Модуль аппаратного фреймбуфера для PCI-e карты на базе ПЛИС

Заказчик

Европейская компания, эксперт в области разработки высоконадежных систем диспетчеризации железнодорожного транспорта, авионики и промавтоматики.

 

Задача

Разработать аппаратный фреймбуфер на базе ПЛИС с возможностью подключения двух независимых мониторов. Устройство планируется использовать при построении железнодорожных диспетчерских. Проект состоял из двух частей: разработка модуля фреймбуфера и специализированного PCI-e контроллера.

 

Решение

1. Разработка модуля аппаратного фреймбуфера

Мы разработали программный модуль фреймбуфера с поддержкой драйверов для ядра Linux. Модуль фреймбуфера реализован на специализированной Kintex-7 PCI-e карте и на отладочной референс-плате Xilinx KC705.

Ключевые характеристики устройства::

  1. Возможность подключения двух мониторов через два независимых фреймбуфера;
  2. Интерфейс подключения мониторов: DVI, HDMI;
  3. Подключение к ПК: PCI-e Gen2 8x;
  4. Кодирование цветов: 16 бит и 24 бит;
  5. Максимальная скорость входного видеопотока: 3860x2160, 20 FPS;
  6. Максимальная скорость выходного видеопотока: 3860x2160, 60 FPS;
  7. Поддерживаемые разрешения:
  • 1920х1080
  • 1600х1200
  • 1920х1200
  • 3840х2160

2. Разработка PCI-e контроллера

Команда инженеров Promwad разработала и интегрировала PCI-e IP-ядро в проект. IP-ядро проверено на платформах Xilinx Artix 7, Xilinx UltraScale+, Intel Arria 10, Intel Cyclone 5. Решение может быть модифицировано под требования клиентов заказчика.

Функции PCI-e IP-ядра:

  • поддержка до шести BAR-контроллеров;
  • 4 МБ для каждого BAR-региона;
  • 32-х разрядный доступ к BAR;
  • до 10 DMA-каналов с пропускной способностью 1 Гбит/с каждый;
  • поддержка Legacy IRQ;
  • настраиваемое количество для BAR и DMA-каналов.

 

Результат для бизнеса

Клиент обновил линейку графических PCI-e карт с поддержкой современных мониторов и средств индикации для построения диспетчерских систем. Графическая PCI-e карта на базе ПЛИС устанавливается в компьютерную систему диспетчеров на железной дороге. Она отвечает за вывод информации о движениях поездов на два независимых цветных экрана с разрешением до 3860x2160, 60 FPS. Плановый объем выпуска – около 200 устройств в год.