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VML EVKアーキテクチャと機能

機能

  1. Renesas RZ/V2L エネルギー効率ビジョンAI MPU

    • RZ/V2Lプロセッサパーツ番号:R9A07G054L23GBG
    • 2× Arm Cortex-A55 @ 1.2 GHz
    • 1× Arm Cortex-M33 @ 200 MHz
    • 1× Arm Mali-G31 3D-GPU @ 500 MHz + イメージスケーリングユニット
    • DRP-AIアクセラレーター – 1 TOPS/Wクラス;Tiny YOLOv2を28 fpsで動作
    • DRP Simple ISP機械ビジョンライブラリ(最大1920×1080をサポート)
    • H.264ハードウェアビデオエンコード/デコード(1920×1080 @ 30 fps)
    • 128 KB ECC オンチップRAM
  2. XENO+ VML SOM(R2L100)– 40×40 mm、176ピンLGA

    • 2 GB DDR4-1600(ECC付き16ビットシングルチャンネル)
    • 8 GB eMMCフラッシュ(32 GBまでアップグレード可能)
    • 16 MB QSPI NORブートフラッシュ
    • 3V3、1V8、1V2、0V8レールなどを備えたオンモジュールPMIC
  3. VML EVKキャリアボード

    • 1 Gbps RGMIIイーサネットインターフェース(1× RJ45)
    • MIPI-DSIディスプレイインターフェース – 22ピンFPC + 15ピンFPCコネクタ
    • MIPI-DSIディスプレイインターフェース – 22ピンFPC + 15ピンFPCコネクタ
    • MIPI-CSI-2カメラインターフェース – 22ピンFPC + 15ピンFPCコネクタ
    • Wi-Fi / Bluetoothモジュール用M.2コネクタ
    • LTEモジュール用M.2コネクタ
    • SIMカードスロット(LTEモジュール用)
    • 1× USB 2.0ホストインターフェース(Type-A)USBカメラ用
    • 2× CAN-FDインターフェース
    • 5× 12ビットADC入力
    • 4× I2Cインターフェース
    • 5× UARTインターフェース
    • 2× SPIインターフェース
    • 2× I2Sオーディオインターフェース
    • 40ピン拡張ヘッダー
    • 10ピンSWDプログラミングコネクタ
    • JTAGコネクタ
    • USB 5V デバッグUARTインターフェース
    • TRRSオーディオジャック(ステレオ出力+マイク入力)
    • オンボードアナログマイクロフォン
    • ブートモード選択用DIPスイッチ
    • PMIC PWRON ボタンとリセットスイッチ
    • DC ジャック 12 V電源入力

ブロック図 – Renesas RZ/V2Lプロセッサ

RZ/V2Lブロック図

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図1:RZ/V2Lプロセッサブロック図

RZ/V2L SoCは以下の機能サブシステムを統合しています:

サブシステムコンポーネント / 詳細
CPUクラスター2× Arm Cortex-A55 @ 1.2 GHz(L1 I 32KB、L1 D 32KB、L1 D 32KB ECC、L3$ 256KB ECC)
リアルタイムコア1× Arm Cortex-M33 @ 200 MHz + 64 KB オンチップRAM
AIアクセラレーターDRP-AI:192 ALU/DMU @ 266 MHz + 576 MAC AI-MAC @ 400 MHz(FP16データタイプ)
3DグラフィックスArm Mali-G31 GPU
ビデオとイメージングH.264 Enc/Dec 1920×1080 @ 30fps、ISU、VCP、FCPCS、VCPL4
カメラ入力MIPI CSI-2(4レーン)+ CRUを介したパラレル入力
ディスプレイ出力MIPI DSI(4レーン)+ VSPD/DUを介したパラレル出力
メモリインターフェースDDR3L/DDR4-1600 16ビット(インラインECC付き)
ストレージSDHI/eMMC、SDHI(SDカード)、QSPI
接続性2× GbE MAC、2× USB2.0(ホスト + ファンクション)、2× CAN-FD
ペリフェラル4× I2C、5× SCIF(UARTD)、2× SPI/RSPI、8× 12ビットADC、4× SSI(I2S)
セキュリティセキュアブート、暗号エンジン、TRNG、OTP 4Kbit、JTAGディセーブル
システム16× DMAC、PLL/SSCG、割り込みコントローラー、WDT、RTC

表3:RZ/V2Lプロセッサの機能サブシステム


DRP-AIアクセラレーターコア

Dynamically Reconfigurable Processor AI(DRP-AI)は、エッジでのビジョンAI推論に最適化された、プログラム可能で高度に柔軟なハードウェアアクセラレーターです。FP16データタイプを使用し、多くの競合ソリューションが使用するINT8よりも高い精度を提供します。

DRP-AIリソース仕様最適な用途
DRP192 ALU/DMU @ 266 MHzプーリング、Softmax、活性化関数
AI-MAC576 MAC @ 400 MHz畳み込み演算
データタイプFP16INT8競合他社より高精度
効率1 TOPS/WクラスエッジAIデプロイメント;Tiny YOLOv2を28 fpsで動作

表4:DRP-AIアクセラレーター仕様


XENO+ VML SOMブロック図

XENO+ VML SOM(R2L100)は、RZ/V2Lプロセッサと必要なメモリ、電源管理、主要インターフェースをすべてコンパクトな40×40 mmのはんだ付け可能なLGAモジュールに統合しています。下図はSOM内部の接続を示しています。

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図2:XENO+ R2L100 SOMブロック図

SOMインターフェース接続外部
8ビットSD(eMMC)RZ/V2L SD0/MMC16 GB eMMCフラッシュ
16ビットDDR4RZ/V2L DDR2 GB DDR4-1600 SDRAM
QSPIRZ/V2L QSPI016 MB シリアルNORブートフラッシュ
SDインターフェースRZ/V2L SD1Wi-FiモジュールまたはSDカード
2× USB2.0RZ/V2L USBカメラまたはLTEモジュール(EVK経由)
2× I2SオーディオRZ/V2L SSIオーディオCODEC(EVK経由)
PMIC内部3V3、1V8、1V2、0V8レール
176 LGAパッドSOM境界EVKキャリアボード

VML EVKラベル図

VML EVKキャリアボードは、XENO+ VML SOMを開発・評価用の包括的なペリフェラルセットに接続します

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図3:VML EVKラベル図

EVKインターフェースブロック説明
電源入力12V DC バレルジャック → SOMとペリフェラル用オンボード電圧変換
USB 5V DBG UARTUSB to SCIF0 - デバッグコンソールとSCIFダウンロードモード
PMIC PWRON / リセットボード電源オンとハードウェアリセットボタン
DIPスイッチブートモード選択(BOOT [2:0]設定)
RJ45 Ethernet(×2)デュアル1 Gbps RGMIIギガビットイーサネットインターフェース
40ピンヘッダー汎用拡張コネクタ
MIPI-DSI(22+15 FPC)ディスプレイモジュール用デュアルFPCコネクタ
MIPI-CSI(22+15 FPC)カメラモジュール用デュアルFPCコネクタ
M.2 Wi-FiスロットWi-Fi/BTモジュール用M.2コネクタ
M.2 LTEスロットLTE携帯モジュール用M.2コネクタ
SIMスロットLTEモジュール用標準SIMカードケージ
USB Type-A(×2)カメラまたはLTE USBインターフェース用USB 2.0ホストポート
TRRSオーディオジャック3.5 mm TRRSステレオ出力+マイク入力
オンボードアナログMICオーディオキャプチャ用内蔵マイクロフォン
SWD 10ピンコネクタSWDプログラミング/デバッグヘッダー
JTAGコネクタJTAGデバッグインターフェース

VML EVKコンポーネントの位置

a. 上面コンポーネント

#リファレンス説明#リファレンス説明
1XENO+ SOMRZ/N2LXENO+ VML SOM(R2L100)11J_DSI1DSIディスプレイ用22位置FPC
2J_ETH1RJ45 1Gbpsイーサネット - ポート112J_DSI2DSIディスプレイ用15位置FPC
3J_UARTUSB 5V デバッグUARTコネクタ13J_CSI1CSIカメラ用22位置FPC
4J_EXP40ピン拡張ヘッダー14J_CSI2CSIカメラ用15位置FPC
5J_AUDIOTRRS 3.5 mmオーディオジャック15J_M2_WIFIWi-Fiモジュール用M.2コネクタ
6SW_DIPDIPスイッチ - ブートモード選択16J_M2_LTELTEモジュール用M.2コネクタ
7S_PWRPMIC PWRONボタン17J_SIMSIMカードスロット
8S_RSTリセットスイッチ18J_USBUSB Type-Aホストコネクタ
9J_SWD10ピンSWDプログラミングコネクタ19J_JTAGJTAGデバッグコネクタ
10MK1_AUDオンボードアナログMIC20J_DC12V DC電源入力ジャック

表5:VML EVKの主要コンポーネント


デバッグヘッダー、スイッチ、LED

A. USB デバッグUARTインターフェース

シリアルコンソール出力とLinuxコマンドラインアクセスのためのUSB 5V デバッグUARTインターフェースがEVKに提供されています。EVK USB DBG UARTポートから開発コンピューターにUSBケーブルを接続します。
UARTはRZ/V2LプロセッサのSCIF0に接続されています

信号方向説明
TXDTX → ホストRZ/V2Lからホストコンピューターへのデータ送信
RXDRX ← ホストホストコンピューターからRZ/V2Lへのデータ受信
GND信号グラウンド

UART設定:115200ボー、8N1、ハードウェアフロー制御なし。

B. DIPスイッチとブートモード選択

EVK上のDIPスイッチバンクはBOOT[2:0]信号を設定することでRZ/V2Lのブートモードを制御します。ブートモードはハードウェアリセットシーケンスの終了時にサンプリングされます

BOOT2BOOT1BOOT0ブートモード
000SDカードからブート(3V3)
001eMMCからブート - 1V8(デフォルト)
011QSPI NORフラッシュからブート - 1V8
101SCIFシリアルダウンロードモード

注意:

  1. BOOT0はSDカードの存在によって決まります
  2. ブートモードはDIPスイッチで制御されます

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C. プッシュボタンスイッチ

スイッチ名前機能
S_PWRPMIC PWRONボード電源オン/オフ制御 - PMIC PWRON入力に接続
S_RSTリセットRZ/V2LプロセッサとSOMのハードウェアリセット

D. ステータスLED

LED機能
PWR LED3V3電源良好インジケーター - ボードに電源が入ったときに点灯
OC LED過電流保護インジケーター - ボード電源レールで過電流状態が検出されたときに点灯

メモリリソース

VML EVKはXENO+ VML SOMを介して以下のオンボードメモリリソースを提供します:

メモリタイプインターフェースサイズ性能パーツ番号
DDR4 SDRAMDDR2 GB1600 MHz、16ビットバスMicron MT40A1G16または同等品
eMMCフラッシュSD08 GB(-32 GB)200 MHz、8ビットバス標準eMMC 5.1デバイス
QSPI NORQSPI016 MB104 MHz、4ビットバスシリアルNORブートフラッシュ
microSDスロットSD0取り外し可能ユーザー選択カードユーザーが決定

A. eMMCメモリ(パーティションサイズとプログラミング)

  • 便宜上、パーティションサイズの変更とeMMCフラッシュメモリへの新しいイメージのプログラミング手順は、このユーザーガイドドキュメントの付録に記載されています
  • microSDカードとQSPIメモリの設定とプログラミングは同様のスクリプト化されたアプローチを使用しますが、これはソフトウェアドキュメントに詳述されています

ペリフェラルデバイスとインターフェース

A. 40ピン拡張ヘッダー

EVKは40ピン拡張ヘッダー(2×20ピン、2.54 mmピッチ)を提供し、拡張ボードおよびHAT互換アドオンモジュールとのインターフェース用にGPIO、I2C、SPI、UART、電源レールを公開しています

ピン#信号機能ピン#信号機能
1VDD_3V33.3V電源レール2VCC_5V5V電源レール
3NMI_WDOG_ENNMI / ウォッチドッグイネーブル4UART1_TXDUART1送信データ
5WDTOVF_PERR_OUTウォッチドッグオーバーフロー / PERROUT6UART1_RXDUART1受信データ
7UART2_TXDUART2送信データ8SPI0_MISOSPI0マスターイン-スレーブアウト
9UART2_RXDUART2受信データ10SPI0_MOSISPI0マスターアウト-スレーブイン
11GPIO6汎用I/O12SPI0_CLKSPI0クロック
13RESET_OUT_Nシステムリセット出力(アクティブロー)14SPI0_CS0SPI0チップセレクト0
15RZ_NMIノンマスカブル割り込み16RIIC2_GP1_SCLI2Cバス2 - クロック
17CAN0_TXDCAN-FD 0送信18RIIC2_GP1_SDAI2Cバス2 - データ
19CAN0_RXDCAN-FD 0受信20I2S1_SDINI2S1シリアルデータイン
21CAN1_TXDCAN-FD 1送信22I2S1_BCLKI2S1ビットクロック
23CAN1_RXDCAN-FD 1受信24I2S1_LRCKI2S1左右クロック
25ADC_CH0ADCチャンネル026I2S1_SDOUTI2S1シリアルデータアウト
27ADC_CH1ADCチャンネル128GPIO0_IRQ0GPIO0 / IRQ入力0
29ADC_CH2ADCチャンネル230GPIO1_IRQ1GPIO1 / IRQ入力1
31ADC_CH3ADCチャンネル332SPI1_MISOSPI1マスターイン-スレーブアウト
33ADC_CH4ADCチャンネル434SPI1_MOSISPI1マスターアウト-スレーブイン
35RIIC3_GP2_SCLI2Cバス3 - クロック36SPI1_CLKSPI1クロック
37RIIC3_GP2_SDAI2Cバス3 - データ38SPI1_CS0SPI1チップセレクト0
39GNDグラウンド40GNDグラウンド

表6:40ピン拡張ヘッダーのピン配置

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B. SWD / JTAG デバッグインターフェース
EVKは2つのデバッグアクセスパスを提供します:10ピンSWDプログラミングコネクタと専用JTAGコネクタ。業界標準のデバッガープローブをサポートします。

ピンSWD信号JTAG信号方向説明
1IF_VREF (1V8)IF_VREF (1V8)入力デバッガーI/Oレベル検出のためのターゲット参照電圧
2SWDIOJTAG_TMSI/OSWDデータI/O / JTAGテストモードセレクト
3GNDGND信号グラウンド
4SWCLKJTAG_TCK入力SWDクロック / JTAGテストクロック
5GNDGND信号グラウンド
6SWOJTAG_TDO出力SWDトレース出力 / JTAGテストデータアウト
7N/CNC予約済み
8IF_TDIJTAG_TDI入力テストデータ入力
9IF_DETECTGND信号グラウンド
10IF_RSTJTAG_TRST_N入力ターゲットシステムリセット(アクティブロー)

表7:SWD/JTAGデバッガー10ピンミニヘッダー

C. USB 2.0ホストインターフェース

EVKにはUSBカメラ、LTE USBドングル、または他のUSBペリフェラルデバイスを接続するための2つのUSB 2.0 Type-Aホストコネクタが利用可能です。

USBポートコネクタ典型的な用途
USBホスト1Type-AUSBカメラ

D. MIPI-DSIディスプレイインターフェース

EVKはMIPI-DSIディスプレイモジュール用に2つのFPCコネクタを提供し、幅広いパネルタイプを接続する柔軟性を提供します。RZ/V2LからのMIPI-DSI出力は両方のコネクタにルーティングされます。

コネクタタイプピン数用途
J_DSI1FPC22ピン(4レーン)プライマリDSIディスプレイ接続
J_DSI2FPC15ピン(2レーン)代替/セカンダリDSIディスプレイ

E. MIPI-CSIカメラインターフェース

MIPI-CSI-2カメラモジュール用に2つのFPCコネクタが提供されています。EVKはMIPI CSI-2フォーマットで最大30 fpsまでの2 MPから5 MPイメージセンサーをサポートします。

コネクタタイプピン数用途
J_CSI1FPC22ピン(4レーン)プライマリCSIカメラ接続
J_CSI2FPC15ピン(2レーン)代替/セカンダリCSIカメラ

F. ギガビットイーサネットインターフェース

EVKはRGMIIインターフェースを介した1 Gbpsギガビットイーサネットポートを備え、統合マグネティクス付きRJ45コネクタを備えており、ネットワーキングとIoTゲートウェイアプリケーションのLAN/WAN接続に適しています。

ポートコネクタインターフェース速度
ETH1マグネティクス付きRJ45RGMII10/100/1000 Mbps

G. M.2コネクタ(Wi-FiとLTE) ワイヤレス接続モジュール用に2つのM.2拡張スロットが提供されています。

スロット目的インターフェース注意
M.2 Wi-FiWi-Fi / BluetoothモジュールSDIO + UARTRZ/V2L SDインターフェースに接続
M.2 LTELTE / 4G携帯モジュールUSB 2.0J_SIMスロットのSIMカードが必要

H. SIMカードスロット

LTE携帯ネットワーク認証のための標準SIMカードをサポートするM.2 LTEモジュールで使用するための標準SIMカードスロットが提供されています。

I. CAN-FDインターフェース

EVKには2つのCAN-FDインターフェースが利用可能で、40ピン拡張ヘッダーと専用コネクタにルーティングされ、直接バス接続のためのオンボードCANトランシーバーを含んでいます。

インターフェース信号トランシーバー注意
CAN0CAN0_TX、CAN0_RXオンボード40ピンヘッダーピンで利用可能
CAN1CAN1_TX、CAN1_RXオンボード40ピンヘッダーピンで利用可能

J. ADC入力

0 Vから1.8 Vの入力範囲とチャンネルごとに1 µsの変換レートで、アナログセンサーとのインターフェース用に5つの12ビットADCチャンネルが利用可能です。

ADCパラメーター
解像度12ビット
入力範囲0 V - 1.8 V
チャンネル5(ADC_CH0からADC_CH4)
変換レートチャンネルごとに1 µs

K. オーディオインターフェース

EVKはTRRS 3.5 mmオーディオジャック(ステレオヘッドフォン出力+マイク入力)とオンボードアナログマイクロフォンを通じてオーディオ機能を提供します。オーディオコーデックはI2S(SSI)インターフェースを介してRZ/V2Lと接続します。

オーディオ機能説明
TRRSオーディオジャック3.5 mm TRRS - ステレオ左右出力+マイク入力
オンボードマイクロフォン音声/オーディオキャプチャ用内蔵アナログマイクロフォン
SoCへのインターフェースI2S(SSI)- 2× I2Sオーディオインターフェース
オーディオコーデックEVKキャリアボード上の外部コーデックIC

ワイヤレス接続性

A. Wi-Fi / Bluetooth(M.2モジュール)

Wi-FiとBluetooth接続は、専用M.2 Wi-Fiスロットに取り付けられたM.2モジュールを介して提供されます。モジュールはWi-FiデータにSDIO、Bluetooth制御にUARTを介してRZ/V2Lと接続します。

インターフェース信号プロトコル
Wi-FiデータRZ_SD1(4ビットSDIO)SDIO 3.0
BT制御RZ_SCIF3(4線UART)ハードウェアフロー制御付きUART

B. LTE / 4G携帯(M.2モジュール) LTE接続は専用LTE M.2スロットに取り付けられたM.2 LTEモジュールを介してサポートされます

モジュールはUSB 2.0で接続し、オンボードSIMスロットに挿入されたSIMカードが必要です。

インターフェース信号注意
LTEデータUSB 2.0オンボードUSBホストインターフェース経由
SIMカードSIMスロット標準SIMカード、1.8V / 3V

電源アーキテクチャ

A. 電源入力
VML EVKは12 V入力を受け入れるDCバレルジャックを介して電源が供給されます。オンボードの電力調整回路は12 V入力をXENO+ VML SOMとEVKペリフェラルに必要なすべての電圧レールに変換します。最低2 Aの電源が推奨されます;M.2モジュールが取り付けられている場合は3 A以上が推奨されます

電源入力コネクタ電圧推奨定格
メイン電源DCバレルジャック12 V DC≥ 2 A(モジュール付き3 A推奨)

B. 電力調整

XENO+ VML SOMはRenesas PMIC(電源管理IC)を統合し、すべてのSoCサブシステムに電力を効率的に分配します。EVKキャリアはペリフェラル回路のための追加調整を追加します。

レール電圧供給先
VDD_1V11.1 VRZ/V2LコアVDDとPLL
VDDQ_1V21.2 VDDR4 VDDQ
VDD_1V81.8 VI/O、ADC、eMMC、QSPI、USB、Wi-Fi/BT、レベルシフター
VDD_3V33.3 VEthernet PHY、USBハブ、CSI、DSI、CAN、拡張ヘッダー
VDD_0V80.8 VRZ/V2L内部電源レール
SD_PVDD3.3V / 1.8V 切換可能SDカード / eMMCインターフェース

C. 消費電力
XENO+ SOMを備えたVML EVKは電力効率の高いプラットフォームです。典型的な消費電力は、アクティブなペリフェラルとワークロードに応じて、約2 W(アイドル)から6 W(完全なAI推論負荷)の範囲です。M.2 Wi-FiまたはLTEモジュールを接続すると消費電力が増加します。

動作モード典型的な電力
アイドル / スタンバイ~1.5 - 2.5 W
Linuxアクティブ(AIなし)~2.5 - 3.5 W
DRP-AI推論アクティブ~4.0 - 6.0 W
Wi-Fi + LTEアクティブ~1.5 - 2.5 W追加

ESD保護

EVK上のすべてのUSBインターフェースとイーサネットインターフェースには、電源レールとデータラインの両方に高速ESD保護デバイスが含まれています。CANインターフェースにもESD保護過渡電圧サプレッサーが含まれています。ボードを慎重に取り扱い、標準的なESD予防措置に従ってください。