Системный модуль ACU3EG

ACU3EG (производитель — Alinx) — это модуль типа System‑on‑Module (SoM) на базе гетерогенного SoC Xilinx Zynq UltraScale+ (XCZU3EG). В одном кристалле объединены процессорная подсистема (PS) с ARM‑ядрами и программируемая логика (PL) — это позволяет гибко распределять задачи: ОС, сетевые стеки и высокоуровневую логику выполнять на процессоре, а детерминированные контуры, потоковую обработку и аппаратные ускорители реализовывать в FPGA.

Ключевое отличие ACU3EG от похожих модулей (вроде M3EG) — двойная память DDR4: 4 ГБ на стороне PS (64‑битная шина) и 1 ГБ на стороне PL (16‑битная шина). Это даёт повышенную пропускную способность для процессорной подсистемы и отдельный высокоскоростной буфер для FPGA‑конвейеров — удобно для задач с интенсивным обменом данными между PS и PL, например, для захвата и обработки видеопотока или высокочастотной телеметрии.

По сравнению с «чистыми» FPGA‑модулями ACU3EG даёт готовую вычислительную платформу с памятью, накопителем и интерфейсами — не нужно проектировать базовую плату с DDR4 и питанием. По сравнению с более простыми Zynq‑7000‑решениями модуль обеспечивает существенно больше логических ресурсов, DSP‑блоков, высокоскоростных трансиверов и современную периферию (PCIe, видеокодек, расширенные GPIO).

Основное преимущество ACU3EG — компактный SoM с балансом производительности CPU и FPGA плюс раздельной памятью для PS/PL: модуль позволяет быстро создавать встраиваемые устройства с Linux/RTOS на борту и аппаратными ускорителями в PL. Это удобно для прототипов, серийных изделий и учебных проектов, где важна скорость вывода продукта и гибкость архитектуры.

Основные преимущества
Гетерогенная архитектура PS+PL. Процессор (ARM A53/R5) и FPGA в одном кристалле: разделение задач по требованиям к детерминизму и производительности.
Двойная DDR4‑память. 4 ГБ для PS (высокая пропускная способность) и 1 ГБ для PL (отдельный буфер для FPGA‑конвейеров) — оптимально для интенсивных потоков данных.
Готовая вычислительная платформа. Встроенная память (DDR4) и накопитель (eMMC/QSPI) избавляют от необходимости проектировать сложную базовую плату.
Высокая плотность ресурсов. Достаточный объём логических ячеек, DSP и BRAM для аппаратных конвейеров, фильтров, БПФ, корреляторов и ускорителей.
Поддержка мультимедиа и видео. Встроенный кодек H.264/H.265 и GPU Mali‑400MP2 для кодирования/декодирования до 4K и простой графики.
Компактный форм‑фактор. Габариты 80×60 мм и 4 разъёма board‑to‑board позволяют интегрировать модуль в собственные платы и изделия.
Промышленное исполнение. Диапазон −40…+85 °C, надёжная компоновка, устойчивость к вибрациям и перепадам температур.
Развитая периферия. PCIe Gen2, высокоскоростные трансиверы, множество GPIO, поддержка камер и дисплеев — для сложных встраиваемых систем.

Технические характеристики

Параметр	Значение
Производитель	Alinx
Модель	ACU3EG
SoC	Xilinx Zynq UltraScale+ XCZU3EG‑1SFVC784I (16 нм FinFET+)
Процессорная подсистема (PS)	4×ARM Cortex‑A53 (до 1,3 ГГц), 2×ARM Cortex‑R5 (до 533 МГц)
Графический процессор	Mali‑400MP2
Программируемая логика (PL)	FPGA‑матрица XCZU3EG с большим количеством логических ячеек, DSP, BRAM и высокоскоростных трансиверов
Память PS	4 ГБ DDR4 SDRAM (64‑бит, до 2400 Мбит/с)
Память PL	1 ГБ DDR4 SDRAM (16‑бит, до 2133 Мбит/с)
Накопитель	8 ГБ eMMC + 32 МБ QSPI Flash
Интерфейсы	PCIe Gen2 (PS), высокоскоростные трансиверы (GTH/GTR), до 180 FPGA I/O (84 HD + 96 HP), 54 PS MIO, поддержка MIPI/камеры, дисплея, кодека H.264/H.265
Питание	12 В DC (на базовой плате)
Форм‑фактор	80×60 мм, 4 board‑to‑board разъёма
Температурный диапазон	−40…+85 °C
Особенности	SoM‑модуль, PS+PL, двойная DDR4 для PS/PL, встроенная память и накопитель, видеокодек, промышленное исполнение, компактная интеграция в собственные платы

Области применения
Машинное зрение и видеоаналитика. Аппаратная предобработка видео, детекция объектов, трекинг, классификация кадров с передачей результатов в ARM для принятия решений; раздельная память ускоряет обмен между PS и PL.
Автомобильные системы (ADAS). Детерминированная обработка данных с датчиков, аппаратные контуры управления, интеграция камер и лидаров.
Промышленные контроллеры и шлюзы. Управление оборудованием, сбор данных с полевых шин, реализация протоколов, аппаратная синхронизация и временные метки.
IoT‑устройства и встраиваемые системы. Высокопроизводительные шлюзы с Linux, аппаратными ускорителями и поддержкой множества интерфейсов.
Мультимедиа и цифровые панели. Вывод и кодирование видео до 4K, простая графика, управление дисплеями и камерами.
ИИ‑ускорители и прототипы. Реализация нейросетевых ядер в FPGA, инференс с управлением из ARM, профилирование и оптимизация.
Учебные и исследовательские проекты. Изучение гетерогенных систем, AXI‑интерконнектов, PCIe, DMA, совместной работы PS/PL и Vitis‑экосистемы.

Поддержка и интеграция
Модуль ACU3EG рассчитан на разработку в экосистеме Xilinx (AMD):
Vitis и Vivado. Проектирование PL, создание встраиваемых систем PS, генерация bitstream, временные ограничения, отладка.
Vitis AI. Поддержка квантования, профилирования и запуска нейросетей на ускорителях в PL с управлением из Linux.
IP‑блоки и референсные дизайны. Готовые ядра для PCIe, DDR4, видео, AXI‑интерконнекта между PS и PL, типовых интерфейсов и конвейеров.
Средства отладки. Встроенный логический анализатор (ILA), контрольные точки, временные диаграммы, анализ задержек и качества сигналов.
Документация. Схемы модуля, распиновка board‑to‑board, рекомендации по проектированию базовой платы, примеры проектов, BSP для загрузки Linux и RTOS.
Для старта рекомендуется установить ACU3EG на оценочную или собственную базовую плату, загрузить BSP с Linux, проверить базовые интерфейсы (Ethernet, PCIe, память), затем отработать типовые сценарии PS/PL‑взаимодействия и подключения периферийных устройств.

Комплект поставки (стандартный)
В стандартный комплект входят:
модуль ACU3EG;
крепёжные элементы (при наличии);
документация (руководство пользователя, схема модуля, распиновка выводов, рекомендации по подключению и тестированию, примеры проектов);
гарантийные и сопроводительные документы.
Базовая плата, блок питания 12 В, кабели, NVMe/накопители, камеры, дисплеи, осциллограф, логический анализатор, ПК с Vivado/Vitis в комплект не входят.

Дополнительные аксессуары для полноценной работы
Базовая плата. Плата‑носитель с разъёмами под 4 board‑to‑board коннектора, стабилизаторами питания, Ethernet, USB, слотами для периферии.
Блок питания 12 В. С запасом по току для питания модуля и периферии.
Кабели и адаптеры. HDMI/DP, USB, Ethernet для подключения монитора, ПК и сети.
Осциллограф и логический анализатор. Для контроля сигналов, проверки временных диаграмм, анализа качества DDR4 и высокоскоростных линий.
Хост‑ПК с Vivado и Vitis. Для проектирования, отладки и загрузки конфигурации FPGA и образов PS.
Периферия. Камеры, дисплеи, модули связи, платы расширения — для реализации целевых сценариев.

Почему стоит использовать ACU3EG для встраиваемых проектов
ACU3EG оптимален, когда требуется компактная, но мощная платформа с готовой памятью и накопителем, а также раздельной DDR4 для PS и PL: модуль даёт баланс между гибкостью FPGA и готовностью к запуску ОС и стеков протоколов. Для студентов и преподавателей это удобная база для изучения гетерогенных систем и Vitis AI. Для инженеров — практичное решение для прототипов и серийных встраиваемых устройств: от промышленных контроллеров до систем машинного зрения и мультимедиа.