FPGAs ermöglichen die parallele Verarbeitung großer Datenströme in Echtzeit und unterstützen damit komplexe Bildverarbeitungen wie Farbraumkonvertierungen, Barcode-Identifikation oder die Datenfusion von Stereovision- und Multikameraanwendungen. Auch rechen­intensive Modelle der künstlichen Intelligenz (KI) lassen sich damit realisieren. Eine Herausforderung war dabei bislang die Integration der FPGAs in das Gesamtdesign einer Elektronik. Vision Components hat mit dem VC Power SOM jetzt einen FPGA-basierten Hardware­beschleuniger vorgestellt, der einfach und schnell in bestehende Datenströme integriert werden kann. 

Schnelle und einfache Integration mit bewährten Prozessor-Boards

Für das ultrakompakte Board ist zum Serienstart ein erstes Carrier-Board erhältlich, auf der jeweils zwei Mipi-Ein- und Ausgänge verbaut sind. Der VC Power SOM lässt sich damit zwischen Kamerasensoren und den Embedded-Prozessor für die Endapplikation installieren und übernimmt dann die Vorverarbeitung der Bilddaten. Zum Einsatz kommt ein FPGA mit rund 120.000 Logikzellen und integrierten Mipi-Controllern. Damit eignet sich das Gerät auch für rechenintensive Embedded-Vision-Anwendungen.

Das Ergebnis der Rechenoperationen wird über die Ausgangsschnittstellen an die Hauptelektronik übergeben. Für den Serieneinsatz kann der VC Power SOM mit der bereits verfügbaren Interface-Platine kombiniert werden. Alternativ integrieren Anwender das 2,8 x 2,4 cm große Modul als Baustein in das Design ihres Mainboards.

Freie Wahl beim Embedded-Prozessor

Mit dem FPGA-Beschleuniger können Entwickler mit bewährten Embedded-Prozessoren arbeiten oder die gewünschte Plattform frei wählen, sodass sie bestmöglich auf die eigene Applikation abgestimmt ist. Gleichzeitig nutzen sie die Vorteile der FPGA-Technologie auf dem externen, dedizierten Modul zur tiefgreifenden Vorverarbeitung oder Analyse ihrer Bilddaten. Die Prozessorleistung der übergeordneten CPU steht ihnen damit komplett für ihre zentrale Anwendung zur Verfügung und wird nicht durch die extensive Bilddatenverarbeitung belastet.

Eigene FPGA-Designs in Planung 

Zunächst ist der FPGA-Beschleuniger von Vision Components mit offenem FPGA für kundenseitige Programmierungen und mit Demo-Anwendungen erhältlich. Im nächsten Schritt plant das Unternehmen eigene FPGA-Designs für spezifische Anwendungen wie Farbraumkonvertierung, 1D-Barcode-Identifikation, Epipolarkorrektur etc. Die Nutzung der Elektronik für die KI-Beschleunigung ist ebenfalls angedacht. Außerdem plant der Embedded-Vision-Spezialist weitere Produkte, zum Beispiel für Stereo-Vision-Anwendungen, bei denen der VC Power SOM in das Design eines Embedded-Vision-Systems integriert ist.

Autor
Jan-Erik Schmitt, Geschäftsführer von Vision Components