Si è tenuta lo scorso 1 dicembre, nell'esclusiva cornice rinascimentale di Villa Trivulzio a Omate nei dintorni di Milano, la premiazione dell'Innovate Italy - Altera Design Contest, il concorso rivolto a studenti e ricercatori delle principali facoltà di ingegneria elettronica italiane, che si pone l'obiettivo di aiutare a sviluppare la progettazione digitale basata su Fpga e di diffondere le migliori idee come esempio di innovazione e creatività. L'Altera Design Contest rientra nell'ambito dell'Altera University Program, ed è un concorso di progettazione che si svolge in diverse aree del mondo e che permette agli studenti di dimostrare la loro creatività e capacità progettuale. Le gare seguono un format particolare: i gruppi di studenti e ricercatori sottopongono il proprio abstract agli amministratori del concorso; dopo una selezione iniziale, ricevono da Altera il software di sviluppo Quartus (comprese eventuali IP come il microprocessore Nios) e una board DE1 basata su dispositivo Cyclone2 EP2C20 corredata dalle principali periferiche. Il tutto viene messo a disposizione dei gruppi partecipanti in maniera completamente gratuita. Gli studenti elaborano poi i progetti, li sviluppano e presentano una documentazione approfondita dei risultati raggiunti.
Differenziare con l'Fpga
Nel corso dell'evento di premiazione Achille Montanaro, Account Manager in Altera e coordinatore dello University Program in Italia, ha illustrato le motivazioni che spingono Altera a continuare a investire nelle Università, soprattutto in quelle italiane. Montanaro ha infatti ricordato come la principale caratteristica della realtà produttiva italiana sia l'enorme numero di piccole e medie aziende attive in mercati di nicchia a livello internazionale. In questo panorama le Fpga, rappresentano per le Pmi non solo l'accesso a una tecnologia innovativa a un costo contenuto, ma anche un fondamentale strumento per la differenziazione dei propri prodotti. “Gli elevati investimenti di Altera nelle soluzioni programmabili”, ha osservato Montanaro, “possono esseri visti come un'estensione degli investimenti in R&S delle aziende nostre clienti che, grazie alla programmabilità dei nostri dispositivi, accedono a tecnologie ad elevata capacità di integrazione, bassi costi e bassi consumi. Tuttavia”, prosegue Montanaro “la complessità di tali dispositivi richiede lo sviluppo di competenze e know-how ingegneristico specifici. Per questo motivo la cultura della progettazione basata su Fpga ha bisogno di essere diffusa e divulgata a partire dal mondo dell'Università, fucina ideale per l'innovazione e la creatività tecnologica necessarie per i prodotti delle Pmi Italiane.” L'obiettivo di Altera è proprio quello di migliorare ulteriormente la preparazione nelle tecnologie programmabili dei progettisti che escono dalle Università italiane, e di supportarli nello sviluppo di nuove applicazioni offrendo spazio alla loro creatività. Come ha infatti confermato Montanaro “le Università sono l'ambiente in cui le potenzialità dell'Fpga possono esplicarsi al meglio e, visti gli enormi sviluppi che queste tecnologie stanno conoscendo, gli studenti in grado di progettare con gli Fpga hanno sicuramente a loro disposizione maggiori competenze da spendere sul mercato del lavoro”.
Investire nell'innovazione
Nel corso dell'evento Tommaso Rolando, Sales Director per il Sud Europa di Altera, ha voluto ricordare da una parte gli enormi e sorprendenti progressi tecnologici avvenuti negli ultimi vent'anni nell'ambito dei dispositivi programmabili, e dall'altra l'evoluzione meno felice del tessuto produttivo elettronico italiano e soprattutto la pessima situazione in cui versa la ricerca in Italia. “Questo evento è il modo che noi abbiamo per offrire un contribuito alle attività di ricerca nell'ambito dell'elettronica. In un mondo sempre più globalizzato, in cui anche le attività di ricerca stanno finendo in Cina, dobbiamo essere consapevoli che l'unico modo che abbiamo a disposizione per mantenere l'attività di progettazione in Europa e quello di sviluppare prodotti il cui valore aggiunto è dato dal know-how. E sviluppare questo know-how nell'ambito delle soluzioni programmabili è uno dei nostri investimenti”. Prima della premiazione Maurizio Paolini Technology Specialist Fae di Altera ha presentato agli studenti presenti l'ultima innovazione di Altera, il SoC-Fpga, un dispositivo che unisce un Fpga a 28 nm e un processore Arm. In un singolo chip, ovvero in una Fpga delle famiglie Cyclone V o Arria V, è ora possibile integrare un processore dual-core Arm Cortex-A9 insieme a controllori di memoria con protezione Ecc, periferiche e interfacce a elevata ampiezza di banda. Con i nuovi SoC-Fpga, Altera riprende il concetto dell'integrazione di core hardware direttamente nelle logiche programmabili, proponendo una soluzione in grado di sostituire con un unico dispositivo un Pc industriale.
Progettare con l'Fpga
Il concorso, giunto alla quarta edizione, ha visto quest'anno la partecipazione di 22 diversi team provenienti da 8 Università e Politecnici italiani per un totale di 68 studenti coinvolti. Tra i lavori presentati si è proceduto alla selezione dei 13 team finalisti; che sono stati valutati in base a criteri di originalità dell'idea di progetto, complessità, funzionalità, stato della realizzazione del prototipo, documentazione.
Come ha sottolineato Maurizio Paolini, che ha valutato gli elaborati presentati, Altera è molto soddisfatta del livello di partecipazione ottenuto sia per qualità che per quantità: “Rispetto alle edizioni precedenti abbiamo notato una maggior competenza da parte del mondo universitario negli Fpga e una sorprendente attualità dei lavori presentati”. Al terzo posto si è classificato il progetto “A Watermark-based Solution for Digital Authentication” realizzato da un gruppo di studenti della Seconda Università degli Studi di Napoli coordinato dal professor Gianmarco Romano. L'obiettivo del progetto è stato quello di sviluppare un sistema basato su watermarking steganografico che permetta di nascondere e successivamente recuperare informazioni all'interno di immagini e file audio, sfruttando la flessibilità dei dispositivi Fpga per migliorare le prestazioni e ottenere un sistema embedded, ma allo stesso tempo facilmente riprogrammabile. Il progetto si rivolge ad applicazioni di gestione del copyright, identificazione, protezione e tracciamento dei contenuti, di verifica delle autorizzazioni per l'accesso ai file, di identificazione dell'owner, firme digitali e alle applicazioni di Covert Communications utilizzate in ambito militare. Ha vinto invece il secondo premio il progetto “Real Time Control of an Anthropomorphic Robotic Arm using Fpga” proposto da un gruppo di studenti coordinato dal professor Ciro Natale, della seconda Università degli Studi di Napoli. Il progetto ha visto la realizzazione di un braccio elettronico antropomorfo controllato in real-time attraverso un controllo wireless. L'intero sistema è stato basato su Fpga e non ha previsto l'utilizzo di un personal computer. L'idea alla base del progetto è di realizzare un sistema di controllo low-cost che può essere utilizzato in una serie di applicazioni critiche, ad esempio per la manipolazione da remoto di materiali pericolosi e per missioni di ricerca e soccorso. Primo classificato, a questa edizione dell'Altera Design Contest, per il secondo anno consecutivo, il progetto presentato da Primiano Tucci e Filippo Gregori dell'Università di Bologna, coordinati dal Prof. Eugenio Faldella, intitolato “Home automation over mains with Altera Nios-II”. Il contesto è quello dell'home automation e delle applicazioni di controllo dell'illuminazione, apertura automatica delle porte, controllo della climatizzazione, videosorveglianza e diffusione audio-video, ed è realizzato attraverso smart node (che gestiscono l'automazione degli elettrodomestici e dei dispositivi elettronici) e una infrastruttura di rete (per l'interconnessione fisica dei nodi e i protocolli di comunicazione e gestione), Il tutto utilizzando la tecnologia Powerline che permette la trasmissione di dati digitali sulla linea elettrica. Il progetto ha voluto dimostrare il ruolo importante che gli Fpga possono svolgere in contesti di automazione domestica. Grazie alla loro flessibilità e alle capacità di integrazione con una vasta gamma di hardware, gli Fpga rappresentano infatti la soluzione ideale per lo sviluppo di smart-node. Inoltre, la disponibilità di interfacce Ethernet consente la compatibilità, dal punto di vista hardware di comunicazione in rete, con Pc e smart-device. Infine, la possibilità di istanziare softcore e di eseguire software general-purpose direttamente on-board, consente una rapida ed efficace integrazione del software e una interazione con la rete per mezzo di protocolli standard. Tra i problemi affrontati dal progetto la realizzazione degli smart-node su Fpga (funzione di controllo luci e funzione di video-sorveglianza) e la realizzazione dell'infrastruttura software (Integrazione del software di gestione dei nodi su Nios-II, realizzazione del protocollo di gestione e controllo dei nodi tramite rete, integrazione con Pc, tablet e smartphone standard).
