iWave-poorten VxWorks op Xilinx UltraScale+

Systeemontwikkelaar en integrator iWave Systems heeft een VxWorks board support package (BSP) uitgebracht voor zijn Xilinx UltraScale+ MPSoC system-on-modules.

VxWorks is geschikt voor embedded toepassingen die realtime, deterministische prestaties vereisen en die ook veiligheids- en beveiligingscertificering vereisen in industrieën zoals de medische sector, de ruimtevaart, robotica en netwerkinfrastructuur.

De combinatie van VxWorks – een toonaangevend real-time besturingssysteem van Wind River – op de Zynq UltraScale+ MPSoC biedt een basis voor veilige high-speed high-performance computing-applicaties, waardoor de schaalbaarheid, veiligheid en betrouwbaarheid mogelijk is die nodig is voor bedrijfskritische applicaties. iWave zei dat VxWorks 21.03 nu geport is naar zijn iW-RainboW-G30M system-on-module, aangedreven door de ZU 4/5/7 MPSoC.

De nieuwe BSP helpt de veiligheid, beveiliging en modulariteit van de Zynq UltraScale+ MPSoC te versterken in industriële netwerken (tijdgevoelige netwerken), zeer nauwkeurige test- en meetapparatuur, medische beeldvorming en avionica. Veiligheidskritieke toepassingen zoals auto's, industriële motorbesturing en luchtvaartelektronica moeten ook hoge betrouwbaarheids- en veiligheidsintegriteitsniveaus (ASIL's) hebben, waarvoor het noodzakelijk is om zachte fouten te verminderen en redundantie te implementeren voor een betere tolerantie voor harde fouten; dit is waar de combinatie van VxWorks en UltraScale+ MPSoC ideaal is.

De Zynq UltraScale+ MPSoC-serie biedt 64-bits processorschaalbaarheid en combineert realtime controle met zachte en harde engines voor grafische afbeeldingen, video, golfvorm en pakketverwerking. Deze adaptieve systemen op chip (SoC's) vormen een aanvulling op de decennialange beschikbaarheid van soft-core CPU's en ander zacht intellectueel eigendom (IP) voor het bouwen van systemen op FPGA's. Adaptieve SoC's zijn daarom met name handig wanneer hoge prestaties vereist zijn voor een deel van een algoritme dat in hardware kan worden geïmplementeerd met behulp van parallelle of gepijplijnde (of een combinatie) technieken.

VxWorks voor realtime ingebed

VxWorks is ideaal voor harde real-time embedded toepassingen omdat het een deterministische, op prioriteit gebaseerde, preventieve RTOS is met lage latentie en minimale jitter, met een paar kenmerkende highlights zoals hieronder:

• Uitgebreide connectiviteit en communicatie :VxWorks heeft robuuste IPv4- en IPv6-stacks die ook geschikt zijn voor tijdgevoelige netwerken (TSN), waardoor realtime communicatie en pakketbezorging binnen een beperkte tijd of latentie op een geschakeld Ethernet-netwerk wordt gegarandeerd.

• Modulariteit en robuustheid :gemakkelijk om de mogelijkheden te kiezen en aan te passen waar nodig, de modules alleen veranderen als dat nodig is.
• Fouttolerant bestandssysteem :VxWorks ondersteunt het zeer betrouwbare Wind River-bestandssysteem (HRFS) voor fouttolerantie en herstel van bewerkingen in geval van systeemfouten en afsluiten, evenals een FAT-compatibel dosFS-bestandssysteem.
• Ondersteuning voor gemengde besturingssystemen :VxWorks ondersteunt communicatie met andere besturingssystemen in een gemengde omgeving met behulp van OpenAMP, waardoor ontwikkelaars interactieve functionaliteit kunnen bouwen in realtime en andere niet-realtime omgevingen van VxWorks.

• Multimedia :VxWorks biedt ondersteuning voor veel standaard grafische bibliotheken, zoals OpenGL, OpenGL ES, OpenCV en Vulkan, en bibliotheken die JPEG- en PNG-afbeeldingen verwerken.
• Beveiliging :VxWorks integreert een uitgebreide en voortdurend evoluerende reeks beveiligingsmogelijkheden waarmee ontwikkelaars kunnen voldoen aan strenge beveiligingsvereisten en beveiligingsbedreigingen kunnen aanpakken, van het opstarten tot het uitschakelen. Enkele veilige mogelijkheden zijn onder meer kernelverharding, cryptografie, firewall, TPM 2.0, beveiligde gegevens en configuratie.

De waarde van de Zynq UltraScale+ MPSoC-architectuur ligt in de nauwe integratie van de programmeerbare logica met het verwerkingssysteem, met als hoogtepunten:

• Heterogene verwerking :Meerdere verwerkingsengines maken de optimalisatie van functies in een hele applicatie mogelijk, met programmeerbare hardware die zorgt voor betere prestaties en veiligheid.
• Geïntegreerde H.264/H.265-videocodec :Zynq UltraScale+ EV-apparaten bevatten een videocodec die in staat is om gelijktijdig met een lage latentie te coderen en te decoderen tot een resolutie van 4K met 60 frames per seconde.
• Verhoogde veiligheid en meerdere beveiligingsniveaus.
• Superieure verwerking, I/O en geheugenbandbreedte.

SOM-aanpak maakt schaalbaarheid mogelijk

De SOM-benadering voor de FPGA SoC's maakt verder een grotere schaalbaarheid voor eindtoepassingen mogelijk in termen van logische dichtheid, FPGA IO's en het aantal transceiver-lanes. Een goed ontworpen ontwerparchitectuur voor draagkaarten kan bijvoorbeeld systeem-IO-poorten afdekken voor meerdere eindproducten, variërend van de Xilinx Zynq MPSoC UltraScale+ ZU4 met 192K logische cellen tot ZU19 met 1,1 miljoen logische cellen. Bovendien maakt de SOM-aanpak migratie naar nieuwe generatie SoC-oplossingen mogelijk zonder de mechanische architectuur van het product te veranderen.