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为视觉与智能应用实现高效的协处理解决方案

莱迪思半导体®推出的ECP5和LatticeECP3 FPGA系列可实现“业内 ”的协处理器，并针对互连功能以及高性能和低功耗进行了优化。ECP5 FPGA系列提供业界 小尺寸封装（10x10 mm），并具备高达85K查找表（LUT），功能密度相比竞品高出近2倍，同时成本和功耗也大幅降低。ECP5 FPGA支持与ASIC、ASSP和应用处理器实现互连，并具备优化的I/O和体系架构。增强的嵌入式DSP块和高度并行的FPGA逻辑架构为计算密集型协处理功能提供了所需的高性能支持。ECP5 FPGA系列可提供高达4条SERDES互连通道，支持PCI Express（Gen1，Gen2）、以太网（1GbE，SGMII，XAUI）、CPRI、嵌入式显示端口（ eDP）和JESD204B，每条通道速率为250 Mbps至5 Gbps。同时，器件上的可编程I/O还支持各类接口，包括DDR3、LPDDR3、LVCMOS、RGMII、XGMII、LVTTL、LVDS、-LVDS、7:1 LVDS、LVPECL和MIPI D-PHY。

当协处理或互连应用需要超过85K LUT或超过4条SERDES通道时，设计工程师可以选择LatticeECP3 FPGA。LatticeECP3 FPGA系列可提供 150K LUT和6.8 Mbit SRAM，封装尺寸小至10x10 mm。相比ECP5 FPGA系列，该产品系列 支持16个3.125 Gbps SERDES通道。此外，该产品系列中的器件均支持800 Mbps DDR3和LVDS，并且能够提供超过500个可编程系统I/O缓冲器，支持以太网（通过RGMII和XGMII）以及大量额外的I/O接口，而嵌入式SERDES则支持PCIe、以太网（通过SGMII和XAUI）、HDMI、高速串行I/O（Serial Rapid I/O）、CPRI、JESD204A/B等。LatticeECP3 FPGA系列的功耗低至0.5 W。与ECP5 FPGA系列一样，使用LatticeECP3 FPGA的设计工程师可以使用高度并行的FPGA逻辑架构高效地执行计算密集型功能，并通过FPGA分担视觉和智能功能，如图像处理和分析任务以降低处理器工作负载，从而实现更低的功耗和更高的性能。

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为工业应用实现视觉处理解决方案

在工业领域，基于ECP5 FPGA的协处理能够发挥重要作用，可用于降低视频摄像头、监控和机器视觉应用中应用处理器、ASIC或ASSP的计算负载。图1展示了一款典型的工业摄像头应用。在下方的图示中，FPGA位于图像传感器和以太网PHY之间。图像传感器将图像数据流传输到FPGA，然后FPGA基于H.264编码进行图像处理或图像压缩。FPGA的片上嵌入式RAM块（Embedded Block RAM， EBR）和DSP块实现高性能宽动态范围（WDR）和图像信号处理（ISP）功能。 ，FPGA将图像数据通过以太网进行传输。

图1：通过实现图像处理或压缩功能，ECP5 FPGA可降低工业摄像头应用中应用处理器的计算负载

除了进行图像处理和压缩之外，如果应用处理器接口的类型或数量与摄像头或传感器的不匹配，FPGA还可用于实现它们之间的视频桥接。为了满足工业应用对于灵活互连的需求，莱迪思推出了可编程ECP5 12K器件，能够连接到包括LVDS、MIPI和LPDDR3在内的常用接口。该器件能够以低成本提供LED控制器、机器视觉系统和工业电机控制等应用中预处理和后处理功能所需的逻辑、存储器和DSP资源。

除了常见工业摄像头应用之外，机器视觉（工业领域里更专业的摄像头应用）也可受益于ECP5 FPGA提供的互连和协处理能力。图2中的框图展示了FPGA可在常见的工业机器视觉系统中发挥的多种作用。在摄像头应用领域，FPGA可用于实现传感器桥接、完整的摄像头ISP或定制功能来帮助系统设计工程师实现差异化的终端产品。对于图像采集卡而言，像ECP5一样的FPGA还可以解决视频接口问题和实现图像处理功能。

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