概述

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VS680是一款高性能的片上多媒体系统(SoC),用于新一代智能显示器消费类物联网设备,结合了增强人工智能功能的智能扬声器/本地触摸显示器。这款SoC的目标是将传感、视频和音频领域的边缘应用结合到单个消费设备中。为了实现边缘计算AI应用,它集成了一个高性能神经网络处理单元(NPU),支持每秒数万亿次 操作。 该款SoC附带了NPU工具包,使客户能够为视频、视觉和音频AI构建优化的ML/AI应用程序。集成的MIPI-CSI2和ISP为基于边缘的视觉推理提供相机输入,最大限度地减少对外部组件的需求。远场语音和关键词检测算法提供基于边缘的语音处理。VS680集成了高性能四核CPU子系统以及最新一代GPU 、超高清视频编解码器处理器、显示管道和安全处理器,以实现具有内容保护功能的强大视频/音频应用程序核心。这种高性能设备经过优化,可将功耗和散热降至最低,使制造商能够保持较小的外形尺寸。

优势

  • 安全, 一流的人工智能性能

  • 使人工智能的快速开发、移植和优化成为可能。

  • 内部集成的ISP适用于支持摄像头的高级用例

应用

  • 智慧显示器

  • 回音壁

  • 多摄像头平台

  • 机顶盒及直播设备

特性

CPU

  • 四核 Arm® Cortex® A73处理器,带安全扩展。

  • 每个CPU最高可达 2.1 GHz,提供高达 40000 DMIPS

    • 支持功率门控单个核心以及动态电压和频率调节

  • 每个处理器都有 64KB指令缓存和 32KB数据缓存。

  • 每个处理器都有专用的 Arm NEON™技术/VFPU

    • 32个128位 SIMD寄存器,加密指令。

  • 1 MB共享二级缓存。

  • Arm CoreSight™ 技术兼容的调试接口,带4KB跟踪缓冲区。

  • TrustZone® 技术。

  • 支持标准工具链(ARM、GNU)。

存储器接口

  • DRAM 控制器

    • 64位 LPDDR4/LPDDR4x-3733

    • 支持可选的32位DDR配置。

    • 支持最高4 GB的内存空间。

    • 支持事务乱序发布,以最大限度地提高DRAM利用率。

    • 安全控制。

  • eMMC 5.1 控制器

    • x1, x4 or x8位 接口

神经处理单元(NPU)

  • 专门为本地化神经网络/机器学习应用程序设计的硬件。

    • 最高 6.75 TOPs (INT 8)

    • 最高 1.69 TOPs (INT 16)

  • 支持多个DNN框架,并通过NPU工具包优化 TensorFlow™ Lite推理。

多标准视频解码

  • 视频解码

    • AV1 Main Profile (8位或10位, YUV 4:2:0) 2160p60

    • H.265 main 8位和10位 (ITU-R BT.2020)

    • VP9 Profiles 0和2 (8位或10位, YUV 4:2:2)

    • H.264 Baseline, Main 和 High Profiles; MVC (多视图视频编码)

    • MPEG-2 Simple 和 Main Profiles

    • VP8

  • 灵活支持PIP(2160p60/2160p60)和多视图(1 x 2160p60和3 x 1080p60)。

  • 支持单流2160p H.265/VP9解码,最高90-100帧/秒。

  • 支持高达1080p120的单流解码。

  • 静止图像 - H.264、MPEG2 I 图像解码。

多标准视频编码/转码

  • 最多支持两个流编码:

    • 1080p60: H.264 or VP8 (每条流)

  • 支持同时进行2160p60解码和1080p60转码。

音频解码/处理

  • 远场语音(FFV)和关键词检测。

  • 支持麦克风输入处理。

  • 支持各种格式的音频解压缩。

  • 音频后处理。

二维和三维图形

  • 基于GPU的图形引擎(Imagination™ PowerVR™ 系列 9XE GE9920):

    • HDR-enabled。

    • 包括几何体着色器和镶嵌着色器。

    • 支持 OpenGL® ES™ 1.1/2.0/3.0/3.1/3.2/ DirectFB/OpenCL™ 1.2 / Vulkan® 1.1。

    • 支持Android扩展包。

    • 分辨率高达3840x2160。

    • 支持3D。

    • 5.6 G像素/秒。

    • 200 M多边形/秒。

    • 89.6个16位GFLOPS,44.8个32位GFLOPS。

QDEO™ 视频/图形显示管道

  • 两条独立的显示器输出路径:

    • 显示路径 #1:

      • MP/GFX0(或PIP)/GFX1叠加后的输出。

      • 通过HDMI Tx(高达2160p60)/DSI(高达21.60p30)输出。

      • 支持伽玛校正和低延迟模式(适用于源/汇设备)。

    • 显示路径 #2:

      • GFX0(或PIP)/GFPX/GFX2选择的输出。

      • 仅通过DSI输出1080p60。

      • 支持伽玛校正。

    • MP:

      • Dolby Vision™ (仅限源) / HDR10+ (仅限源) / HDR10 / HLG。

      • SDR和HDR之间的任何转换(HDR10、HLG)。

      • 缩放。

      • 细节和边缘增强。

      • 肤色检测。

      • 亮度过渡增强。

      • 色度过渡增强。

      • 自适应对比度增强。

      • 智能色彩重映射器(色度增强)。

        • 90/180/270 旋转。

      • 水平和垂直翻转。

      • 压缩失真抑制。

      • 局部调光。

      • 伽玛校正。

    • GFX0(或 PIP)/GFX1: 支持 Dolby Vision™

      • 仅按比例放大。

      • SDR和HDR之间的任何转换(HDR10、HLG)。

    • GFX2:

      • 仅按比例放大。

    • 离线视频管道(OVP):

      • 离线影像解交错器

      • 离线缩放器(缩小和放大)

安全

  • 250MHz Secure CPU (Arm Cortex®-M3)。

  • 使用eMMC和 SPI NOR Flash的RSA数字签名验证进行安全引导。

  • 片上32Kbit OTP。

  • 真随机数生成器。

  • DRM 引擎 支持:

    • AES, DES, 3DES, RSA, ECC。

  • 支持以下内容保护方案:

    • Widevine™ (Google)

    • PlayReady™ (Microsoft)

  • 通过身份验证禁用/启用JTAG。

  • 内存和I/O空间访问控制。

  • 支持DRAM加扰。

音视频输出

  • MIPI DSISM v1.2 输出:

    • 1 x 4-lane。

    • 支持最高 2160p30。

  • 1个 HDMI v2.1 输出:

    • 支持遵循 HDMI 2.1的HDR方案, 包括 HDR10+。

    • 支持最高 2160p60 YUV 4:4:4。

    • 支持高达 1080p60的12b深彩色。

    • 支持 HDCP 2.2。

    • 支持 HBR 输出。

    • 支持 CEC。

    • 支持 ARC Rx 和 eARC Rx。

    • 支持 Variable Refresh Rate (VRR)。

    • 支持 Auto Lip Sync Correction。

    • 支持 Quick Media Switching (QMS)。

    • 支持 Quick Frame Transport (QFT)。

    • 支持 Auto Low-Latency Mode (ALLM)。

  • 8通道 I2S 输出。

  • 2通道 I2S/PCM 输出 或 8通道 TDM 输出。

  • S/PDIF 输出。

音视频输入

  • MIPI CSI2SM v1.2 输入:

    • 1 x 2-lane, 1 x 4-lane。

    • 最多支持 2160p60(单摄像头)或 2 x 2160p30(双摄像头)。

    • 支持 8MP + 4MP 双传感器。

    • 内部集成ISP:

      • 最多支持双摄像头。

      • 输入像素格式:RAW(RGGB),每像素10/12位。

      • 输出像素格式:YUV420/422/444,8/10位;RGB444,8/10位;RAW,10/12位。

  • 1个 HDMI v2.1 输入:

    • 支持 HDR10 和 HLG。

    • 支持最高 2160p60 YUV 4:4:4。

    • 支持高达 1080p60 的12b深彩色。

    • 支持HDCP 2.2。

    • 支持 HBR 音频输入。

    • 支持 CEC。

    • 支持动态 HDR Metadata 功能 / HDR10+。

    • 支持可变刷新率(VRR)。

    • 支持 Auto Lip Sync Correction。

    • 支持 Quick Media Switching (QMS)。

    • 支持 Quick Frame Transport (QFT)。

    • 支持 Auto Low-Latency Mode (ALLM)。

  • 8通道 I2S。

  • 2通道 I2S/PCM 输入或 8通道 TDM 输入。

  • 4 个 2通道 PDM (麦克风) 输入。

  • S/PDIF 输入。

待机模式系统管理器

  • 25MHz Arm® Cortex®-M3 (ARMv7-M 兼容)。

  • 128KB TCM 用于指令/数据,4KB安全RAM。

  • 带有前面板控制I/O、ADC、SPI、UART、温度传感器和唤醒事件逻辑的独立供电区。

  • 多个GPIO处于待机模式。

  • Always-on 电源域 支持系统唤醒功能:

    • Wake-on-Voice

    • Wake-on-LAN

    • Wake-on-CEC

    • IR remote

    • Front-panel key presses through ADC or GPIO

    • Wake-on-Wi-Fi through GPIO

    • Wake-on-Bluetooth® through GPIO

    • ZigBee through GPIO

    • Timer

外设

  • 1个 dual-lane PCI Express® 2.0 root complex。

  • 1个千兆以太网MAC:

    • RGMII接口,用于连接到外部千兆以太网PHY或G.hn。

  • 1个 USB 3.0 host 接口。

  • 1个 USB 2.0 On-The-Go (OTG) 接口。

  • 1个SDIO 3.01 host接口,高达200 MHz。

  • 4条 TWSI 2-wire 总线 (I2C兼容)。

  • 2个高速 UART 接口。

  • 2个低速 UART 接口(在Always-on电源域中)。

  • 2个 SPI 接口(其中1个带有 DMA)。

  • 32位管脚复用的备用域 GPIO。

  • 96位管脚复用的标准模式 GPIO。

  • 4个 PWM。

  • 单通道100KHz前面板ADC。

  • IR接收器输入。

  • 2个片上温度传感器。

电源、封装和布局

  • 满载功耗:待定。

  • 封装: 17mm x 17mm FCBGA, 球距 0.4mm:

    • Ball pattern支持标准的 PCB fab 规则(无需HDI规则)。

VS680 高级框图

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图 1. VS680 高级框图

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