ORIN+FPGA 高速采集与 AI 智能处理板架构解析
设计背景与痛点
在工业边缘计算场景的长期实践中,我们发现传统 PC 加显卡方案存在显著瓶颈。钢铁厂机器视觉检测中,高温环境常导致死机;矿山皮带撕裂检测空间狭窄且粉尘大,内存和显卡故障率高;无人机应用需要更高算力支持 CoaXPress 接口的大像素相机传输。
此外,直播导播领域对便携性和稳定性要求极高,PC 方案体积庞大且易死机,而普通嵌入式方案算力不足,难以支撑 4K@60 帧 12G SDI 采集及 H.265 编码。软件无线电(SDR)方向同样面临挑战,传统 SDR 缺乏 AI 处理能力,无法实现射频感知到数据处理的闭环。
针对上述问题,我们设计了基于 Jetson Orin 与 Xilinx FPGA 的混合架构板卡。采用主板 + 接口板形式替代传统的核心板 + 底板方案,减少客户底层驱动开发工作量,使其专注于业务创新。
系统架构
板卡核心采用 NVIDIA Jetson Orin 系列芯片,单颗算力最高达 157 TOPS,支持多传感器并行处理。FPGA 选用 Xilinx Kintex UltraScale+ (XCKU5P) 或 Artix UltraScale+ (XCAU15P),两者引脚兼容,后者支持 PCIe Gen4 16GT/s 通信速率。

Orin 模块可选配置包括 Nano 4G/8G、NX 8G/16G,满足不同算力需求。
硬件规格对比
| 特性 | XCKU5P-2FFVB676i | XCAU15P-2FFVB676i |
|---|---|---|
| System Logic Cells | 474,600 | 170,100 |
| Block RAM Blocks | 480 | 144 |
| DSP Slices | 1,824 | 576 |
| GTY Transceivers | 16 (32.75 Gb/s) | - |
| PCIe Gen4 Support | No | Yes (x8) |




