Milkymist SoC

M-Labs (anteriormente conocido como Milkymist Project ) es una empresa que desarrolla, fabrica y vende dispositivos de hardware y software de código abierto. Es conocida por el sistema en chip (SoC) Milkymist, un sistema en chip comercializado con código fuente HDL libre . ^{[ 1 ]}

Las tecnologías de M-Labs se han utilizado en diferentes programas. Por ejemplo, la NASA desarrolló el experimento Connect (Communication Navigation and Networking Reconfigurable Testbed), que utiliza el controlador de memoria desarrollado originalmente para Milkymist One ^{[ 2 ] [ 3 ] [ 4 ]} y publicado bajo los términos de la Licencia Pública General GNU (GPL).

El proyecto se presentó en varias conferencias de código abierto y hacking , como el Chaos Communication Congress , ^{[ 5 ]} FOSDEM , ^{[ 6 ]} Libre Software Meeting , ^{[ 7 ]} y Libre Graphics Meeting 2011. [ ^{8 ] [ 9 ] También} apareció en el blog de la revista Make. ^{[ 10 ]} La placa Milkymist One se incluyó en su "Guía definitiva de regalos de hardware de código abierto 2010". ^{[ 11 ]}

El sistema en chip Milkymist utiliza el núcleo LatticeMico32 (LM32) como procesador de propósito general. Se trata de una CPU RISC de 32 bits big-endian con una unidad de gestión de memoria (MMU) desarrollada posteriormente por colaboradores de M-Labs. Es compatible con el compilador GCC y puede ejecutar RTEMS y μClinux . También existe un backend experimental para LLVM dirigido a este microprocesador.

El microprocesador LM32 cuenta con la asistencia de una unidad de mapeo de texturas y un coprocesador VLIW de punto flotante programable , utilizados por el software de síntesis de vídeo Flickernoise . Además, está rodeado de varios núcleos periféricos para dar soporte a todos los dispositivos de E/S del Milkymist One. La interconexión del sistema en chip utiliza tres buses puenteados y combina el protocolo Wishbone con dos protocolos personalizados para los registros de configuración y el DMA de alto rendimiento con la SDRAM .

La arquitectura del sistema en chip Milkymist está ampliamente documentada en el informe de tesis de maestría del fundador del proyecto. ^{[ 4 ]} La mayoría de los componentes del sistema en chip, excepto el núcleo LatticeMico32 , fueron desarrollados a medida y se encuentran bajo la licencia GNU GPL .

El emulador QEMU se puede utilizar para ejecutar y depurar binarios de Milkymist SoC ^{[ 12 ]} en otra computadora.

El sintetizador de vídeo y ordenador reconfigurable Milkymist One es el producto principal del proyecto. Fue fabricado por Qi Hardware , una empresa emergente fundada por antiguos empleados de Openmoko . ^{[ 13 ]} Se vendió por primera vez en el Chaos Communication Congress de 2010, ^{[ 14 ]} como un «kit de desarrollo inicial» para hackers , activistas de código abierto y pioneros interesados ​​que pudieran tolerar las deficiencias restantes del software y del diseño de la FPGA . Posteriormente se vendió una versión más refinada, que incluía carcasa y accesorios.

Las especificaciones técnicas del Milkymist One ^{[ 15 ]} son ​​las siguientes:

• Entrada de vídeo multiformato ( PAL / SECAM / NTSC )
• Dos puertos DMX512 ( RS485 )
• Puertos MIDI IN y MIDI OUT
• Salida SVGA , 24 bpp, reloj de píxeles de hasta 140  MHz (aproximadamente 1280×1024)
• Audio AC97
• FPGA Xilinx XC6SLX45 Spartan-6 compatible con el SoC de código abierto Milkymist.
• 128 MB de SDRAM  DDR333 de 32 bits
• Memoria flash paralela de 32  MB
• Ethernet 10/100
• Tarjeta de memoria
• Dos conectores USB host
• Receptor infrarrojo compatible con RC-5
• Puerto de depuración RS-232

Los archivos de diseño de la placa de circuito impreso y los archivos CAD de la carcasa se publicaron bajo la licencia Creative Commons Atribución-Compartir Igual.

Flickernoise es el software de síntesis de vídeo que se ejecuta en Milkymist One. Está fuertemente inspirado en MilkDrop y utiliza un lenguaje de scripting similar, y en gran medida compatible, para definir y programar los efectos visuales. Sin embargo, mientras que MilkDrop está diseñado para ejecutarse automáticamente en un reproductor de música, Flickernoise se centra en la interactividad de los efectos visuales para su uso en actuaciones en directo. El software admite la programación de efectos visuales que transforman una transmisión de vídeo en directo proveniente de una cámara conectada a Milkymist One, así como la entrada de OpenSoundControl , DMX512 y controladores MIDI .

Flickernoise se ejecuta en el sistema operativo en tiempo real RTEMS y utiliza numerosas bibliotecas de software POSIX adaptadas a este sistema, como libpng , libjpeg , jbig2dec, OpenJPEG , FreeType , MuPDF y liblo para la compatibilidad con OpenSoundControl . La plataforma de hardware optimizada y el uso de un sistema operativo en tiempo real permiten que el sistema tenga un tiempo de respuesta menor que una configuración equivalente basada en PC. La interfaz de usuario se basa en una variante del kit de herramientas Genode FX. ^{[ 16 ]}

Flickernoise también es software libre , publicado bajo los términos de la Licencia Pública General de GNU .

En mayo de 2014, M-Labs se asoció con NIST para desarrollar un sistema de control de código abierto de próxima generación para experimentos de información cuántica . ^{[ 17 ] [ 18 ]} El sistema, llamado ARTIQ (Advanced Real-Time Infrastructure for Quantum physics), es una combinación de software y gateware que permite el control sincronizado de muchos dispositivos con una resolución temporal a nivel de nanosegundos y una latencia de submicrosegundos, al tiempo que conserva características de lenguajes de programación de alto nivel.

En 2016, M-Labs se asoció con ARL e ISE para desarrollar ARTIQ Sinara, una plataforma de radio definida por software y hardware de código abierto. ^{[ 19 ]}

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