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作者：萊迪思半導體 作為萊迪思(Lattice)半導體面向智能工業系統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、IP內核、易于使用的軟件設計工具、參考設計和演示、以及定制設計服務構成，核心目標是為工業自動化系統的設計人員提供評估、開發和部署基于FPGA的可編程工業自動化應用所需的各種工具，加速工廠自動化進程。 在最新的Automate V3.0版本中，支持OPC-UA(開放平臺通信統一架構)和TSN(時間敏感網絡)成為了最大看點。顯而易見，這一舉措背后的巨大推動力來自工業4.0。 
“工業4.0”是針對傳統制造和工業實踐大規模自動化、智能技術、廣泛的機器對機器通信(M2M)，以及機器學習(ML)帶來的重大變革力量。與使用數字信息做出更好決策的“工業3.0”相比，“工業4.0”時代能夠使用相同甚至更多的信息來優化事物，基本上無需人工干預。 作為一種機器對機器的通信協議，OPC-UA是一種獨立于平臺、面向服務的架構，它將OPC規范集成到框架中，可以簡化互連，從而優化集成，自動化系統和軟件應用，同時保障安全性。借助OPC-UA，用戶可以輕松連接云端或網絡邊緣的遠程設備，實現診斷、監控、報告和其他服務。 此外，結合TSN出色的實時功能，OPC-UA成為不斷發展的制造行業的關鍵解決方案。具體來說，在傳感器和執行器層面將OPC-UA與TSN疊加時，就能實現持續的數據流監控，而無需分散操作或降低安全性。 雖然OPC-UA通常僅在某些設備支持使用，并且只能共享一小部分可用數據，但目前的一個趨勢是為OPC-UA over TSN創建開源堆棧，尤其是Amazon的FreeRTOS，從而簡化和加速高效、智能和安全的現場設備的開發。 相比其他類型的處理器，FPGA是一種可以通過編程來執行幾乎任何類型計算功能的半導體芯片，這與制造業的特性不謀而合。眾所周知，制造業中的工業設備壽命通常為幾十年，面對不斷變化的新標準和技術需求，簡單更換設備產品的做法是不切實際的，必須要讓現有機器具備靈活的更新與升級能力。此外，考慮到產品要求經常發生變化，以及工業4.0帶來的海量數據需求增長，FPGA能夠以一致、時間敏感的方式處理數據或執行某些功能的特性，將幫助設備制造商獲得額外優勢。 為此，Automate V3.0在此前支持Certus-NX馬達控制開發板和基于MachXO3D的硬件安全開發板的基礎上，新增了支持FreeRTOS的CertusPro-NX FPGA控制開發板。與競品相比，CertusPro-NX最大的特點在于它專為網絡邊緣處理進行了優化，不僅擁有行業領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最佳的系統帶寬，且是同類產品中唯一支持LPDDR4外部存儲器的FPGA產品。 得益于此，Automate 3.0支持的主系統性能得到了大幅提升，運行頻率達到了100MHz，對Propel總線基礎設施的支持也升級到了AXI4，并同時消除了OPC-UA Pub/Sub對Raspberry Pi的需求，現在該協議可以直接在CertusPro NX上運行。 盡管FPGA性能強大、靈活且功能全面，但對于軟件開發人員來說，由于其獨特的架構，許多標準開發環境和編程工具并不適用于FPGA，編寫FPGA上運行的應用可能比較困難。為了解決這個問題，使用針對FPGA進行優化的軟件工具至關重要。 因此，Automate V3.0還更新了IP庫，新增RISC-V® freeRTOS(實時操作系統)、UPD硬件加速和PCIe®DMA支持，并拓展了設計工具和參考設計，包括freeRTOS軟件集合、單線聚合、云通信和freeRTOS OPC-UA，幫助工業自動化系統設計人員評估、開發和部署最佳應用。 實際上值得注意的是，萊迪思Automate解決方案集合并不局限于傳統的工廠應用，它還廣泛適用于各種部署環境和任務，包括倉庫自動化和智能建筑監測、管理和控制，以解決相關應用領域對低功耗、低延遲、精確可預測性、高穩定性、接口靈活等關鍵特性的需求。 |
