Системный модуль ACU2CG

Системный модуль ACU2CG (производитель — Alinx) построен на SoC Xilinx Zynq UltraScale+: в едином кристалле объединены процессорная подсистема (ARM Cortex‑A53 + Cortex‑R5) и FPGA‑архитектура UltraScale. Это даёт возможность разделять задачи: на ARM запускать ОС, сетевой стек, интерфейс пользователя, а на FPGA реализовывать высокоскоростные интерфейсы, конвейеры обработки, аппаратные ускорители и детерминированные контроллеры.

По сравнению с модулями на Zynq‑7000 (AC7021B) ACU2CG заметно мощнее: более быстрые ядра, больше ресурсов FPGA, поддержка высокоскоростных трансиверов и FMC HPC, более современная память DDR4. По сравнению с ARM‑SOM без FPGA (P100 на RK3568) модуль даёт полноценную программируемую логику и жёсткую детерминированность, а по сравнению с промышленными x86‑решениями (P200) — возможность аппаратной реализации протоколов и обработки потоков данных прямо в FPGA.

В отличие от «коробочных» отладочных плат ACU2CG часто поставляется как компактный модуль (SOM/Mezzanine) под установку на несущую плату (Carrier Board). Это удобно для встраивания в конечные изделия, а также для обучения проектированию систем на современных Zynq UltraScale+. Для образовательных целей модуль ценен тем, что позволяет осваивать PS/PL‑архитектуру, AXI‑интерконнекты, высокоскоростные интерфейсы и аппаратные ускорители на актуальной платформе.

Основное преимущество ACU2CG — высокая производительность и гибкость: модуль содержит критичную электронику (SoC, память, тактирование, питание), а интерфейсы и специфическую периферию выносят на Carrier Board, что ускоряет разработку и упрощает серийное внедрение.

Основные преимущества
Гибридная архитектура ARM + FPGA нового поколения. Процессорная подсистема и программируемая логика в одном кристалле с высокой пропускной способностью AXI.
Высокая производительность. ARM Cortex‑A53 (для ОС и приложений) и Cortex‑R5 (для детерминированных задач) плюс FPGA UltraScale с большим числом LUT/DSP/BRAM.
Развитая высокоскоростная периферия. Поддержка FMC HPC (High‑Pin‑Count) для модулей с трансиверами, высокоскоростными АЦП/ЦАП, сетевыми интерфейсами.
Современная память. DDR4 4 ГБ с высокой пропускной способностью для буферизации потоков и тяжёлых вычислений.
Гибкость интеграции. Форм‑фактор SOM/Mezzanine и стандартные интерфейсы позволяют встраивать модуль в собственные изделия.
Поддержка актуальных инструментов. Vivado, Vitis, PetaLinux, готовые BSP и референсные проекты для Zynq UltraScale+.
Широкий спектр задач. От прототипирования до серийных изделий: высокоскоростные интерфейсы, ЦОС, аппаратные ускорители, детерминированное управление. 

Технические характеристики

Параметр	Значение
Производитель	Alinx
Модель	ACU2CG
SoC FPGA	Xilinx Zynq UltraScale+ ZU3EG (ARM Cortex‑A53 + Cortex‑R5 + FPGA UltraScale)
Процессорная подсистема	Cortex‑A53 (ОС, приложения), Cortex‑R5 (жёсткая детерминированность)
FPGA‑часть	Архитектура UltraScale: большой объём LUT, триггеров, BRAM, DSP‑блоков
Память	DDR4 4 ГБ
Интерфейсы	Gigabit Ethernet, HDMI, USB, JTAG, MIO/PS‑IO (GPIO, I2C, SPI, UART), PL‑IO, FMC HPC
Видео/мультимедиа	HDMI‑выход, аппаратная предобработка в FPGA (при реализации IP‑ядер)
Питание	Через несущую плату (напряжения определяются Carrier Board)
Форм‑фактор	SOM/Mezzanine (под установку на Carrier Board)
Температурный диапазон	0…+70 °C (коммерческое исполнение)
Совместимые инструменты	Vivado, Vitis, SDK, PetaLinux, BSP, IP‑ядра, референсные дизайны
Особенности	AXI‑мост между PS и PL, загрузка с QSPI/SD/eMMC, поддержка Bare‑Metal и Linux, JTAG‑отладка, FMC HPC для высокоскоростных модулей

Области применения
Высокоскоростные интерфейсы и трансиверы. Реализация протоколов, аппаратных контроллеров, буферизации и сериализации данных.
Цифровая обработка сигналов и ЦОС. Фильтры, БПФ, корреляция, спектральный анализ, аппаратное ускорение.
Аппаратные ускорители. Вычисления в FPGA для задач ИИ, линейной алгебры, кодирования/декодирования.
Детерминированное управление и РВ‑задачи. Жёсткие временные требования на Cortex‑R5 и FPGA, синхронизация, генерация сигналов.
Прототипирование и отладка сложных систем. Проверка концепций, интеграция с FMC‑модулями (АЦП/ЦАП, трансиверы, сетевые карты).
Учебные стенды и лабораторные работы. Освоение Zynq UltraScale+, AXI, высокоскоростных интерфейсов, проектирования ускорителей.
Встраиваемые системы с высокой производительностью. Системы сбора данных, анализа потоков, управления, где важны и ОС, и аппаратная логика.

Поддержка и интеграция
Модуль рассчитан на установку на несущую плату:
Vivado. Для проектирования логики FPGA (PL), настройки IP‑ядер, трассировки, временных диаграмм, работы с FMC HPC и высокоскоростными сигналами.
Vitis. Для разработки ПО для ARM (PS), драйверов, встраиваемой ОС, приложений, включая задачи на Cortex‑R5.
PetaLinux. Для сборки и загрузки Linux на ARM, настройки устройств и драйверов.
AXI‑интерфейсы и мосты. Для обмена данными между PS и PL с минимальной задержкой и высокой пропускной способностью.
IP‑ядра и референсные дизайны. Готовые блоки для Ethernet, USB, HDMI, тактирования, трансиверов, FMC‑контроллеров.
Средства отладки. JTAG (для PS и PL), встроенные логические анализаторы, трассировка сигналов, профилирование задержек и производительности.
Документация и BSP. Схемы, распиновки, рекомендации по подключению, примеры загрузки ОС, инициализации периферии и базовых проектов.
Для старта достаточно установить модуль на несущую плату, подключить питание, монитор (HDMI), клавиатуру/мышь (USB), сеть (Ethernet), установить Vivado и Vitis, загрузить референсный образ PetaLinux или Bare‑Metal проект и проверить базовые сценарии: инициализацию интерфейсов, обмен данными по Ethernet/USB, простую обработку в FPGA и передачу результатов на ARM, вывод тестового изображения на HDMI.

Комплект поставки (стандартный)
В стандартный комплект входят:
модуль ACU2CG;
крепёжные элементы (при наличии);
документация (руководство пользователя, схема, распиновка, рекомендации по подключению и отладке);
гарантийные и сопроводительные документы;
демо‑проекты и примеры кода (Vivado‑проекты, Vitis‑приложения, скрипты инициализации, примеры обмена по Ethernet/USB/HDMI, взаимодействия PS–PL, работы с FMC HPC).
Несущая плата (Carrier Board), кабели (HDMI, Ethernet, USB), накопители (SD, eMMC), осциллограф, логический анализатор, хост‑ПК с ПО в комплект не входят.

Дополнительные аксессуары для полноценной работы
Несущая плата с FMC HPC. Для установки модуля и разводки интерфейсов, особенно для подключения высокоскоростных FMC‑модулей.
Хост‑ПК с Vivado и Vitis. Для разработки, моделирования и отладки проектов на Zynq UltraScale+.
HDMI‑кабель и монитор. Для проверки мультимедийных сценариев и вывода изображения.
Ethernet‑кабель. Для сетевых тестов и удалённой отладки.
Накопитель (SD‑карта, eMMC). Для загрузки ОС, хранения образов и данных.
Осциллограф и логический анализатор. Для контроля сигналов, проверки временных диаграмм, диагностики ошибок и измерения задержек на высокоскоростных линиях.
Кабели и адаптеры. USB‑адаптеры, переходники для GPIO при необходимости.
Источник питания. Если не используется штатный на несущей плате.
FMC‑модули. Для расширения функционала: высокоскоростные АЦП/ЦАП, трансиверы, сетевые интерфейсы, RF‑модули.

Почему стоит использовать ACU2CG для прототипирования и обучения
ACU2CG даёт современную гибридную платформу в компактном форм‑факторе: не нужно проектировать базовую электронику, чтобы сразу начать отладку взаимодействия ARM и FPGA на архитектуре Zynq UltraScale+. По сравнению с «большими» отладочными платами модуль удобен для встраивания и перехода к реальному изделию; по сравнению с простыми МК‑модулями — даёт полноценную ОС и аппаратную обработку с высокой производительностью. Для инженеров это быстрый старт и проверка концепции без лишних затрат; для преподавателей и студентов — понятный инструмент для освоения современной архитектуры Zynq UltraScale+, AXI‑интерконнекта, драйверов и гибридных систем.