Системный модуль K401

Системный модуль K401 построен на чипе PG2K400 серии Kosmo‑2 — это высокопроизводительная платформа для встраиваемых решений, где критичны пропускная способность и параллельная обработка. В отличие от Zynq‑решений (вроде P390), здесь акцент смещён на мощные высокоскоростные интерфейсы (в первую очередь PCIe Gen3×8) и большую пропускную способность памяти.

По сравнению с SoM‑модулями на Zynq K401 даёт более широкие возможности по подключению ускорителей, NVMe, высокоскоростных сетевых карт и видеоинтерфейсов за счёт 8 пар приёмопередатчиков HSSTHP. По сравнению с простыми процессорными модулями K401 сохраняет гибкость за счёт архитектуры SOPC (System on Programmable Chip) и пригоден для задач, где нужны и вычисления, и аппаратная акселерация. По сравнению с дискретными сборками K401 поставляется как законченное изделие с проверенными характеристиками, распиновками и референсными проектами.

Основное преимущество K401 — высокая пропускная способность интерфейсов в промышленном исполнении: модуль удобен, когда нужно быстро интегрировать мощное ядро с PCIe‑периферией, не проектируя сложную трассировку самостоятельно.

Основные преимущества
Высокая пропускная способность PCIe. Поддержка PCIe Gen3×8 через 8 пар HSSTHP позволяет подключать NVMe‑накопители, ускорители, сетевые карты 10/25/40 Гбит/с и видеоинтерфейсы с минимальными задержками.
Современная память. 4 ГБ DDR4 обеспечивает высокую пропускную способность для видеообработки, буферизации потоков и алгоритмов с интенсивным доступом к памяти.
Гибкие варианты хранения. eMMC 8 ГБ для ОС и данных плюс двойная флэш‑память OSPI/QSPI (256 МБ + 128 МБ) для загрузчиков, прошивок и быстрого старта.
Промышленное исполнение. Диапазон −40…+85 °C и надёжная компоновка подходят для жёстких условий эксплуатации.
Компактный форм‑фактор SoM. Модуль рассчитан на установку на несущую плату, что ускоряет разработку конечных устройств и повышает повторяемость сборки.
Зрелая поддержка разработки. Готовые BSP, референсные проекты и документация упрощают старт и снижают риски при интеграции.
Параллельная обработка и акселерация. Архитектура Kosmo‑2 (SOPC) позволяет совмещать программные алгоритмы и аппаратные ускорители на одном кристалле. 

Технические характеристики

Параметр	Значение
Производитель	PangoMicro
Модель	K401
Система на кристалле	PG2K400 (серия Kosmo‑2, SOPC)
Память	4 ГБ DDR4 SDRAM
Накопитель	eMMC 8 ГБ
Флэш‑память	OSPI 256 МБ + QSPI 128 МБ
Интерфейсы	PCIe Gen3×8 (через 8 пар HSSTHP), GPIO, I2C, SPI, UART и др.
Форм‑фактор	SoM (для установки на несущую плату)
Питание	Типовое 12 В DC (стабилизированные напряжения формируются на модуле/плате)
Температурный диапазон	−40…+85 °C (промышленное исполнение)
Особенности	Высокая пропускная способность PCIe, двойная флэш‑память, поддержка высокоскоростной периферии, SOPC‑архитектура, совместимость с референсными BSP

Области применения
Промышленные системы управления и автоматизации. Высокоскоростной сбор и обработка данных с распределённых модулей, интеграция с полевыми шинами и сетевыми интерфейсами через PCIe.
Видеообработка и мультимедийные системы. Буферизация видеопотоков, аппаратная акселерация, вывод на несколько дисплеев, работа с высокоскоростными камерами.
Системы хранения и высокоскоростной передачи данных. Подключение NVMe‑массивов, RAID‑контроллеров, сетевых карт 10–40 Гбит/с для создания компактных шлюзов и серверов.
Встраиваемые вычислители с ускорителями. Интеграция с FPGA/GPU‑ускорителями, сетевыми адаптерами и специализированными картами через PCIe для задач ИИ, компьютерного зрения и цифровой обработки.
Транспорт и спецтехника. Работа в широком температурном диапазоне, устойчивость к вибрациям, высокая пропускная способность для бортовых систем.
Учебные и исследовательские стенды. Изучение SOPC‑архитектур, PCIe, высокоскоростной памяти и принципов акселерации вычислений.
Серийные устройства. Использование K401 как готового ядра изделия для сокращения сроков разработки и повышения повторяемости.

Поддержка и интеграция
Модуль K401 рассчитан на разработку с использованием типовых средств проектирования и BSP:
BSP и референсные проекты. Готовые пакеты поддержки плат, примеры инициализации памяти, работы с PCIe, eMMC и флэш‑памятью.
Средства отладки. Логический анализатор, контрольные точки, временные диаграммы, анализ задержек и пропускной способности PCIe.
Документация. Схемы, распиновки разъёмов, рекомендации по согласованию линий, примеры сценариев тестирования и инициализации.
Инструменты разработки. Стандартные среды для компиляции, загрузки образов и отладки приложений под целевую архитектуру.
Для старта нужно: спроектировать несущую плату (или использовать референсную), подать питание, подключить интерфейсы, загрузить образ ОС и референсный проект, проверить базовые сценарии (запуск ОС, доступ к памяти и накопителям, инициализация PCIe).

Комплект поставки (стандартный)
В стандартный комплект входят:
системный модуль K401;
крепёжные элементы (при наличии);
документация (руководство пользователя, схема, распиновки, рекомендации по подключению и отладке);
гарантийные и сопроводительные документы;
демо‑проекты и примеры кода (BSP, примеры инициализации, работы с PCIe, памятью и накопителями).
Несущая плата, блок питания, кабели, измерительные приборы, ПК для разработки в комплект не входят.

Дополнительные аксессуары для полноценной работы
Несущая плата (carrier board). Либо референсная, либо собственная разработка под требуемые разъёмы и интерфейсы.
Блок питания 12 В. Стабильный источник с запасом по току.
Кабели и адаптеры. PCIe‑кабели, SATA/M.2/NVMe‑адаптеры, переходники для отладки, Ethernet‑кабели.
Хост‑ПК для разработки. Для компиляции, отладки и загрузки образов.
Измерительные приборы. Осциллограф, логический анализатор — для проверки сигналов и временных диаграмм высокоскоростных линий.

Почему стоит использовать K401 для разработки и серийных изделий
K401 позволяет вынести в готовый модуль высокопроизводительное ядро с мощной PCIe‑подсистемой, современной памятью и несколькими типами флэш‑памяти, сосредоточившись на разработке несущей платы и внешних интерфейсов. Для инженеров это способ ускорить вывод изделия на рынок и повысить повторяемость сборки. Для разработчиков встраиваемых систем K401 удобен как готовое ядро для задач с высокой пропускной способностью (видео, хранение, сетевые шлюзы, ускорители). Для преподавателей и студентов модуль полезен для изучения SOPC‑архитектур, PCIe и принципов высокоскоростной передачи данных.