Piattaforme embedded per applicazioni estreme

Il computing embedded è ormai da considerare un’area applicativa del computing in generale particolarmente pervasiva e in rapido sviluppo, grazie soprattutto alla disponibilità di piattaforme specificamente orientate al supporto della progettazione in campi come la sicurezza e le prestazioni di rete (crittografia, compressione dei dati, pattern mathing, packet processing), la segnaletica digitale, la sorveglianza digitale, l’automazione e il controllo industriale, la connettività machine-to-machine, i dispositivi medici professionali e consumer, i sistemi governativi per la difesa, e tutti quei sistemi emergenti legati allo sviluppo della connettività degli edge devices in ambito Internet of Things e Internet of Everythings. Le soluzioni per l’embedded computing sono basate su consolidate Cpu, come la famiglie Intel Atom, Core e Xeon, o sulle sempre più diffuse famiglie di core processor di Arm. La caratteristica fondamentale delle piattaforme di computing embedded è di consentire l’accesso alle risorse hardware indipendentemente dal sistema operativo che potrebbe anche non essere richiesto (Bare Metal Machine e Bare Metal Machine programming).

I Pc embedded

I Pc embedded, evoluzione bare machine dei personal computer desktop, sono comparsi per la per la prima volta nel 1984 introdotti da Ibm sotto forma di Pc industriali, cioè caratterizzati in modo da poter essere impiegati in ambito industriale in maniera affidabile e flessibile. I Pc embedded sono stati utilizzati come sottosistemi customizzabili per svolgere attività di acquisizione dati in modalità front-end di altri sistemi di elaborazione nell’ambito del controllo di processo industriale, spesso implementati con Pc di tipo desktop configurati come workstation o server di rete. La necessità di una versione bare metal del Pc desktop è stata determinata dai requisiti applicativi tipicamente real-time delle applicazioni di controllo industriale. Inoltre, l’esigenza contemporanea di disporre di hardware special-purpose come le interfacce mixed signal (A/D e D/A) normalmente non disponibili in un Pc desktop e soprattutto dell’assenza del sistema operativo o dell’eventuale presenza di sistema operativo embedded, come per esempio un Rtos. In questo caso, il sistema operativo embedded è una versione embedded di un sistema operativo per Pc desktop (per esempio Windows CE) che offre allo sviluppatore un adeguato livello di compatibilità con il contesto di sviluppo tipico dei Pc desktop, cui spesso i Pc embedded devono connettersi. Per offrire allo sviluppatore un certo livello di funzionalità software pre-costituita per il controllo delle risorse hardware del Pc embedded, alcuni produttori di funzionalità hardware per Pc embedded come Analog Devices e National Instruments, hanno sviluppato ambienti di programmazione embedded (Sigma Dsp e LabView) che consentono di accelerare considerevolmente il processo di sviluppo delle applicazioni sulle piattaforme embedded Pc-based, grazie a un ambiente di programmazione grafico adoggetti che genera codice di programmazione embedded ottimizzato per l’hardware application-specific con cui è configurato il Pc embedded. Un esempio di caratterizzazione embedded del Pc è il sistema Pc Embedded 3000 di Dell, compatto e a basso consumo energetico, rinforzato per applicazioni industriali.

Piattaforme di embedded computing per il wearable

Quello degli indossabili è attualmente il più esteso degli ambiti applicativi embedded, ed è caratterizzato da un tasso di crescita più che esponenziale. Le applicazioni embedded di natura indossabile sono senza dubbio le più estreme sotto tutti i punti di vista (consumo di potenza elettrica, requisiti di potenza computazionale, minime dimensioni, minimi costi, massima efficienza e affidabilità). Le piattaforme di computing per il wearable adottano tecnologie di computing e microelettroniche di ultimissima generazione e di conseguenza sono disponibili allo sviluppatore sotto forma di bare metal machine. La piattaforma WaRP7 di Nxp Semiconductor è un esempio emblematico dell’evoluzione della architettura del microcontrollore in un contesto di piattaforma di sviluppo particolarmente ottimizzata per applicazioni embedded estreme come quelle wearable oppure i Sensor Edge Node destinati alle applicazioni IoT. WaRP7 è una piattaforma di sviluppo che integra in forma altamente ottimizzata e robusta una enorme quantità di tecnologia computazionale e di comunicazione per applicazioni embedded estreme. Considerando che WaRP7 è all’origine una bare machine, i Board Support Package Linux 4.1 e Android rappresentano un livello minimo ma essenziale di supporto software alla scheda conforme al sistema operativo Unix e Android.

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