用MCU的方式玩FPGA——Arduino MKR Vidor 4000评测

2018年11月26日 作者:MCUer_3001327

Arduino MKR Vidor 4000的出现确实让我挺意外的,为何?因为它是一款FPGA开发板。众所周知,Arduino最深入人心的东西就是其简单的入门,快速的开发,这种特性很好的体现在它的硬件以及开发工具上,因此,Arduino一度成为刚接触嵌入式编程的学生或者工程师群体,甚至是电子业余爱好者的首选。

但是,MKR Vidor 4000的推出打破了这种简单,FPGA相比MCU入门更难,开发工具也庞大复杂,学习成本大,甚至说你没有一定的专业知识连入门都不易,那这种有违Arduino特色的板子意义何在?我理解为两点:1.目前人工智能火爆,而FPGA则是人工智能中可谓全能的角色,高端可用于推理加速乃至训练,入门级的则作为嵌入式边缘计算的辅助被很好的应用在低功耗领域,如物联网、移动电子设备等,所以FPGA作为一个“有潜力的风口”切入不错;2. 目前Arduino所有的产品核心器件较为单一,都是简单的通用MCU,甚至连个“全家桶”MCU都没有,这种单一适合初学者,但是无法满足更高需求的用户,因此推更加灵活和强大的FPGA作为产品线的补充,用于覆盖更多用户群体。当然,这只是我个人的推测,事实究竟是怎样?相信看完本文你也会有自己的理解。

MKR Vidor 4000

MKR Vidor 4000作为一款拇指型的开发板,小巧精致是它固有的特性,这是优点,同时也是缺点。优点在于没有复杂的硬件,上手理解应该会比较简单;而缺点则是因为太过简单,所以注定不可能搭载很多功能,而且更多的功能实现都需要靠外接其它功能外设支持,成本花销会很大。不过对于MKR Vidor 4000来说,这种缺点不明显,为何?因为它不像其它的Arduino开发板一样搭载纯粹的MCU,MKR Vidor 4000搭载英特尔FPGA与Microchip MCU相结合,其特有的属性让它变得非常灵活又难能可贵,比如它可以做以往Arduino系列板卡做不到的事情,处理高速的音频、视频信号。

从我见到MKR Vidor 4000的第一眼开始就知道这个板子非常适合作为原型开发,当你了解清楚这板子的功能后完全可以基于此做应用级的开发,板子搭载的众多丰富接口都有配套的外设模块,有钱就买买买,当然没钱的话玩玩单板其实也是可以的,毕竟FPGA的无限可编程性还是能给大家留下一个预期。Vidor 4000的外设接口分布如下图所示:

Vidor 4000板子的背面很简洁,主要是板卡的电源管理部分。而对应的另一侧则是miniPCIe接口,这在Arduino的开发板上还属于十分罕见,也是因为这个接口的原因,很多应用可以直接基于Vidor 4000做原型开发。板子PCB上也贴心的开了两个U型凹槽用于螺丝固定,真正方面那些需求融合进自己产品设计的用户。

在靠近MicroUSB接口处有两颗电源芯片,一颗为TI的bq24195L,集成了开关模式电池管理和系统电源路径管理,可以应用于各类移动电源、平板电脑和其他便携式设备的单节锂离子和锂聚合物电池,在这块板子上,当同时存在电池与USB供电的时候,通过内部开关会自动切换为USB供电;另一颗为英特尔的EZ6301QI,这是一款可扩展的多输出 PowerSoC,集成了 3 个独立电源:一个 1.5A DC-DC 降压转换器(包含集成式电感器)和两个300mA的线性稳压器,如下图所示,仅需少量的外围器件就可以组成Vidor 4000所需要的电源系统。

板子正面的5V MicroUSB供电接口,外接I2C模块接口以及锂电池供电接口。

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