erweiterungsports zugänglich.

Weitere Informationen: BeagleBone und Raspberry Pi erhalten FPGA-Add-ons