生态系统扩展为嵌入式视觉系统开发提供更强化的支持

瞄准工业物联网掀起的嵌入式视觉应用风潮，可编程组件供货商除备齐完整硬件平台及软件开发工具外，亦积极与第三方第三方合作，提供更完善的软件硅智财(IP)、评估板及设计服务等支持与资源，协助嵌入式视觉系统开发商更快达成上市目标。

嵌入式视觉和工业物联网(IIoT)的未来正在被前所未有的软件智能、硬件优化和任意互联的系统重塑。以半导体业者赛灵思(Xilinx)为例，该公司于2016年2月在德国纽伦堡举办的嵌入式电子与工业计算机应用展上，宣布已强化并扩展其生态系统，为赛灵思All Programmable组件的工业物联网(IIoT)和嵌入式视觉系统开发提供更强化的支持。

打破语言藩篱　FPGA向软件人招手

该公司于嵌入式电子与工业计算机应用展所宣布的生态系统包括2015年实现的三大里程碑，包含2015年3月9日推出的SDSoC开发环境，让使用C/C++语言编写程序的软件设计人员也能使用赛灵思Zynq-7000 SoC。该设计环境允许上述算法开发人员，使其在毋须深入底层及使用Verilog或VHDL等硬件描述语言修改硬件。

另外，2015年9月30日该公司宣布Zynq UltraScale+ MPSoC已正式出货；接着于2016年2月16日宣布强化和拓展生态系统，并进一步支持嵌入式视觉应用与工业物联网领域的Zynq设计。

然而，阻碍All Programmable组件发挥高效能和较佳的功耗效能比优势的主要障碍一直都是程序设计模式。原因在于C/C++使用者较习惯于编写CPU(最近更多为GPU)代码。

不过，凭借该公司软件定义硬件开发的Vivado高阶合成技术(HLS)及软件定义系统开发的SDx开发环境，将使更多系统开发人员能利用Zynq-7000 SoC和Zynq UltraScale+ MPSoC系列中的软件定义All Programmable组件。透过拓展生态系统，该公司正使其All Programmable组件的使用如同CPU及GPU一样方便，且功耗效能比更胜一筹。

嵌入式视觉和工业物联网(IIoT)系统的管线有诸多共同点，且两者皆从感应和获取数据开始。就嵌入式视觉系统而言，该数据的形式为一系列图像或影音流，而工业物联网系统的感测数据则包含影音及涵盖其他感测到的一长串参数，而其包括加速与振动、声音/超音波、化学与气体、电/磁、流程、力、负载量、扭转力与张力、湿度与水分、裂缝与水平高度、机器视觉、光、运动、速率与位移、位置、存在度与接近度、压力及温度。

多款嵌入式视觉和工业物联网系统须融合传感器，或将多个来自不同类型的传感器数据进行处理，并融合为行动信息。

加速处理效率　传感器融合需求渐兴

对嵌入式影音系统而言，多个影音流可整合成更实用且有帮助的影音流，如车载影音系统往往将四个至六个或更多摄影机的影音流结合起来，制成一个鸟瞰检视模式，为驾驶提供360度2D平面或3D球面的全方位视觉。视觉系统除了带动当地显示外，也发送当地处理的影音到云端中作进一步处理，或与其他影音流整合并存储。

工业物联网(IIoT)系统可将影音与其它感测到的数据整合一起，并定义其须采取的行动。如系统芯片上的系统工程(SoC-e)所提供的新型CPPS-Gate40智能网关采用工业控制系统中常见的各种I/O埠，其结合当地高速数据处理，并将数据结果透过高可用性无缝冗余/平行冗余通讯协议(HSR/PRP)放置在双冗余光学以太环网上。工业物联网系统的典型特征是，其可协助感测到的数据运用于高速实时控制上，无法依靠云端处理和决策实现。

当然有许多方法可透过使用CPU或GPU来设计此类系统，但用户在设计差异化系统时，使用可编程解决方案能带来多个重要的优势与好处：

．最高功耗效能比：All Programmable组件把硬件、软件和I/O程序设计功能结合在一起，让用户能将双芯片、三芯片或四芯片设计整合为单芯片，在将系统效能提升至最大的同时，也一并降低功耗。

．传感器融合：All Programmable组件可吸收及处理多种不同类型的信息，包含从温度和压力等低比特率数据到利用多信道同步高画质或超高画质影音流的高比特率资料。

．所有形式链接功能：可编程方案的I/O功能非常弹性，可几乎满足任何传感器I/O的要求，如多种影音接口标准(MIPI和HDMI)、智能传感器接口(I2C和SPI)，以及高速A/D转换器(包含JESD204B与LVDS)。

．多层保密性和安全性：可编程解决方案之四核心ARM Cortex-A53应用处理器和双核心ARM Cortex-R5实时处理器皆具备硬件安全特性，能协助实现保密性和功能安全协议。