AMC535 : carte FPGA AMC avec FMC et Arria 10 SoC SX660

L’AMC535 complète la gamme de solutions embarquées VadaTech avec une carte AdvancedMC combinant traitement FPGA, processeur Arm intégré, mémoire DDR4 et extension FMC.

Au cœur du module se trouve un Arria 10 SoC SX660 en boîtier F1517. Cette version SoC associe la logique FPGA à un processeur double cœur Arm Cortex-A9 cadencé à 1,2 GHz.

Cette combinaison permet de séparer ou répartir les fonctions entre traitement matériel FPGA et traitement logiciel Arm au sein d’un même module AMC.

L’AMC535 est particulièrement adapté aux plateformes de traitement du signal, radar, SIGINT, broadcast et backhaul, domaines explicitement associés à cette famille de cartes Arria 10.

Il s’intègre naturellement dans les applications Défense, Aéronautique et Sécurité ainsi que dans les Systèmes d’Information et de Communication lorsque le projet combine acquisition, traitement temps réel et échanges de données haut débit.

Arria 10 SoC SX660 avec double cœur Arm Cortex-A9

L’Arria 10 SoC SX660 réunit sur le même composant la logique FPGA et un sous-système de traitement double cœur Arm Cortex-A9.

Les deux cœurs fonctionnent à 1,2 GHz et disposent de leur propre banque de 2 Go de DDR4 dédiée.

Le processeur dispose également de 4 Go de mémoire eMMC Flash.

Cette séparation des ressources permet au processeur Arm de prendre en charge les fonctions logicielles, le contrôle ou la supervision pendant que le FPGA assure les traitements parallèles et les échanges haut débit propres à l’application.

16 Go de DDR4 directement associés au FPGA

Le FPGA dispose de 16 Go de DDR4, organisés en deux banques de 64 bits.

Cette capacité mémoire offre un espace important pour les buffers intermédiaires, la mise en file des données et les traitements nécessitant de conserver des volumes élevés de données à proximité directe du FPGA.

Cette organisation est particulièrement intéressante pour les applications d’acquisition rapide, de traitement numérique du signal et de transmission de flux importants.

Emplacement FMC VITA 57 pour acquisition, conversion et interfaces

L’AMC535 dispose d’un emplacement FMC permettant d’ajouter une fonction d’acquisition, de conversion ou d’interface à la carte FPGA.

Toutes les paires LA, HA et HB ainsi que 10 liaisons DP SERDES sont routées vers le connecteur FMC.

Cette connectivité permet d’associer le FPGA à une grande variété de mezzanines FMC selon l’application : ADC, DAC, RF, interfaces réseau ou autres fonctions compatibles avec les ressources électriques et de routage de la plateforme.

Le format FMC permet ainsi de faire évoluer la fonction d’E/S sans modifier la carte processeur/FPGA principale.

Interfaces AMC programmables par le FPGA

Les ports AMC 4 à 11 sont directement routés vers le FPGA.

Leur protocole n’est pas figé : ils peuvent être programmés pour différentes fonctions haut débit, notamment :

• PCI Express ;
• Serial RapidIO ;
• Aurora ;
• Ethernet 10GbE / 40GbE.

Les ports 12 à 15 et 17 à 20 peuvent également être routés vers le FPGA selon l’option commandée.

Cette flexibilité permet d’adapter la carte au fabric réellement utilisé par la plateforme MicroTCA et aux autres modules présents dans le châssis.

PCI Express x8 ou double x4

L’AMC535 permet plusieurs configurations PCI Express à travers le FPGA.

Les options disponibles permettent notamment de sélectionner :

• PCIe sur les ports 4 à 7 ;
• PCIe sur les ports 8 à 11 ;
• PCIe sur les ports 4 à 11.

La configuration peut ainsi correspondre à deux liaisons x4 ou une liaison x8, selon la programmation FPGA et le routage sélectionné.

Cette possibilité facilite les échanges haut débit avec un processeur hôte ou d’autres cartes de traitement présentes dans la plateforme.

SRIO, Aurora et Ethernet 1/10/40GbE

Le FPGA peut également prendre en charge des liaisons SRIO/Aurora double x4.

Pour les communications Ethernet, la plateforme prévoit des possibilités 1GbE, 10GbE et 40GbE via le FPGA, en fonction de la configuration des ports AMC et de la logique programmée.

L’AMC535 peut ainsi devenir une brique de traitement connectée directement au fabric du châssis, sans imposer un protocole unique au système.

Gestion avancée des horloges

Les horloges FCLKA, TCLKA, TCLKB, TCLKC et TCLKD sont routées vers le FPGA.

Un Cross Bar Switch M-LVDS assure la distribution entre le FPGA et les ressources d’horloge, tandis qu’un clock jitter cleaner permet de maîtriser la qualité du signal d’horloge.

Une option Stratum-3 avec TCXO est également disponible à la place de l’oscillateur standard.

Cette gestion des horloges est particulièrement importante pour les applications d’acquisition, de télécommunications, de radar ou de traitement synchronisé reposant sur plusieurs modules.

IPMI 2.0 et intégration MicroTCA

L’AMC535 prend en charge IPMI v2.0 pour la gestion du module dans un environnement MicroTCA.

Le module respecte les spécifications :

• AMC.0,
• AMC.1,
• AMC.2,
• AMC.3,
• AMC.4 selon la configuration utilisée.

Une poignée d’éjection hot-swap permet son intégration dans un châssis AMC, tandis que des LED assurent les fonctions de contrôle IPMI et quatre indications peuvent être définies par l’utilisateur.

Interfaces de diagnostic en face avant

La face avant dispose de deux interfaces micro-USB :

• une interface RS-232 de management ;
• une interface RS-232 associée au FPGA.

Ces connexions permettent d’accéder aux fonctions de diagnostic et de mise au point directement depuis la face avant du système.

Design FPGA de référence et support Linux

L’AMC535 dispose d’un environnement logiciel comprenant :

• une image FPGA par défaut stockée en Flash ;
• un BSP Linux ;
• des scripts de build ;
• un pilote de périphérique ;
• des projets d’application de référence adaptés à certaines options.

Un design de référence VHDL couvre notamment les canaux Base/Fabric, les horloges, les transferts de données, la mémoire et les LED utilisateur.

Cette base facilite le démarrage du développement avant l’intégration de la logique FPGA spécifique à l’application.

De -40 °C à +85 °C selon la configuration

Plusieurs niveaux environnementaux sont proposés :

* La version étendue utilise un refroidissement par conduction, avec température mesurée au bord du module et disponibilité à valider selon la configuration.

Des options de tropicalisation Humiseal 1A33 polyurethane ou Humiseal 1B31 acrylic sont disponibles.

La température de stockage est de -40 °C à +85 °C, avec une humidité relative de 5 à 95 % sans condensation, une vibration de 1 G de 5 à 500 Hz sur chaque axe et un choc de 30 G sur chaque axe.

Environ 30 W selon l’application

La consommation de l’AMC535 est donnée à environ 30 W, avec une dépendance directe à la configuration et à l’application FPGA.

Le calcul thermique du système doit donc tenir compte du design FPGA chargé, de la mezzanine FMC installée et des autres modules présents dans le châssis.

Construire une chaîne complète FMC + FPGA + MicroTCA

L’AMC535 prend toute sa valeur lorsqu’il est considéré comme la brique centrale d’une chaîne complète associant FMC, FPGA, processeur Arm, mémoire et fabric MicroTCA.

Le choix de la mezzanine FMC doit être réalisé conjointement avec les ressources FPGA utilisées, les débits attendus, les horloges, le protocole de fond de panier et le refroidissement.

Dans les projets nécessitant plusieurs fonctions électroniques, l’AMC535 peut s’intégrer dans une approche COTS et Modified COTS, avec sélection de la mezzanine FMC, du châssis, du MCH et des cartes complémentaires.

La production et l’intégration ECRIN Systems permettent ensuite de traiter la plateforme dans son ensemble : traitement FPGA, interfaces, mécanique, refroidissement et interconnexions.

Principales options