Entwicklerboard Forgix: Raspberry Pi RP2354 trifft auf FPGA

Forgix ist ein 50-Dollar-Entwicklungsboard, das sich mit Steckplatinen kombinieren lässt und den Mikrocontroller Raspberry Pi RP2354 mit einem FPGA vereint, um Hardware-Flexibilität zu bieten.

Eine der nützlichsten Funktionen der Raspberry-Pi-Mikrocontroller ist ihr programmierbarer Ein-/Ausgang (PIO). Mittels PIO können Anwender benutzerdefinierte Schnittstellen auf Hardware-Ebene für zeitkritische Applikationen wie die Ansteuerung von Hochgeschwindigkeits-LEDs erstellen. Dies ist besonders praktisch, wenn ein Hauptprozessor für die Verarbeitung der Anwendungslogik freizuhalten ist.

So nützlich PIO-Blöcke auch sind, ihre Möglichkeiten sind doch recht begrenzt. Wenn Nutzer komplexere Schnittstellen auf Hardware-Ebene entwickeln müssen, ist ein FPGA die richtige Wahl. Das Entwicklungsboard Forgix von Adiuvo Engineering vereint das Beste aus beiden Welten: einen Raspberry-Pi-Mikrocontroller und ein FPGA. Mit dieser Plattform können Entwickler komplexe Geräte erstellen.

Das Beste aus beiden Welten

Das Board kombiniert den Raspberry Pi RP2354 mit einem Efinix-Trion-T8F49-FPGA, der 7.384 Logikelemente enthält, und Entwicklern damit zwei unterschiedliche Rechenkerne auf einem einzigen Board bietet. Der RP2354 übernimmt mit seinen beiden Arm-Cortex-M33-Kernen traditionelle Firmware-Aufgaben, während das FPGA so konfiguriert werden kann, dass es benutzerdefinierte digitale Hardware, Hochgeschwindigkeits-Signalverarbeitungspipelines oder spezialisierte Peripheriegeräte implementiert, die mit Software allein nur schwer oder gar nicht zu realisieren wären.

Forgix folgt einem Teensy-kompatiblen Formfaktor, der klein genug ist, um auf ein Steckbrett oder in Embedded-Projekte mit begrenztem Platzangebot zu passen. Die Platine stellt zudem die Standardschnittstellen des RP2354 bereit, darunter SPI, I2C, UART, USB 1.1 und ADC, was die Integration mit Sensoren, Displays und anderen Peripheriegeräten erleichtert.

Der Mikrocontroller Raspberry Pi RP2354 verfügt über 520-KB-On-Chip-SRAM. Ein externer QSPI-PSRAM-Chip bietet zusätzlichen Speicher für Anwendungen, die mehr Arbeitsspeicher benötigen. Zu den integrierten Funktionen gehören ein USB-C-Anschluss für Stromversorgung und Programmierung, eine adressierbare RGB-LED zur Statusanzeige, ein Benutzer-Drucktaster und ein Tag-Connect-SWD-Header für das Hardware-Debugging.

Direktes Laden des Bitstreams

Anstatt spezielle Programmierhardware zu erfordern, hat Adiuvo Engineering ein Open-Source-Dienstprogramm namens „Forge FPGA Loader“ entwickelt. Ein Python-basiertes GUI- oder Befehlszeilentool überträgt von Efinity generierte FPGA-Bitstreams über eine serielle USB-Verbindung an den RP2354, der die Daten dann direkt über SPI an das FPGA weiterleitet.

Da der Bitstrom direkt durch den Mikrocontroller geleitet wird, anstatt zunächst vollständig im RAM gespeichert zu werden, schränkt die Speicherkapazität des RP2354 die FPGA-Konfiguration nicht ein. Größere FPGA-Images können geladen werden, ohne wertvollen Anwendungsspeicher zu beanspruchen, was die Entwicklung erheblich vereinfacht.

Mit einem Preis von 50 US-Dollar senkt Forgix die Einstiegshürde für Experimente mit FPGA-basiertem Hardware-Design. Anstatt sich zwischen der Flexibilität eines Mikrocontrollers und der Leistung programmierbarer Logik entscheiden zu müssen, können Entwickler beides auf einer einzigen, für Steckplatinen geeigneten Plattform kombinieren. Forgix-Boards sind ab sofort erhältlich. (mk)

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