Una piattaforma scalabile per l’automazione

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I processori Sitara di Texas Instruments offrono architetture efficienti e scalabili per l'intero sistema di automazione industriale, utilizzando la serie A di core Arm, inclusi i modelli Cortex-A8, Cortex-A9 e Cortex-A15. Tutti incorporano diversi protocolli di comunicazione industriale su un solo chip. I dispositivi pin-to-pin e compatibili con il software in ogni famiglia di processori, insieme a strumenti di sviluppo hardware industriali, componenti software e analogici, offrono una soluzione di sistema industriale completa. Sfruttando queste soluzioni, gli sviluppatori possono raggiungere il mercato più velocemente con progetti di automazione industriale, fra cui dispositivi I/O, interfaccia uomo macchina e controllore logico programmabile.


Un’architettura integrata
I processori Sitara combinano un core Arm serie A (singolo o multiplo) con un sottosistema di comunicazione industriale e interfacce industriali standard tipiche in un unico SoC, per un'architettura scalabile differenziata. Questa esclusiva integrazione permette di creare sistemi piccoli e compatti e, poiché sono fabbricati secondo le moderne tecnologie al silicio che supportano consumi energetici minimi, consentono anche di concepire modelli privi di ventola. I processori AM335x Sitara di Texas Instruments sono il prodotto di punta della gamma dei processori e offrono il miglior rapporto prestazioni-integrazione periferica-prezzo. Con un Arm Cortex A8 ridimensionato da 300 MHz a 1 GHz e 6 dispositivi compatibili pin-to-pin con diversi livelli di velocità e intervalli di temperatura, i processori AM335x sono i più diffusi e flessibili della gamma. L’Arm Cortex A8 è il primo processore a supportare l'architettura Armv7-A e presenta un rapporto di 2,0 Dmips/MHz con un massimo di 2000 Dmip per il processore AM335x. I processori AM437x Sitara integrano un Cortex-A9 ad alte prestazioni fino a 1 GHz che supporta la modalità Vfp (Vector floating point) a singolo ciclo, offrendo prestazioni migliori per algoritmi con frequenti operazioni matematiche in virgola mobile, come accade per il controllo del motore. L’Arm Cortex A9 offre una pipeline a 8 fasi per l’esecuzione superscalare di presumibili problemi di mancato funzionamento, con 2,50 Dmips/MHz fino a 2500 Dmips per il processore AM437x. I nuovi processori AM57x Sitara prevedono un'esclusiva architettura eterogenea che comprende core Arm Cortex-A15, Dsp C66x e Cortex-M4 per le massime prestazioni e scalabilità. Le migliori prestazioni di elaborazione dati si ottengono con due tipi di core: 1-2 Arm Cortex -A15 fino a 1,5 GHz e 1-2 Dsp C66x fino a 750 MHz. Le funzioni di controllo specifiche possono essere scaricate sui 2 core Arm Cortex-M4 a 213 MHz per l'elaborazione deterministica in tempo reale. Due core Arm Cortex-A15 offrono 10500 Dmip, completabili con due core Dsp C66x aggiungendo 48 Gmac / 24 Gflop per rendere la gamma AM572x quella con le prestazioni migliori nella gamma Sitara. Il sottosistema di comunicazione industriale è un sottosistema proprietario per l'integrazione di protocolli di comunicazione industriale in tempo reale, oltre ad eliminare l'esigenza di Asic o Fpga esterni, riducendo così costi e complessità generali del sistema. Il sottosistema Pru-Icss è in grado di supportare protocolli multipli sullo stesso hardware utilizzando il firmware fornito da Texas Instruments, tramite il Kit di sviluppo software industriale, e gli stack di altri partner industriali. Per il sottosistema Pru-Icss sono disponibili protocolli Real-time Ethernet, Fieldbus, di interfaccia e ridondanza, tra cui le soluzioni certificate per EtherCat, Profibus e Profinet, EtherNet/IP, Sercos III, Powerlink. Inoltre, il sottosistema Pru-Icss include caratteristiche chiave come l'accesso diretto alle interfacce di I/O, a Uart, MII, Mdio e altre periferiche. Al centro del sottosistema si trova un motore Risc a 32 bit, programmabile sia in C che in Asm, garantendo un comportamento deterministico al 100%. Un ulteriore vantaggio del sottosistema Pru-Icss rispetto alle architetture Asic o Fpga a funzione fissa è la capacità di aggiornare i dispositivi utilizzati sul campo con aggiornamenti firmware. Il processore AM335x integra una istanza del sottosistema di comunicazione industriale, con due core di Pru, permettendo il supporto di fieldbus e real-time Ethernet o del feedback posizionale. Il processore AM437x integra una istanza del sottosistema di comunicazione industriale oltre a un'istanza di un sottosistema di comunicazione industriale ridotta, con Pru quad core dotati di configurazione di memoria ottimizzata, permettendo 1 protocollo real-time Ethernet e 1 protocollo di feedback posizionale. Il processore AM57x integra due istanze complete dei sottosistemi di comunicazione industriale, con Pru quad core, che consente la presenza di diverse opzioni di protocollo contemporaneamente, inclusi ad esempio due protocolli real-time Ethernet.

Sistema di automazione completo
Partendo dal livello di campo, il processore AM335x supporta gamme scalabili di moduli I/O con comunicazione slave, dove l'applicazione è implementata sul core Arm con sistema TI Rtos e fieldbus, o sull’Ethernet industriale in esecuzione sul sottosistema Pru-Icss . Sempre a livello di campo si trovano le unità industriali, implementate al meglio nel processore AM437x, combinando la comunicazione slave su un sottosistema Pru-Icss, il feedback posizionale del motore nel secondo sottosistema Pru-Icss ed eseguendo l'applicazione principale e le funzioni di controllo del motore (come ad esempio il Field Oriented Control) sul Cortex A9 ottimizzato per le operazioni in virgola mobile. Il processore AM437x consente di progettare innovative architetture di unità su un unico chip. Passando al livello di controllo, tutti i processori della gamma Sitara supportano i controllori logici programmabili, per i quali la scelta del processore dipende da diversi fattori, quali il tipo e il numero di I/O supportati. Fondamentale per la scelta risulta il tipo di comunicazione master/slave richiesto. Importante è anche la compatibilità software offerta tra le diverse gamme Sitara, supportate con l'ultimo kit di sviluppo software per processore integrato TI. A livello di operatore, la piattaforma altamente integrata del processore AM57x con sistema TI Rtos o un sistema operativo ad alto livello come Linux, offre le migliori prestazioni di elaborazione dati combinate alla comunicazione industriale per periferiche slave e master e ad alte prestazioni, come PCIe, per una connettività extra. Per applicazioni video e grafiche intensive, come le interfacce uomo-macchina, il processore AM57x include core di accelerazione video e grafica per video ad alta definizione 1080p60, grafica 2D e 3D, fino a 3 uscite Lcd e 1 Hdmi, e almeno 6 ingressi per fotocamera.

Kit di sviluppo industriali
I processori Sitara sono ampiamente supportati dai kit di sviluppo sia hardware che software. Il kit di sviluppo software industriale TI Rtos per i processori Sitara permette agli sviluppatori di aggiungere facilmente funzioni chiave alle applicazioni di automazione, quali: comunicazioni industriali in tempo reale, supporto per protocolli di feedback sul motore, come EnDat, un filtro di decimazione delta-sigma, e tante altre ancora. Il kit include anche un kernel Sys/Bios a ingombro ridotto in tempo reale con boot loader e applicazioni di esempio, per iniziare rapidamente. Questi elementi completano tutte le funzionalità hardware supportate dai diversi kit di sviluppo hardware scalabili.

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