针对嵌入式视觉的小型化趋势和物联网应用对固件安全的重视,低功耗可编程器件供应商Lattice(莱迪思)日前发布了最新的低功耗嵌入式视觉系统解决方案mVision 2.0和安全系统控制解决方案Sentry 2.0。

 

Lattice(莱迪思)半导体亚太区资深市场开发经理林国松,在发布会上介绍了两大FPGA方案的重大更新,以及未来的技术、应用趋势。


 
Lattice(莱迪思)半导体亚太区资深市场开发经理林国松

 

适用于工业、汽车和医疗应用的嵌入式视觉方案mVision 2.0

 

嵌入式视觉可用于提高安全性、效率等,应用也越来越广泛,可支持人员侦测、非接触式人机交互或是更强大的AR / VR功能,同时也可使用智能机器视觉技术来提高制造水平和产量。据Allied Market Research数据,2019年全球机器视觉系统市场规模为297亿美元,到2027年预计将达到749亿美元,2020年到2027年的复合年增长率约为11.3%。

 

由于嵌入式视觉对于低功耗和开发的便捷性越来越重视,Lattice mVision 2.0主要进行三方面的更新:第一,提供了全新强化的图像信号处理器(ISP);第二,在针对消费电子为主的1.0版本基础上,2.0版本拓展到汽车、工业和医疗领域,增加了全新的开发板和图像传感器,支持的图像传感器包括Sony IMX464和IMX568以及安森美半导体的AR0344CS;第三,支持Lattice Propel设计环境,适用于在低功耗、小尺寸FPGA上加速基于嵌入式处理器的开发设计,支持自研的RISC-V CPU协处理器,可以更多使用基于C代码的开发,简化开发复杂度、降低出错可能。

 

mVision 2.0所包含的IP核主要有四类,包括显示处理、图像信号处理、桥接和聚合、互连,用户可以直接引入这些模块,减少从零开发的流程投入。软件工具方面,最大特点是基于拖拽而非输入代码型的工具,更为直观、且连线出错可能性进一步降低。拖拽完成以后形成相对应IP核,在此基础上可以进行C代码开发,降低原本对FPGA的代码所需要的资源,更多可以用C代码进行开发来控制相应IP,开发难度大大降低。

 

 

针对网络保护和系统恢复的Sentry 2.0

 

Lattice认为紧跟不断发展的网络安全威胁将是一场持久战,继推出Sentry 1.0后,最新推出了2.0版本,主要在安全性、身份验证速度、实时监控方面进行了提升,具体包括:

 

第一,在安全性能方面,集合了支持Mach-NX安全控制FPGA和安全的Enclave IP模块。许多下一代服务器平台都要求支持384位加密,Sentry 2.0实现了 384位加密(ECC-256/384和HMAC-SHA-384),能够更好地保护固件防止未经授权的访问。

 

第二,启动前身份验证速度提高4倍。支持更快的ECDSA(40毫秒)、SHA(高达70 Mbps)和QSPI性能(64 MHz)。这些特性让Sentry 2.0可以提供更快的启动时间,最大程度减少系统停机时间,并降低启动过程中遭受固件攻击的风险。

 

第三,在启动和运行过程中可实时监控达五个固件镜像。这是为了进一步扩展基于Sentry、符合PFR标准的硬件可信根的功能。相比之下,基于MCU的安全解决方案缺乏足够的处理性能,无法实时准确地监控如此多的组件。

 

林国松解释,固件是计算机系统、设备和相关基础设施的重要入侵媒介,可能受到恶意攻击而遭到破坏或无意中受到破坏。如果器件上电时执行的第一个代码遭到破坏,那么整个系统都将被视为不安全。在服务器控制解决方案领域,Lattice的控制PLD是当前许多服务器中最先启动/最后断电的部件。通过Sentry解决方案集合,开发人员可以使用安全控制PLD为系统控制应用添加更加强大的固件安全特性,从而创建理想的硬件可信根平台,验证系统中所有固件实例的合法性。
 

 

看好嵌入式视觉小型化和RISC-V发展趋势

 

从mVision 1.0到2.0,Lattice从消费电子进军工业、汽车、医疗等领域,最大的不同是什么?基于FPGA的嵌入式视觉系统,与其他方案相比又有什么优势?

 

林国松表示,工业、汽车、医疗等领域对于帧率准确度的要求更高,需要每一帧都能记录下来,不能容忍丢帧,这是与消费领域很大的不同。此外,他看好这些领域嵌入式视觉的小型化趋势,这对低功耗的要求将更为敏感。

 

由于FPGA本身的特点是定制化、加速性,结合Lattice的FPGA的低功耗特性,方案一是可以实现低功耗情况下的定制化,二是可编程特性符合算法快速迭代优化的发展特点,三是FPGA架构也可满足特定方面的计算加速。

 

此外,mVision 2.0增加了全新强化的图像信号处理器(ISP)。林国松解释,这主要是因为以往的传感器产品都是自带ISP驱动的。但是现在随着传感器复杂度的增加、分辨率(resolution)的提升,传感器厂商很难调动一款受众面很广的驱动,因此往往不再提供ISP驱动,多数只提供传感或者原始数据(raw data),因此这部分工作就转移给了方案开发者。Lattice此次增加了专门的ISP,可以帮助用户在产品设计中快速部署嵌入式视觉等应用提供便利。

 

在最新发布的mVision 2.0和Sentry 2.0都支持了RISC-V,林国松表示,这主要是希望通过使用内部C代码的开发方式来简便化对整个方案的配置。因为FPGA配置是专有的RTL语言,有一定入门门槛,C代码使用更为便捷。

 

此外,RISC-V作为一个能够提供开源支持的方案,多数用户是愿意接受的。Lattice主要考虑到开源和客户的接受度,未来将在其他器件上逐步提供RISC-V软核支持。