嵌入式視覺小型化、IoT高安全趨勢下，F(xiàn)PGA發(fā)起變革

針對嵌入式視覺的小型化趨勢和物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用對固件安全的重視，低功耗可編程器件供應(yīng)商Lattice（萊迪思）日前發(fā)布了最新的低功耗嵌入式視覺系統(tǒng)解決方案mVision 2.0和安全系統(tǒng)控制解決方案Sentry 2.0。

Lattice（萊迪思）半導(dǎo)體亞太區(qū)資深市場開發(fā)經(jīng)理林國松，在發(fā)布會上介紹了兩大FPGA方案的重大更新，以及未來的技術(shù)、應(yīng)用趨勢。

 
Lattice（萊迪思）半導(dǎo)體亞太區(qū)資深市場開發(fā)經(jīng)理林國松

適用于工業(yè)、汽車和醫(yī)療應(yīng)用的嵌入式視覺方案mVision 2.0

嵌入式視覺可用于提高安全性、效率等，應(yīng)用也越來越廣泛，可支持人員偵測、非接觸式人機(jī)交互或是更強(qiáng)大的AR / VR功能，同時也可使用智能機(jī)器視覺技術(shù)來提高制造水平和產(chǎn)量。據(jù)Allied Market Research數(shù)據(jù)，2019年全球機(jī)器視覺系統(tǒng)市場規(guī)模為297億美元，到2027年預(yù)計將達(dá)到749億美元，2020年到2027年的復(fù)合年增長率約為11.3％。

由于嵌入式視覺對于低功耗和開發(fā)的便捷性越來越重視，Lattice mVision 2.0主要進(jìn)行三方面的更新：第一，提供了全新強(qiáng)化的圖像信號處理器（ISP）；第二，在針對消費(fèi)電子為主的1.0版本基礎(chǔ)上，2.0版本拓展到汽車、工業(yè)和醫(yī)療領(lǐng)域，增加了全新的開發(fā)板和圖像傳感器，支持的圖像傳感器包括Sony IMX464和IMX568以及安森美半導(dǎo)體的AR0344CS；第三，支持Lattice Propel設(shè)計環(huán)境，適用于在低功耗、小尺寸FPGA上加速基于嵌入式處理器的開發(fā)設(shè)計，支持自研的RISC-V CPU協(xié)處理器，可以更多使用基于C代碼的開發(fā)，簡化開發(fā)復(fù)雜度、降低出錯可能。

mVision 2.0所包含的IP核主要有四類，包括顯示處理、圖像信號處理、橋接和聚合、互連，用戶可以直接引入這些模塊，減少從零開發(fā)的流程投入。軟件工具方面，最大特點是基于拖拽而非輸入代碼型的工具，更為直觀、且連線出錯可能性進(jìn)一步降低。拖拽完成以后形成相對應(yīng)IP核，在此基礎(chǔ)上可以進(jìn)行C代碼開發(fā)，降低原本對FPGA的代碼所需要的資源，更多可以用C代碼進(jìn)行開發(fā)來控制相應(yīng)IP，開發(fā)難度大大降低。

針對網(wǎng)絡(luò)保護(hù)和系統(tǒng)恢復(fù)的Sentry 2.0

Lattice認(rèn)為緊跟不斷發(fā)展的網(wǎng)絡(luò)安全威脅將是一場持久戰(zhàn)，繼推出Sentry 1.0后，最新推出了2.0版本，主要在安全性、身份驗證速度、實時監(jiān)控方面進(jìn)行了提升，具體包括：

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模塊。許多下一代服務(wù)器平臺都要求支持384位加密，Sentry 2.0實現(xiàn)了 384位加密（ECC-256/384和HMAC-SHA-384），能夠更好地保護(hù)固件防止未經(jīng)授權(quán)的訪問。

第二，啟動前身份驗證速度提高4倍。支持更快的ECDSA（40毫秒）、SHA（高達(dá)70 Mbps）和QSPI性能（64 MHz）。這些特性讓Sentry 2.0可以提供更快的啟動時間，最大程度減少系統(tǒng)停機(jī)時間，并降低啟動過程中遭受固件攻擊的風(fēng)險。

第三，在啟動和運(yùn)行過程中可實時監(jiān)控達(dá)五個固件鏡像。這是為了進(jìn)一步擴(kuò)展基于Sentry、符合PFR標(biāo)準(zhǔn)的硬件可信根的功能。相比之下，基于MCU的安全解決方案缺乏足夠的處理性能，無法實時準(zhǔn)確地監(jiān)控如此多的組件。

林國松解釋，固件是計算機(jī)系統(tǒng)、設(shè)備和相關(guān)基礎(chǔ)設(shè)施的重要入侵媒介，可能受到惡意攻擊而遭到破壞或無意中受到破壞。如果器件上電時執(zhí)行的第一個代碼遭到破壞，那么整個系統(tǒng)都將被視為不安全。在服務(wù)器控制解決方案領(lǐng)域，Lattice的控制PLD是當(dāng)前許多服務(wù)器中最先啟動/最后斷電的部件。通過Sentry解決方案集合，開發(fā)人員可以使用安全控制PLD為系統(tǒng)控制應(yīng)用添加更加強(qiáng)大的固件安全特性，從而創(chuàng)建理想的硬件可信根平臺，驗證系統(tǒng)中所有固件實例的合法性。
 

看好嵌入式視覺小型化和RISC-V發(fā)展趨勢

從mVision 1.0到2.0，Lattice從消費(fèi)電子進(jìn)軍工業(yè)、汽車、醫(yī)療等領(lǐng)域，最大的不同是什么？基于FPGA的嵌入式視覺系統(tǒng)，與其他方案相比又有什么優(yōu)勢？

林國松表示，工業(yè)、汽車、醫(yī)療等領(lǐng)域?qū)τ趲蕼?zhǔn)確度的要求更高，需要每一幀都能記錄下來，不能容忍丟幀，這是與消費(fèi)領(lǐng)域很大的不同。此外，他看好這些領(lǐng)域嵌入式視覺的小型化趨勢，這對低功耗的要求將更為敏感。

由于FPGA本身的特點是定制化、加速性，結(jié)合Lattice的FPGA的低功耗特性，方案一是可以實現(xiàn)低功耗情況下的定制化，二是可編程特性符合算法快速迭代優(yōu)化的發(fā)展特點，三是FPGA架構(gòu)也可滿足特定方面的計算加速。

此外，mVision 2.0增加了全新強(qiáng)化的圖像信號處理器（ISP）。林國松解釋，這主要是因為以往的傳感器產(chǎn)品都是自帶ISP驅(qū)動的。但是現(xiàn)在隨著傳感器復(fù)雜度的增加、分辨率（resolution）的提升，傳感器廠商很難調(diào)動一款受眾面很廣的驅(qū)動，因此往往不再提供ISP驅(qū)動，多數(shù)只提供傳感或者原始數(shù)據(jù)（raw data），因此這部分工作就轉(zhuǎn)移給了方案開發(fā)者。Lattice此次增加了專門的ISP，可以幫助用戶在產(chǎn)品設(shè)計中快速部署嵌入式視覺等應(yīng)用提供便利。

在最新發(fā)布的mVision 2.0和Sentry 2.0都支持了RISC-V，林國松表示，這主要是希望通過使用內(nèi)部C代碼的開發(fā)方式來簡便化對整個方案的配置。因為FPGA配置是專有的RTL語言，有一定入門門檻，C代碼使用更為便捷。

此外，RISC-V作為一個能夠提供開源支持的方案，多數(shù)用戶是愿意接受的。Lattice主要考慮到開源和客戶的接受度，未來將在其他器件上逐步提供RISC-V軟核支持。