赛灵思扩大生态系统，重塑嵌入式视觉、工业物联网系统设计的未来

实例 1：高级驾驶员辅助系统
高级驾驶员辅助系统 (ADAS) 将来自多个视频摄像头的视频数据以及其他车辆传感器数据融合在一起（包括惯性导航数据甚至 GPS 地图数据），以决定是制动、转向还是发出驾驶员告警等。图 1 方框图显示了基于 Zynq UltraScale+ MPSoC 的典型 ADAS 设计。

如图 1 所示，该设计采用赛灵思 Zynq UltraScale+ MPSoC 中提供的四核 ARM Cortex-A53 应用处理器和双核 ARM Cortex-R5 实时处理器的异构处理功能。该图中的五个红色方框显示的是赛灵思直接提供的 MIPI 视频接口 IP。六个蓝色方框显示的是由赛灵思生态系统合作伙伴中的其他公司提供的高速 IP 处理模块，这些模块可用于实现行人检测、驾驶员监控、车道偏离监测、盲点检测和传感器融合等高级功能。

所示的 ADAS 系统充分发挥了 Zynq UltraScale+ MPSoC 的任意连接功能的作用，能与任何传感器接口通信，包括用于视频摄像头的 MIPI 在内。来自竞争厂家的不可编程器件如果不添加用于处理额外 I/O 接口和协议的 I/O 芯片，

就很难满足新的传感器接口要求。此外，Zynq UltraScale+ MPSoC 还拥有卓越的硬件视频处理性能，与竞争对手的标准器件相比，能够处理更多视频信道。不像这些标准器件，Zynq UltraScale+ MPSoC 还能处理数量可编程的视频流。

由于 Zynq UltraScale+ MPSoC 具有高度的 I/O 灵活性和强大的处理能力，除传感器和外部存储器外，MPSoC 本身之外基本不需要其它硬件。与主要竞争对手提供的基于 CPU 芯片的可比系统相比，该 MPSoC 系统的性能功耗比是其三倍左右。

实例 2：4K 视频监控
图 2 显示了 4K 多信道多传感器视频监视系统中与多个传感器（包括不同类型的视频摄像头）连接的 Zynq UltraScale+ MPSoC。该方框图中红色方框仍表示赛灵思接口 IP，这些 IP 用于 MIPI 连接的视频摄像头和显示器，以及连接其他类型传感器的不同 I/O 接口。六个全蓝方框代表赛灵思生态系统公司提供的处理 IP。两个红/蓝方框代表赛灵思及其扩展的生态系统中的公司所提供的 IP 模块。

该"变色龙"All Programmable 系统与主要竞争对手提供的基于 CPU/DSP/GPU 芯片的可比系统相比，性能功耗比将近达到其 5 倍。Zynq UltraScale+ MPSoC 的安全性与保密性，包括 ARM TrustZone® 功能，以及该器件的硬件 AES 加密功能，在像这样的安全应用中极为有用。

实例 3：智能电网变电站自动化
我们的第三个实例是针对智能电网设计的变电站自动化系统，

图 2 - 该 4K 多信道/多传感器视频监视系统运用了 Zynq UltraScale+ MPSoC 的安全性和保密性功能。

这是一个用于处理来自各种负责监控变电站指标的传感组件的多个以太网流的工业物联网 (IIoT) 应用。图 3 是该"变色龙"All Programmable 系统实例的系统方框图。

该实例工业物联网系统的一个关键特性是能够通过标准的工业以太网系统，使用标准化的 IEEE-1588 精确时间同步协议 (PTP) 和 IEC 62439 HSR/PRP，连接到大量的

接口单元。该功能的实现方式是使用赛灵思生态系统合作伙伴 SoC-e 公司提供的 IP，在 Zynq UltraScale+ MPSoC 的可编程逻辑中实例化一个兼容的工业以太网交换机。该以太网交换机在本方框图中以大蓝色方框显示。来自各个传感器源的数据可使用赛灵思及其生态系统公司提供的高速 IP 模块（在图中分别以红/蓝框表示）处理。根据性能要求，处理算法也可运行在 Zynq UltraScale+ MPSoC 的六个 ARM 处理器内核的一个或数个之上。

与竞争对手提供的基于 CPU/DSP 芯片的可比系统相比，该系统的性能功耗比是其 1.2 倍。得益于 Zynq UltraScale+ MPSoC 的大规模可编程能力、处理容量和高度的 I/O 灵活性，本设计使用的芯片数量得以减半。显然必须有安全应用来保护电网免遭恶意攻击。

图 3 - 在本智能电网变电站自动化系统中，一个工业以太网交换机实例化在赛灵思工业物联网生态系统公司 SoC-e 提供的 Zynq UltraScale+ MPSoC 可编程逻辑源 IP 中。

通过生态系统扩展，赛灵思让产品设计团队能够在紧凑的项目日程下更容易地完成高标准的项目目标。
因此 Zynq UltraScale+ MPSoC 的内置的功能安全性和保密性在本应用中尤为重要。


实例 4：工业自动化
最后一个"变色龙"All Programmable 系统实例是用于工业控制目的，其形式可以是运动控制器、可编程逻辑控制器 (PLC) 或人机界面 (HMI) 系统。该工业物联网实例使用 Zynq UltraScale+ MPSoC 把本需要四个芯片（一个 CPU、一个功能安全处理器、一个轴角编码器和一个用于高速电源调制和电机控制的 FPGA）的整个系统集成到单个器件上，将性能功耗比提升 30% 且大幅缩减系统板级空间。该系统的方框图见图 4。

和其他三个实例一样，该工业控制系统也从 Zynq UltraScale+ MPSoC 的任意连接以及从集成双核

ARM Cortex-R5 处理器的锁步功能内嵌的功能安全特性中大受裨益。