下一代的連接技術——PolarFire FPGA的乙太網路感測器橋接器解決方案

PolarFire^® FPGA乙太網路感測器橋接器是一個專為加速在邊緣AI應用中使用 NVIDIA^® Jetson^™ AGX Orin^™和IGX Orin開發平台而設計的感測器橋接平台。這一平台建立在低功耗的PolarFire FPGA架構之上，能夠滿足開發者多種感測器和接口連接的需求。該多功能平台提供了設計上的可擴展性，並支援低延遲的接口連接，非常適合用於開發下一代的醫療保健、機器人及嵌入式視覺的邊緣AI應用。

此乙太網路感測器橋接器與NVIDIA Holoscan軟體開發套件（SDK）及其函式庫、AI模型和模組化元件完全兼容，可用於AI驅動的感測器資料處理。它支援MIPI^® CSI-2^®接口，並將這些信號轉換為10G乙太網路數據流，從而實現快速的邊緣到雲端開發。

乙太網路感測器橋接器主要特色

●多協定感測器支援：初始版本支持MIPI CSI-2，未來將提供對其他協定如CoaXPress^®、SLVS-EC、SDI和JESD204B的支援

●高速資料傳輸：配備雙10G SFP+乙太網路埠，確保長距離的快速資料傳輸，支援NVIDIA Jetson AGX Orin和IGX Orin開發者套件上的AI/ML即時推論處理

●低功耗：使用PolarFire FPGA技術，具有低功耗和低熱足跡，針對AI應用進行優化，特別適合對功耗敏感的應用場景

●嵌入式安全性：提供硬體加密和安全啟動功能，確保資料完整性，保障感測器與處理器之間的安全可靠連接

●無縫整合 NVIDIA Holoscan：與NVIDIA Holoscan SDK完全相容，用於AI驅動的感測器資料處理，提供函式庫、AI模型和模組化元件以加速開發

乙太網路感測器橋接器的優勢

●降低成本與複雜度：透過多協定支援簡化系統設計，減少對硬體的需求並降低總擁有成本

●增強可靠性：PolarFire FPGA具備抗單粒子翻轉（SEU）能力，確保在惡劣環境及醫療和航太等關鍵應用中的可靠性

●可擴展且面向未來：支援多種協定及RGMII/SGMII MAC介面，使其能適應未來的感測器技術和不斷演進的需求

乙太網路感測器橋接器常見應用

●醫學影像：即時處理診斷影像，提升病患照護品質

●工業自動化：在自動化系統和機器視覺中進行AI驅動的決策

●自主系統：為車輛和機器人提供高速、低延遲的感測器資料處理

PolarFire FPGA乙太網路感測器橋接器如何連接NVIDIA裝置

PolarFire FPGA乙太網路感測器橋接器透過其雙10G SFP+乙太網路埠與NVIDIA Jetson AGX Orin和IGX Orin開發者套件介接，將各種感測器資料格式轉換為乙太網路封包，並高效傳輸至NVIDIA平台。與NVIDIA平台的連接使橋接器能夠將感測器資料直接傳送至GPU，進行即時處理和AI推論。以下是它與NVIDIA生態系統整合的方式：

●資料轉換與傳輸：來自感測器的資料（例如隨附的Arducam MIPI CSI-2 攝影機）被轉換為與NVIDIA Hololink介面相容的10G乙太網路封包，然後將此資料直接傳輸至Jetson AGX Orin或IGX Orin開發者套件進行AI處理

●Holoscan整合： 您可以使用Holoscan SDK部署和最佳化神經網路以進行 AI 推論，並利用預建的運算元進行感測器資料處理。PolarFire FPGA乙太網路感測器橋接器可以將即時資料傳送至支援Holoscan的裝置，促進需要即時洞察的應用，例如手術導航和自動化工業檢測

●隨插即用相容性：PolarFire FPGA乙太網路感測器橋接器與NVIDIA裝置的整合提供了無縫的邊緣到雲端解決方案，讓您能夠快速連接、配置和部署感測器，無需進行大量客製化

乙太網路感測器橋接器的完整解決方案

Microchip提供了完整的應用展示，此展示突顯了PolarFire FPGA乙太網路感測器橋接器的能力，能夠透過10G連接，將MIPI CSI2感測器輸入的4K 60fps影像串流傳輸至NVIDIA Jetson Orin AGX開發者套件。PolarFire FPGA的高速IOD輸入和MIPI CSI2 DPHY Rx解碼器IP將MIPI CSI2 DPHY Rx串列資料轉換為視訊像素資料。這些視訊像素接著被轉換為64位元AXI串流格式（如Holoscan感測器橋接IP所定義），隨後轉換為乙太網路封包。Core10GMAC IP和高速收發器使這些乙太網路封包能夠透過10G SFP+連接進行串流傳輸，由NVIDIA AGX開發者套件接收以執行AI應用。

PolarFire（PF）系統服務透過SPI Flash介面管理FPGA重新編程，並透過APB介面與Holoscan感測器橋接進行介接。攝影機設定透過Holoscan感測器橋接IP的I2C介面進行配置。

下圖顯示了PolarFire FPGA乙太網路感測器橋接器的功能方塊圖。

如需了解更多有關的應用技術資訊，請參考官網連結如下或連繫Microchip各個銷售據點：

https://www.microchip.com/en-us/products/fpgas-and-plds/boards-and-kits/ethernet-sensor-bridge

本文作者為：Microchip主任應用工程師 張長軒