BeagleV-Ahead | 全球首款高性能RISC-V开发板
BeagleV-Ahead | 全球首款高性能RISC-V开发板
前言
非常荣幸参与这次的开发板评测，感谢杭州平头哥半导体有限公司和Beagle社区的支持，我拿到了全球首款高性能 TH1520 RISC-V SBC开发板 BeagleV-Ahead。BeagleV AHead 开发板采用平头哥的曳影TH1520 作为主控，是Beagle家族开源的RISC-V 单板计算机（SBC），非常适合开源社区的RISC-V 开发人员。BeagleV AHead 传承了Beagle 开发板的统一设计语言，采用BeagleBone Black 的外形尺寸，完全一样的P8 和P9 扩展接口，所以支持现有的BeagleBone扩展板。BeagleV Ahead 搭载强大的四核RISC-V 处理器、丰富的配置，却具备超高性价比，是一款物美价廉、偏于携带的RISC-V“口袋开发板”。适用于任何希望参与RISC-V 开发的人，连上电源即可使用。
硬件参数
主控芯片是平头哥的TH1520 Soc，它是一款低功耗、高性能、高安全，具备多模态感知和多媒体AP 能力的AI 处理器芯片，可用于视频会议一体机、人脸识别考勤门禁、医学成像等AI 边缘计算应用场景。基于多核异构架构，集成RISC-V 指令架构的四核C910 和单核C906 处理器，并内嵌了多个强大硬件加速引擎，搭载4TOPS@int8 AI 算力的NPU。支持双通道外部存储器接口，支持LPDDR4/LPDDR4X，提供最大存储带宽达34GB/s。具备丰富的外设接口，可以满足不同的应用场景。
- 视频方面：支持H.265/H.264/VP9 标准视频编码，最高分辨率达4K@40fps，支持H.265/H.264/VP9/AVS2 等多格式视频解码，最高分辨率达4K@75fps，支持JPEG 编解码，最高分辨率达32Kx32K。
- 图形处理方面：内嵌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主芯片参数
硬件 | 说明 |
|---|---|
CPU处理器 | RISC-V 64GCV C910*4@2GHz 支持小端模式9~12 级深流水架构3 发射8 执行的超标量架构，对软件完全透明按序取指，乱序发射，乱序完成和按序退休两级高缓结构，哈佛结构一级高缓和共享的二级高缓一级缓存支持MESI 的一致性协议，二级缓存支持MOESI 的一致性协议每核支持64KB I cache 和64KB D Cache四核共享1MB L2 Cache支持私有中断控制器CLINT 和公有中断控制器PLIC两级TLB 内存管理单元，实现虚实地址转换与内存管理指令高缓路预测的低功耗访问技术短循环缓存的低功耗执行技术支持segment load、store 指令支持计时器功能支持TEE 和REE，TEE/REE 支持核数启动时可配置支持自定义且接口兼容RISC-V 的多核调试框架独立电源域，支持DVFS |
AI 计算引擎-NPU | 支持4TOPS@INT8 通用NNA 算力，主频1GHz支持TensorFlow，ONNX，Caffe支持CNN，RNN，DNN 等支持卷积、激活、单元操作（加法、乘法、最大值、最小值）、池化（最小值、最大值、平均值）、归一化、反卷积无损权重数据压缩灵活比特深度支持：灵活的输入输出和中间数据位深度，4~16位带宽缩减 |
AI 计算引擎-FCE | 支持点积算法的特征加速器支持从128 到256 多特征尺寸，步进32支持有符号和无符号INT4/INT8 特征值支持库比较暂停功能支持库数据、目标向量和扰乱向量的大端和小端模式转换支持基础数据库的异或扰乱预处理百万人脸底库比对50ms |
DSP | 支持两路独立DSP 核，主频1GHz支持256 个8x8 MAC支持16 个单精度VFPU支持图像直方图统计32KB 指令Cache2 个128KB 数据RAM |
视频VI接口 | 1 路4-lanes 和2 路2-lanes MIPI CSI-2 输入，每lane 支持2.5Gbit/s2 路2-lanes MIPI CSI-2 可以拼接成1 路4-lanes MIPI CSI-23 路MIPI 输入可以映射到2 个ISP 上或DMA 上支持RAW6，RAW7，RAW8，RAW10，RAW12 输入格式4-lanes MIPI CSI 支持最大13M sensor 输入2-lanes MIPI CSI 支持最大5M sensor 输入支持对单曝光sensor 的低成本HDR 算法处理 |
视频VO接口 | 16-/24-bit RGB 数字接口输出，最高支持1080p@30fps2 路4-lanes MIPI DSI 输出，每lane 支持2.5Gbit/sHDMI 接口* 支持HDMI 2.0，向后兼容HDMI 1.4* 最高支持1080p@120fps，4Kx2K@60fps* 输入参考时钟13.5MHz 到600MHz* 最高总带宽18Gbps* 支持8 声道音频输出* 支持CEC（Consumer Electronics Control）* 支持HPD（Hot Plug Detection）* 支持HDCP 1.4 |
图像信号处理器 | 支持两路独立ISP 处理支持RAW 8~16 位输入，支持IR 10 位/YUV420 8 位/RGB888 输出支持RGB Bayer/RGB IR pattern 4x4 输入处理支持最高13M 像素输入(12M 像素处理)支持LSC 和DPC支持3A(AE,AWB,AF)算法支持2D/3D 图像降噪和图像锐化支持颜色增强，高亮抑制，背光补偿，伽马校正等支持抗闪烁支持鱼眼校正支持HDR 和WDR |
视频解码器 | 支持H.264 BP/MP/HP@level 5.1 解码，最大4K 分辨率支持H.265/HEVC Main Profile@level 5.1 解码，最大4K 分辨率支持VP9 Profile-2 解码，最大4K 分辨率支持AVS2.0 解码，最大4K 分辨率VP6/7/8/AVS/AVS+/VC1/MPEG4 解码，最大1920x1080 分辨率解码性能最大4K@75fps支持多路编码和多路解码，并支持编解码同时进行JPEG 编解码 |
视频编码器 | 支持H.264 BP/MP/HP@level4.2 编码，最大4K 分辨率支持H.265/HEVC Main Profile 编码，最大4K 分辨率仅支持I 帧和P 帧，不支持B 帧编码性能最大4K@40fps支持多路编码和多路解码，并支持编解码同时进行JPEG 编解码 |
2D 图形加速器 | 2D 操作多源混叠支持YUV 格式矩形操作/清除/位块传送：4 pixel/cycle |
图像处理单元 | 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 图形渲染，支持多个分片同时处理可编程的高质量抗混叠支持和NNA 的AI 协同先进的DMA 操作，降低主CPU 负载压缩纹理编码无损数据压缩固件执行专用处理器 |
显示处理单元 | 支持双路视频显示，一路接HDMI 接口，分辨率4K@30fps，一路接MIPI DSI 接口，分辨率1080p@60fps两路显示共支持6 层叠加，两路显示层数可灵活配置支持旋转和缩放视频时序产生滤波和缩放垂直和水平缩放可编程滤波硬件光标 |
音频接口 | 支持1 个8 通道I2S 接外部CODEC 音频输入，最高384kbps支持3 个2 通道I2S/PCM 接外部CODEC 或蓝牙语音支持低功耗VAD支持8 路PDM 数据对接外部DMIC支持8 路TDM/PCM 输入支持2 个SPDIF-IN/OUT，支持采样率32/44.1/48/88.2/96/192kHz |
音频处理器 | C906 单核处理器* 主频500~800MHz* RV64IMA[FD]C[V]指令架构* 5 级单发按序执行流水线* 一级哈佛结构的指令和数据缓存，大小为32KB，缓存行为64B* Sv39 内存管理单元，实现虚实地址转换与内存管理* 支持AXI4.0 128 位Master 接口* 支持核内中断CLINT 和中断控制器PLIC* 可配置的浮点单元和矢量单元* SIMD128 处理单元 |
安全引擎 | TEE+REE 两层安全体系架构支持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硬件随机数发生器 |
基于硬件的隔离机制支持安全启动内置Sensor 为安全电路提供物理防护 | |
存储接口 | 片内存储: BootROM：128KB,共享SRAM：1.5MB片外存储:* 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 |
外设接口 | GMAC* 支持2 路千兆以太网* 支持10/100/1000Mbps 数据传输率RGMII 接口USB 支持一路USB 3.0 DRD，可作为主机或设备，兼容USB 2.0UART 支持8 路UART* 1 路带流控UART，最高速率4Mbps* 3 路支持红外UARTI2CISO7816GPIOSAR-ADCPWMPVT SensorEFUSE |
初步体验
屏幕显示效果：
板子有一个MicroHDMI接口，可以通过"MicroHDMI" 转HDMI接入HDMI屏幕。BeagleV-Ahead图像性能很强，可以支持输出4K/60Fps图像，可以兼容 4K/60FPS的显示器设备
HDMI屏幕显示效果如下：
串口调试：
BeagleV-Ahead把UART接口引到了2.54mm排针上，接上一个 USB转TTL串口模块，就可以以命令行方式来操作板子了。它位于P8母座一侧，是一个6Pin排针，我们只需使用使用2.54杜邦线连接RX、TX、GND 三个引脚即可使用串口。
开机启动日志：
串口终端登录：
网线测试：
BeagleV-Ahead不仅提供无线网络能力，针对更快、更稳定的网络要求，也提供了 RJ45有线网络接口。BeagleV-Ahead 的正面板载了一颗 RTL8211F RGMII 千兆以太网PHY芯片。
网络测试：
总结
- BeagleV-Ahead板子的感觉很小巧，口袋板子。
- TH1520提供了丰富的接口，BeagleV-Ahead板子基本把所有接口引出来了
- 板子也存在几点不好的：① USB接口不常见，如果需要连接鼠标等，需要购买microb转USB-A转接口，②目前的固件，显示很卡，可能GPU没有完全适配好导致的。
本文分享自 Rice 嵌入式开发技术分享 微信公众号，前往查看
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