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作者：萊迪思半導(dǎo)體 作為萊迪思(Lattice)半導(dǎo)體面向智能工業(yè)系統(tǒng)推出的解決方案集合，Lattice Automate解決方案集合由模塊化硬件平臺(tái)、IP內(nèi)核、易于使用的軟件設(shè)計(jì)工具、參考設(shè)計(jì)和演示、以及定制設(shè)計(jì)服務(wù)構(gòu)成，核心目標(biāo)是為工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)的設(shè)計(jì)人員提供評(píng)估、開發(fā)和部署基于FPGA的可編程工業(yè)自動(dòng)化應(yīng)用所需的各種工具，加速工廠自動(dòng)化進(jìn)程。 在最新的Automate V3.0版本中，支持OPC-UA(開放平臺(tái)通信統(tǒng)一架構(gòu))和TSN(時(shí)間敏感網(wǎng)絡(luò))成為了最大看點(diǎn)。顯而易見，這一舉措背后的巨大推動(dòng)力來自工業(yè)4.0。 
“工業(yè)4.0”是針對(duì)傳統(tǒng)制造和工業(yè)實(shí)踐大規(guī)模自動(dòng)化、智能技術(shù)、廣泛的機(jī)器對(duì)機(jī)器通信(M2M)，以及機(jī)器學(xué)習(xí)(ML)帶來的重大變革力量。與使用數(shù)字信息做出更好決策的“工業(yè)3.0”相比，“工業(yè)4.0”時(shí)代能夠使用相同甚至更多的信息來優(yōu)化事物，基本上無需人工干預(yù)。 作為一種機(jī)器對(duì)機(jī)器的通信協(xié)議，OPC-UA是一種獨(dú)立于平臺(tái)、面向服務(wù)的架構(gòu)，它將OPC規(guī)范集成到框架中，可以簡化互連，從而優(yōu)化集成，自動(dòng)化系統(tǒng)和軟件應(yīng)用，同時(shí)保障安全性。借助OPC-UA，用戶可以輕松連接云端或網(wǎng)絡(luò)邊緣的遠(yuǎn)程設(shè)備，實(shí)現(xiàn)診斷、監(jiān)控、報(bào)告和其他服務(wù)。 此外，結(jié)合TSN出色的實(shí)時(shí)功能，OPC-UA成為不斷發(fā)展的制造行業(yè)的關(guān)鍵解決方案。具體來說，在傳感器和執(zhí)行器層面將OPC-UA與TSN疊加時(shí)，就能實(shí)現(xiàn)持續(xù)的數(shù)據(jù)流監(jiān)控，而無需分散操作或降低安全性。 雖然OPC-UA通常僅在某些設(shè)備支持使用，并且只能共享一小部分可用數(shù)據(jù)，但目前的一個(gè)趨勢(shì)是為OPC-UA over TSN創(chuàng)建開源堆棧，尤其是Amazon的FreeRTOS，從而簡化和加速高效、智能和安全的現(xiàn)場(chǎng)設(shè)備的開發(fā)。 相比其他類型的處理器，F(xiàn)PGA是一種可以通過編程來執(zhí)行幾乎任何類型計(jì)算功能的半導(dǎo)體芯片，這與制造業(yè)的特性不謀而合。眾所周知，制造業(yè)中的工業(yè)設(shè)備壽命通常為幾十年，面對(duì)不斷變化的新標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)需求，簡單更換設(shè)備產(chǎn)品的做法是不切實(shí)際的，必須要讓現(xiàn)有機(jī)器具備靈活的更新與升級(jí)能力。此外，考慮到產(chǎn)品要求經(jīng)常發(fā)生變化，以及工業(yè)4.0帶來的海量數(shù)據(jù)需求增長，F(xiàn)PGA能夠以一致、時(shí)間敏感的方式處理數(shù)據(jù)或執(zhí)行某些功能的特性，將幫助設(shè)備制造商獲得額外優(yōu)勢(shì)。 為此，Automate V3.0在此前支持Certus-NX馬達(dá)控制開發(fā)板和基于MachXO3D的硬件安全開發(fā)板的基礎(chǔ)上，新增了支持FreeRTOS的CertusPro-NX FPGA控制開發(fā)板。與競品相比，CertusPro-NX最大的特點(diǎn)在于它專為網(wǎng)絡(luò)邊緣處理進(jìn)行了優(yōu)化，不僅擁有行業(yè)領(lǐng)先的能耗效率和可靠性，還在超小的封裝尺寸中提供了行業(yè)最佳的系統(tǒng)帶寬，且是同類產(chǎn)品中唯一支持LPDDR4外部存儲(chǔ)器的FPGA產(chǎn)品。 得益于此，Automate 3.0支持的主系統(tǒng)性能得到了大幅提升，運(yùn)行頻率達(dá)到了100MHz，對(duì)Propel總線基礎(chǔ)設(shè)施的支持也升級(jí)到了AXI4，并同時(shí)消除了OPC-UA Pub/Sub對(duì)Raspberry Pi的需求，現(xiàn)在該協(xié)議可以直接在CertusPro NX上運(yùn)行。 盡管FPGA性能強(qiáng)大、靈活且功能全面，但對(duì)于軟件開發(fā)人員來說，由于其獨(dú)特的架構(gòu)，許多標(biāo)準(zhǔn)開發(fā)環(huán)境和編程工具并不適用于FPGA，編寫FPGA上運(yùn)行的應(yīng)用可能比較困難。為了解決這個(gè)問題，使用針對(duì)FPGA進(jìn)行優(yōu)化的軟件工具至關(guān)重要。 因此，Automate V3.0還更新了IP庫，新增RISC-V® freeRTOS(實(shí)時(shí)操作系統(tǒng))、UPD硬件加速和PCIe®DMA支持，并拓展了設(shè)計(jì)工具和參考設(shè)計(jì)，包括freeRTOS軟件集合、單線聚合、云通信和freeRTOS OPC-UA，幫助工業(yè)自動(dòng)化系統(tǒng)設(shè)計(jì)人員評(píng)估、開發(fā)和部署最佳應(yīng)用。 實(shí)際上值得注意的是，萊迪思Automate解決方案集合并不局限于傳統(tǒng)的工廠應(yīng)用，它還廣泛適用于各種部署環(huán)境和任務(wù)，包括倉庫自動(dòng)化和智能建筑監(jiān)測(cè)、管理和控制，以解決相關(guān)應(yīng)用領(lǐng)域?qū)Φ凸�、低延遲、精確可預(yù)測(cè)性、高穩(wěn)定性、接口靈活等關(guān)鍵特性的需求。 |
