iWave portiert VxWorks auf Xilinx UltraScale+

Der Systementwickler und -integrator iWave Systems hat ein VxWorks Board Support Package (BSP) für seine Xilinx UltraScale+ MPSoC System-on-Module veröffentlicht.

VxWorks eignet sich für eingebettete Anwendungen, die eine deterministische Leistung in Echtzeit erfordern und auch eine Sicherheitszertifizierung in Branchen wie Medizin, Luft- und Raumfahrt, Robotik und Netzwerkinfrastruktur erfordern.

Die Kombination von VxWorks – einem führenden Echtzeit-Betriebssystem von Wind River – auf dem Zynq UltraScale+ MPSoC bietet eine Grundlage für sichere Hochgeschwindigkeits-High-Performance-Computing-Anwendungen und ermöglicht die Skalierbarkeit, Sicherheit und Zuverlässigkeit, die für geschäftskritische Anwendungen erforderlich sind. iWave sagte, dass VxWorks 21.03 jetzt auf seinem iW-RainboW-G30M System-on-Modul portiert wurde, das vom ZU 4/5/7 MPSoC angetrieben wird.

Das neue BSP trägt dazu bei, die Sicherheit und Modularität des Zynq UltraScale+ MPSoC in industriellen Netzwerken (zeitkritischen Netzwerken), hochpräzisen Test- und Messgeräten, medizinischer Bildgebung und Avionik zu stärken. Sicherheitskritische Anwendungen wie Automobil, industrielle Motorsteuerung und Avionik müssen auch über hohe Zuverlässigkeits- und Sicherheitsintegritätslevel (ASILs) verfügen, für die es notwendig ist, weiche Fehler zu mindern und Redundanz zu implementieren, um eine bessere Hartfehlertoleranz zu erreichen; Hier ist die Kombination aus VxWorks und UltraScale+ MPSoC ideal geeignet.

Die Zynq UltraScale+ MPSoC-Serie bietet 64-Bit-Prozessorskalierbarkeit und kombiniert Echtzeitsteuerung mit Soft- und Hard-Engines für Grafik-, Video-, Wellenform- und Paketverarbeitung. Diese adaptiven Systems-on-Chip (SoCs) ergänzen die jahrzehntelange Verfügbarkeit von Soft-Core-CPUs und anderem Soft Intellectual Property (IP) für den Aufbau von Systemen auf FPGAs. Adaptive SoCs sind daher besonders nützlich, wenn eine hohe Leistung für einen Teil eines Algorithmus erforderlich ist, der unter Verwendung von Parallel- oder Pipeline-Techniken (oder einer Kombination) in Hardware implementiert werden kann.

VxWorks für eingebettete Echtzeit

VxWorks ist ideal für harte Echtzeit-Embedded-Anwendungen, da es ein deterministisches, prioritätsbasiertes, präemptives RTOS mit geringer Latenz und minimalem Jitter ist, mit einigen Highlights wie unten:

• Umfangreiche Konnektivität und Kommunikation :VxWorks verfügt über robuste IPv4- und IPv6-Stacks, die auch für zeitkritische Netzwerke (TSN) geeignet sind und Echtzeitkommunikation und Paketzustellung innerhalb einer begrenzten Zeit oder Latenz in einem geswitchten Ethernet-Netzwerk garantieren

• Modularität und Robustheit :einfache Auswahl und Anpassung der Funktionen nach Bedarf, Änderung der Module nur nach Bedarf.
• Fehlertolerantes Dateisystem :VxWorks unterstützt das hochzuverlässige Dateisystem (HRFS) von Wind River für Fehlertoleranz und Wiederherstellung des Betriebs bei Systemfehlern und Herunterfahren sowie ein FAT-kompatibles dosFS-Dateisystem.
• Unterstützung für gemischte Betriebssysteme :VxWorks unterstützt die Kommunikation mit anderen Betriebssystemen in einer gemischten Umgebung unter Verwendung von OpenAMP, sodass Entwickler interaktive Funktionen in VxWorks-Echtzeit- und anderen Nicht-Echtzeitumgebungen erstellen können.

• Multimedia :VxWorks bietet Unterstützung für viele Standard-Grafikbibliotheken wie OpenGL, OpenGL ES, OpenCV und Vulkan sowie Bibliotheken, die JPEG- und PNG-Bilder verarbeiten.
• Sicherheit :VxWorks integriert umfangreiche und sich ständig weiterentwickelnde Sicherheitsfunktionen, die es Entwicklern ermöglichen, strenge Sicherheitsanforderungen zu erfüllen und Sicherheitsbedrohungen zu adressieren – vom Startvorgang bis zum Herunterfahren. Einige sichere Funktionen umfassen Kernel-Härtung, Kryptographie, Firewall, TPM 2.0, sichere Daten und Konfiguration.

Der Wert der Zynq UltraScale+ MPSoC-Architektur liegt in der engen Integration ihrer programmierbaren Logik in das Verarbeitungssystem, mit Highlights wie:

• Heterogene Verarbeitung :Mehrere Verarbeitungs-Engines ermöglichen die Optimierung von Funktionen über eine gesamte Anwendung hinweg, wobei programmierbare Hardware für weitere Leistung und sichere Handhabung sorgt.
• Integrierter H.264/H.265-Videocodec :Zynq UltraScale+ EV-Geräte verfügen über einen Video-Codec, der eine gleichzeitige Kodierung und Dekodierung mit geringer Latenz bis zu 4K-Auflösung bei 60 Bildern pro Sekunde ermöglicht.
• Erhöhte Sicherheit und mehrere Sicherheitsstufen.
• Überlegene Verarbeitung, I/O und Speicherbandbreite.

SOM-Ansatz ermöglicht Skalierbarkeit

Der SOM-Ansatz für die FPGA-SoCs ermöglicht darüber hinaus eine größere Skalierbarkeit für Endanwendungen in Bezug auf Logikdichte, FPGA-IOs und Anzahl der Transceiver-Lanes. Beispielsweise kann eine gut durchdachte Designarchitektur für Trägerplatinen System-IO-Ports für mehrere Endprodukte abdecken, die vom Xilinx Zynq MPSoC UltraScale+ ZU4 mit 192K Logikzellen bis hin zu ZU19 mit 1,1 Millionen Logikzellen reichen. Außerdem ermöglicht der SOM-Ansatz die Migration auf SoC-Lösungen der neuen Generation, ohne die mechanische Produktarchitektur zu ändern.