BeagleV-Ahead | 全球首款高性能RISC-V開發(fā)板
前言
非常榮幸參與這次的開發(fā)板評測，感謝杭州平頭哥半導體有限公司和Beagle社區(qū)的支持，我拿到了全球首款高性能 TH1520 RISC-V SBC開發(fā)板 BeagleV-Ahead。BeagleV AHead 開發(fā)板采用平頭哥的曳影TH1520 作為主控，是Beagle家族開源的RISC-V 單板計算機（SBC），非常適合開源社區(qū)的RISC-V 開發(fā)人員。BeagleV AHead 傳承了Beagle 開發(fā)板的統(tǒng)一設計語言，采用BeagleBone Black 的外形尺寸，完全一樣的P8 和P9 擴展接口，所以支持現(xiàn)有的BeagleBone擴展板。BeagleV Ahead 搭載強大的四核RISC-V 處理器、豐富的配置，卻具備超高性價比，是一款物美價廉、偏于攜帶的RISC-V“口袋開發(fā)板”。適用于任何希望參與RISC-V 開發(fā)的人，連上電源即可使用。
主控芯片是平頭哥的TH1520 Soc，它是一款低功耗、高性能、高安全，具備多模態(tài)感知和多媒體AP 能力的AI 處理器芯片，可用于視頻會議一體機、人臉識別考勤門禁、醫(yī)學成像等AI 邊緣計算應用場景?；诙嗪水悩嫾軜嫞蒖ISC-V 指令架構的四核C910 和單核C906 處理器，并內嵌了多個強大硬件加速引擎，搭載4TOPS@int8 AI 算力的NPU。支持雙通道外部存儲器接口，支持LPDDR4/LPDDR4X，提供最大存儲帶寬達34GB/s。具備豐富的外設接口，可以滿足不同的應用場景。
視頻方面：支持H.265/H.264/VP9 標準視頻編碼，最高分辨率達4K@40fps，支持H.265/H.264/VP9/AVS2 等多格式視頻解碼，最高分辨率達4K@75fps，支持JPEG 編解碼，最高分辨率達32Kx32K。
圖形處理方面：內嵌3D GPU ，完全兼容OpenGL ES1.1/2.0/3.0/3.1, OpenCL 1.1/1.2/2.0和Vulkan1.1/1.2，支持2D 加速引擎，以及通用DSP 加速器。
TH1520主芯片參數(shù)
| CPU處理器 |
RISC-V 64GCV C910*4@2GHz 支持小端模式 9~12 級深流水架構 3 發(fā)射8 執(zhí)行的超標量架構，對軟件完全透明 按序取指，亂序發(fā)射，亂序完成和按序退休 兩級高緩結構，哈佛結構一級高緩和共享的二級高緩 一級緩存支持MESI 的一致性協(xié)議，二級緩存支持MOESI 的一致性協(xié)議 每核支持64KB I cache 和64KB D Cache 四核共享1MB L2 Cache 支持私有中斷控制器CLINT 和公有中斷控制器PLIC 兩級TLB 內存管理單元，實現(xiàn)虛實地址轉換與內存管理 指令高緩路預測的低功耗訪問技術 短循環(huán)緩存的低功耗執(zhí)行技術 支持segment load、store 指令 支持計時器功能 支持TEE 和REE，TEE/REE 支持核數(shù)啟動時可配置 支持自定義且接口兼容RISC-V 的多核調試框架 獨立電源域，支持DVFS |
| AI 計算引擎-NPU |
支持4TOPS@INT8 通用NNA 算力，主頻1GHz 支持TensorFlow，ONNX，Caffe 支持CNN，RNN，DNN 等 支持卷積、激活、單元操作（加法、乘法、最大值、最小值）、池化（最小值、最大值、平均值）、歸一化、反卷積 無損權重數(shù)據(jù)壓縮 靈活比特深度支持：靈活的輸入輸出和中間數(shù)據(jù)位深度，4~16位 帶寬縮減 |
| AI 計算引擎-FCE |
支持點積算法的特征加速器 支持從128 到256 多特征尺寸，步進32 支持有符號和無符號INT4/INT8 特征值 支持庫比較暫停功能 支持庫數(shù)據(jù)、目標向量和擾亂向量的大端和小端模式轉換 支持基礎數(shù)據(jù)庫的異或擾亂預處理 百萬人臉底庫比對50ms |
| DSP |
支持兩路獨立DSP 核，主頻1GHz 支持256 個8x8 MAC 支持16 個單精度VFPU 支持圖像直方圖統(tǒng)計 32KB 指令Cache 2 個128KB 數(shù)據(jù)RAM |
| 視頻VI接口 |
1 路4-lanes 和2 路2-lanes MIPI CSI-2 輸入，每lane 支持2.5Gbit/s 2 路2-lanes MIPI CSI-2 可以拼接成1 路4-lanes MIPI CSI-2 3 路MIPI 輸入可以映射到2 個ISP 上或DMA 上支持RAW6，RAW7，RAW8，RAW10，RAW12 輸入格式 4-lanes MIPI CSI 支持最大13M sensor 輸入2-lanes MIPI CSI 支持最大5M sensor 輸入 支持對單曝光sensor 的低成本HDR 算法處理 |
| 視頻VO接口 |
16-/24-bit RGB 數(shù)字接口輸出，最高支持1080p@30fps 2 路4-lanes MIPI DSI 輸出，每lane 支持2.5Gbit/s HDMI 接口 * 支持HDMI 2.0，向后兼容HDMI 1.4 * 最高支持1080p@120fps，4Kx2K@60fps * 輸入參考時鐘13.5MHz 到600MHz * 最高總帶寬18Gbps * 支持8 聲道音頻輸出 * 支持CEC（Consumer Electronics Control） * 支持HPD（Hot Plug Detection） * 支持HDCP 1.4 |
| 圖像信號處理器 |
支持兩路獨立ISP 處理 支持RAW 8~16 位輸入，支持IR 10 位/YUV420 8 位/RGB888 輸出 支持RGB Bayer/RGB IR pattern 4x4 輸入處理 支持最高13M 像素輸入(12M 像素處理) 支持LSC 和DPC 支持3A(AE,AWB,AF)算法 支持2D/3D 圖像降噪和圖像銳化 支持顏色增強，高亮抑制，背光補償，伽馬校正等 支持抗閃爍 支持魚眼校正 支持HDR 和WDR |
| 視頻解碼器 |
支持H.264 BP/MP/HP@level 5.1 解碼，最大4K 分辨率 支持H.265/HEVC Main Profile@level 5.1 解碼，最大4K 分辨率 支持VP9 Profile-2 解碼，最大4K 分辨率 支持AVS2.0 解碼，最大4K 分辨率 VP6/7/8/AVS/AVS+/VC1/MPEG4 解碼，最大1920x1080 分辨率解碼性能最大4K@75fps 支持多路編碼和多路解碼，并支持編解碼同時進行 JPEG 編解碼 |
| 視頻編碼器 |
支持H.264 BP/MP/HP@level4.2 編碼，最大4K 分辨率 支持H.265/HEVC Main Profile 編碼，最大4K 分辨率 僅支持I 幀和P 幀，不支持B 幀 編碼性能最大4K@40fps 支持多路編碼和多路解碼，并支持編解碼同時進行 JPEG 編解碼 |
| 2D 圖形加速器 |
2D 操作 多源混疊 支持YUV 格式 矩形操作/清除/位塊傳送：4 pixel/cycle |
| 圖像處理單元 |
支持APIs Vulkan 1.1/1.2, OpenCL 1.1/1.2/2.0, OpenGL ES 3.0/3.1/3.2 基于分片的3D 圖形渲染，支持多個分片同時處理 可編程的高質量抗混疊 支持和NNA 的AI 協(xié)同 先進的DMA 操作，降低主CPU 負載 壓縮紋理編碼 無損數(shù)據(jù)壓縮 固件執(zhí)行專用處理器 |
| 顯示處理單元 |
支持雙路視頻顯示，一路接HDMI 接口，分辨率4K@30fps，一路接MIPI DSI 接口，分辨率1080p@60fps 兩路顯示共支持6 層疊加，兩路顯示層數(shù)可靈活配置 支持旋轉和縮放 視頻時序產生 濾波和縮放 垂直和水平縮放 可編程濾波 硬件光標 |
| 音頻接口 |
支持1 個8 通道I2S 接外部CODEC 音頻輸入，最高384kbps 支持3 個2 通道I2S/PCM 接外部CODEC 或藍牙語音 支持低功耗VAD 支持8 路PDM 數(shù)據(jù)對接外部DMIC 支持8 路TDM/PCM 輸入 支持2 個SPDIF-IN/OUT，支持采樣率32/44.1/48/88.2/96/192kHz |
| 音頻處理器 |
C906 單核處理器 * 主頻500~800MHz * RV64IMA[FD]C[V]指令架構 * 5 級單發(fā)按序執(zhí)行流水線 * 一級哈佛結構的指令和數(shù)據(jù)緩存，大小為32KB，緩存行為64B * Sv39 內存管理單元，實現(xiàn)虛實地址轉換與內存管理 * 支持AXI4.0 128 位Master 接口 * 支持核內中斷CLINT 和中斷控制器PLIC * 可配置的浮點單元和矢量單元 * SIMD128 處理單元 |
| 安全引擎 |
TEE+REE 兩層安全體系架構 支持AES/DES/3DES/SM4 加解密算法，最高速度200MB/s 支持HASH/SM3，最高速度200MB/s 支持RSA/SM2 硬件隨機數(shù)發(fā)生器 |
|
基于硬件的隔離機制 支持安全啟動 內置Sensor 為安全電路提供物理防護 |
|
| 存儲接口 |
片內存儲: BootROM：128KB,共享SRAM：1.5MB 片外存儲: * 支持32/64 位LPDDR4/LPDDR4X，最高速率4266Mbps * SPI NOR/NAND Flash 接口 * eMMC5.1 接口，最高速率支持HS400 * SD 3.0 接口 |
| 外設接口 |
GMAC * 支持2 路千兆以太網 * 支持10/100/1000Mbps 數(shù)據(jù)傳輸率RGMII 接口 USB 支持一路USB 3.0 DRD，可作為主機或設備，兼容USB 2.0 UART 支持8 路UART * 1 路帶流控UART，最高速率4Mbps * 3 路支持紅外UART I2C ISO7816 GPIO SAR-ADC PWM PVT Sensor EFUSE |
| 硬件 | 說明 |
|---|
初步體驗
屏幕顯示效果：
板子有一個MicroHDMI接口，可以通過"MicroHDMI" 轉HDMI接入HDMI屏幕。BeagleV-Ahead圖像性能很強，可以支持輸出4K/60Fps圖像，可以兼容 4K/60FPS的顯示器設備
HDMI屏幕顯示效果如下：
串口調試：
BeagleV-Ahead把UART接口引到了2.54mm排針上，接上一個 USB轉TTL串口模塊，就可以以命令行方式來操作板子了。它位于P8母座一側，是一個6Pin排針，我們只需使用使用2.54杜邦線連接RX、TX、GND 三個引腳即可使用串口。
開機啟動日志：
串口終端登錄：
網線測試：
BeagleV-Ahead不僅提供無線網絡能力，針對更快、更穩(wěn)定的網絡要求，也提供了 RJ45有線網絡接口。BeagleV-Ahead 的正面板載了一顆 RTL8211F RGMII 千兆以太網PHY芯片。
網絡測試：
總結
BeagleV-Ahead板子的感覺很小巧，口袋板子。
TH1520提供了豐富的接口，BeagleV-Ahead板子基本把所有接口引出來了
板子也存在幾點不好的：① USB接口不常見，如果需要連接鼠標等，需要購買microb轉USB-A轉接口，②目前的固件，顯示很卡，可能GPU沒有完全適配好導致的。
審核編輯 黃宇
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