如今，航空、航天和國防等關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用的設(shè)計面臨著多項挑戰(zhàn)。在這些應(yīng)用方面，設(shè)計人員需要設(shè)計出更強大、更復(fù)雜的確定性系統(tǒng)，需要在尺寸、重量和功率受限（SWaP）空間中嵌入大量計算能力。而且，這些系統(tǒng)必須采用功能強大的安全關(guān)鍵實時操作系統(tǒng)進行管理，從而支持高分辨率圖形的顯示，同時還需要減小解決方案的尺寸和功耗，對高可靠性環(huán)境進行認證，并滿足合理的上市時間和技術(shù)生命周期等要求。要在滿足上述所有要求的情況下再滿足安全關(guān)鍵認證的要求，就會使整個系統(tǒng)的總體擁有成本很高。

日前，EDN受邀參加了Teledyne e2v（易圖威）公司的專訪，同時觀看了該公司最新的基于其Qormino解決方案的無人機（UAV）系統(tǒng)演示。下面EDN就帶大家了解下諸如無人機等最新關(guān)鍵任務(wù)應(yīng)用的強大之處，以及在設(shè)計這類系統(tǒng)時如何克服上述種種設(shè)計挑戰(zhàn)。

Teledyne e2v數(shù)據(jù)處理解決方案市場營銷與業(yè)務(wù)發(fā)展負責(zé)人Thomas Guillemain介紹Qormino計算平臺（手上）以及Qormino包括軟硬件在內(nèi)的完整參考平臺（桌上）

航空、航天和國防市場發(fā)展趨勢

據(jù)Teledyne e2v數(shù)據(jù)處理解決方案市場營銷與業(yè)務(wù)發(fā)展負責(zé)人Thomas Guillemain介紹，Qormino解決方案是款非常小巧的計算平臺，它包含PowerPC和Arm Cortex A72兩個版本，尺寸僅為44mm×26mm，前三大應(yīng)用領(lǐng)域為航空、航天和國防。

Qormino計算平臺尺寸僅為44mm×26mm

他表示，e2v從客戶處了解到三個市場發(fā)展趨勢：

首先，系統(tǒng)中需要嵌入更多的計算能力，以便實現(xiàn)更多要求嚴苛的用戶案例，例如航空領(lǐng)域的密集計算和AI能力，以及在國防系統(tǒng)中加入AI。

其次，是改善系統(tǒng)的SWaP（尺寸、重量和功率）。諸如太空中的衛(wèi)星等許多空間受限應(yīng)用的尺寸正變得越來越小，也就需要提供更小的芯片組。

最后，Teledyne e2v的一個差異化特點是其有能力保障對所有客戶的長期供貨。

Qormino解決方案詳解

Qormino是e2v的通用計算機平臺。它是上述市場的關(guān)鍵支柱之一，在市場上獲得了高度認可，用戶可以借此簡化此類系統(tǒng)的開發(fā)。Teledyne e2v的QT1040-4GB通用計算機平臺具有以下特點：

?NXP T1040 QuadPowerArchitecture e5500內(nèi)核，頻率為1.4GHz。

?4GB DDR4內(nèi)存。

?具有64位內(nèi)存總線和8位ECC（糾錯碼）的定制Teledyne e2v基板。

Qormino設(shè)計用于應(yīng)對SWaP（尺寸、重量和功率）限制，并且還提供：

?以小尺寸基板實現(xiàn)高性能。

?減少系統(tǒng)設(shè)計時間，縮短上市時間。

?15年以上的過時管理可用性。

Qormino實現(xiàn)了將高性能處理平臺與DDR4內(nèi)存的獨特結(jié)合，因此不會產(chǎn)生從頭開始設(shè)計高速內(nèi)存接口所面臨的風(fēng)險。這樣可以減少開發(fā)時間和上市時間，而盡快地為客戶提供功能強大的硬件。

Qormino設(shè)計套件

Teledyne e2v的長期支持承諾也消除了過時管理工作，因此可降低任何相關(guān)程序的風(fēng)險和成本。

另據(jù)Teledyne e2v中國區(qū)技術(shù)支持與產(chǎn)品推廣工程師高朋介紹，Teledyne旗下包含多個品牌。 e2v作為其中之一，其實是家法國公司，因此不受美國進出口許可的影響。

如上所述，e2v的Qormino計算平臺是基于NXP CPU設(shè)計，支持RTOS并提供各種豐富資源。除此之外，e2v的半導(dǎo)體部門還提供高速ADC和DAC等其他產(chǎn)品。與ADI、TI等芯片原廠（主要服務(wù)于工業(yè)和商業(yè)市場）相比，他指出，e2v的特點體現(xiàn)在數(shù)十年來在軍工領(lǐng)域的know-how，能夠滿足航空、航天、軍工等領(lǐng)域所提出的高可靠性要求。換句話說，e2v專注的是高精尖。

當(dāng)然，上述無人機演示只是用來展示Qormino計算平臺強大的處理能力，其對各種應(yīng)用都提供兼容性，應(yīng)用也不僅限于上述三類市場。

e2v耐輻射Quad ARM Cortex-A72空間處理器成功通過100krad TID測試

另外，據(jù)了解，Teledyne e2v LS1046空間處理器現(xiàn)已通過嚴格的總輻射劑量（TID）測試，可達100krad。該器件具有四個64位Arm Cortex-A72處理核心，在進行TID測試后依然能夠正常運作。這進一步完善了以往暴露于重離子高達60MeV.cm2/mg以上的環(huán)境中獲得的單粒子鎖定（SEL）和單粒子翻轉(zhuǎn)（SEU）結(jié)果。

Teledyne e2v LS1046空間處理器基于NXP處理器技術(shù)，以高達1.8GHz的頻率運行。它內(nèi)置了包含8位糾錯碼（ECC）的64位DDR4 SDRAM存儲器控制器，以及在其內(nèi)核之間共享2MB L2高速緩存。L1和L2高速緩存均受ECC保護，因此可以有效抵抗數(shù)據(jù)損壞。這款高可靠性處理器采用780球柵陣列BGA封裝，并配備多種嵌入式接口，包括10Gbit以太網(wǎng)、PCI Express（PCIe）3.0、SPI、I2C、多個UART等。它符合美國宇航局一級要求，可集成在面向空間的單板計算機（SBC）中，一般用于衛(wèi)星成像相關(guān)任務(wù)，如處理、調(diào)節(jié)和圖像數(shù)據(jù)壓縮，以及超低延遲通信和機載決策（利用AI演算法）等。

有賴于最新測試結(jié)果，客戶現(xiàn)在能基于更多信息以了解LS1046空間處理器中的內(nèi)核在嚴苛環(huán)境下會如何運行。工程師也可以參考現(xiàn)在已有的詳細測試數(shù)據(jù)，做出更明智的選擇。TID的結(jié)果無疑保證了這些器件被部署到太空后的使用壽命，而SEL/SEU重離子測試結(jié)果則為功能完整性提供了更強的信心。

e2v的新服務(wù)緩解航空航天和國防領(lǐng)域面臨的熱量管理和功率限制難題

另外，e2v在為航空航天、國防客戶解決其高可靠性（Hi-Rel）電子處理平臺的功耗和熱量管理方面取得了進一步進展。該公司在2019年末宣布的服務(wù)基礎(chǔ)上擴大服務(wù)范圍，以納入幾個關(guān)鍵的附加元素。因此，在部署高性能多核處理器的設(shè)計團隊，可以享受更多方面的服務(wù)來提升設(shè)計的裕度。

當(dāng)面對功耗消耗過大和缺乏足夠空間來散發(fā)產(chǎn)生的熱量時，工程師必須找到相應(yīng)的方法來改進他們的設(shè)計。而今，在設(shè)計概念階段通過與Teledyne e2v合作，客戶的技術(shù)團隊有機會更好地評估Teledyne e2v在處理器級別提供的設(shè)計裕度，這將有助于他們理解所必需保持的范圍邊界。Teledyne e2v在處理器使用方面的技能和經(jīng)驗，使其成為在在處理器系統(tǒng)上提高功效或優(yōu)化熱量管理的首選合作伙伴。

通過深入分析應(yīng)用的總體表現(xiàn)，可以明確最佳方案，以克服功率預(yù)算以及與空間使用限制所帶來的潛在挑戰(zhàn)。為了實現(xiàn)這一點，可以查閱諸如處理器CPU負載、核心頻率和結(jié)溫等參數(shù)的數(shù)據(jù)。接下來，Teledyne e2v能夠篩選和提供功率優(yōu)化的處理器，這意味著其可以提供符合標準的最佳配合。如此一來，可以提升性能基準，同時節(jié)省電力資源和減少產(chǎn)生熱量。
編輯：hfy