基于京微雅格CME-C1的典型應用介紹

　　CME-C1是京微雅格新近推出的高性能大容量“云”系列首顆產品，邏輯容量折合2000萬門級。CME-C1采用TSMC 40nm先進工藝，采用全新的6輸入查找表架構，獨創36x18的DSP單元，內嵌大容量每塊18K位ram，高速串行接口可達6.5Gbps，通用差分I/O可達1.3Gbps，同時還內置硬核PCIe支持5G速率Gen2、DDR3/2控制器以及PHY讀寫速率可達1333Mbps，各項指標均達國內領先水平。

　　CME-C1緊跟當前市場的需要，定位于無線通信、有線網、電力保護、工業控制(機器人)、圖像處理(安防，無線圖傳)、金融安全、數據保護、云計算以及國防軍工等應用領域。本文就通過CME-C1在無線通信、有線網、安防監控、工業控制、國防軍工以及金融安全等領域的典型應用做了分析。

　　無線通信

　　無線通信領域宏基站、微基站以及軟件無線電等應用，都需要使用到FPGA實現頻率合成、濾波、數字上下變頻、編解碼、以及通信協議等功能。CME-C1獨有的 DSP架構，每個單元支持36*18的乘法運算，帶有預加法器與后加法器，能做56位的加法運算，十分適合濾波器以及FFT運算。此外，CME-C1還有硬核SERDES，能支持各種高速通信協議如CPRI，RapidI/O，PCIe，Gigabit Ethernet，OC48等。

　　圖一：CME-C1在無線通信領域的典型應用分析

　　有線網

　　企業級以及骨干級路由器、交換機，需要使用高性能FPGA對報文做處理，調度、切分、緩存等功能，這就需要能支持更多輸入級的組合邏輯以及快速訪問內部ram的FPGA。CME-C1支持高達600Mhz頻率訪問內部ram，先進的6輸入查找表架構有效的減少了組合邏輯級數以達到更高速率的邏輯需求，同時內置的硬核PCIe支持×4的Gen2標準，可以方便的實現設備的互聯。

　　在光傳輸領域，通常要對多路寬帶信號進行實時采集、處理和傳輸。FPGA具有時鐘頻率高、速度快、采集實時性高、控制靈活等特點，與A/D轉換器等外圍電路結合，更適于高速數字信號處理。在發送端，先將外部輸入的模擬信號進行預處理，再通過A/D轉換器轉化為數字信號送入FPGA進行處理。根據數據傳輸以及通信協議的要求，FPGA將預處理后的A/D數據進行編碼、成幀。然后由FPGA內部的IP核進行并串轉換，最后由光收發模塊完成電光轉換后，通過光纖發送出去。在接收端，光收發器模塊將接收到的光信號轉化為電信號，完成高速串行數據到并行數據的轉換。然后，將轉換后的并行數據送入FPGA中，FPGA完成信號的解幀、解碼，并進行后處理，該過程是發送端的逆過程。最后，經DA轉換器將接收到的數據恢復成模擬信號。

　　圖二：CME-C1在光傳輸領域的典型應用分析

　　安防監控(IP監控/智能視頻)

　　智能視頻分析技術是視頻監控中非常重要的技術之一，它是在圖像及圖像描述之間建立關系，從而使計算機能夠通過數字圖像處理和分析來理解視頻畫面中的內容，達到自動分析和抽取視頻源中關鍵信息的目的。特別來說，在國家安全、公安和交通領域，基于智能視頻分析技術的系統IVS(Intelligent Video System)對視頻中異常行為事件進行實時提取和篩選，并及時發出預警，改變了傳統視頻監控系統中只能“監”不能“控”的被動狀態，解決了事后取證難的問題，讓監控變得更加主動。相比于傳統視頻監控系統，它有更加快速的反應時間和更加強大的數據檢索和分析功能，使得監控能力得到極大的改善。同樣由于視頻監控中協議和接口種類繁多，基于CME-C1的智能視頻系統產品的開發是一種高性價比的實現方案。

　　圖三：CME-C1在智能視頻系統產品中的應用分析

　　工業控制

　　無人機的飛控系統、數控領域都需要實現多軸電機控制。使用總線架構的主從電機控制方案適宜實現多軸的實時控制。主站快速查詢從站，需要從站實時快速響應，從而獲得高精度高穩定的控制。主站使用高性能CPU+C1架構，C1可以實現實時以太網功能以及連接各種外設接口;從站使用DSP/MCU+C1架構，C1對接主站的總線如實時以太網等，還可附加對接I/O卡等接收其它數據。

　　圖四：CME-C1在無人機飛控系統中的應用分析

　　國防軍工以及金融安全

　　國防軍工以及金融領域都需要自主可控的國產化芯片。這些領域不可避免的需要自主知識產權的產品，避免被國外產品把握住命門。CME-C1的容量達2000萬門級別，已經可以覆蓋大部分中低端的應用需求，已經流片的C6容量更是C1的3倍以上，足以滿足絕大多數的高速高容量的需要。

　　在雷達、電臺、導彈、衛星、航天、加固機、加密通信等軍用領域，云系列都可以滿足需求替代國外的產品。在金融安全領域，加密卡以及安全支付都可以使用國產化的產品來滿足自主可控的需要。

　　圖五：CME-C在金融清分機中的應用分析