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隨著工業(yè)領(lǐng)域向?qū)崿F(xiàn)工業(yè)4.0的目標(biāo)不斷邁進(jìn)，市場對具備彈性連接、低功耗、高性能和強(qiáng)大安全性的系統(tǒng)需求與日俱增。
然而，實(shí)施數(shù)字化轉(zhuǎn)型并非總是一帆風(fēng)順。企業(yè)必須在現(xiàn)有環(huán)境中集成這些先進(jìn)系統(tǒng)，同時(shí)應(yīng)對軟件孤島、互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代前的老舊設(shè)備以及根深蒂固的工作流程等挑戰(zhàn)。它們需要能夠在這些限制條件下有針對性地應(yīng)用高性能軟硬件的解決方案。
了解EtherCAT
EtherCAT(以太網(wǎng)控制自動化技術(shù))是一種基于以太網(wǎng)的現(xiàn)場總線協(xié)議，旨在支持自動化技術(shù)中的硬實(shí)時(shí)和軟實(shí)時(shí)需求。該協(xié)議能夠在工業(yè)應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)控制器與傳感器、電機(jī)等現(xiàn)場設(shè)備之間的無縫通信，具備高數(shù)據(jù)速率和低循環(huán)時(shí)間的特點(diǎn)。它通過一種主從式處理架構(gòu)實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)：控制器設(shè)備向各個節(jié)點(diǎn)發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)化以太網(wǎng)幀，各節(jié)點(diǎn)僅處理并回傳控制器專門分配給它們的數(shù)據(jù)。
EtherCAT支持一種“在線處理”機(jī)制，數(shù)據(jù)可在處理的同時(shí)傳遞至下一節(jié)點(diǎn)，而非按順序逐個處理。這一特性提升了效率，并降低了各組件所需的處理能力——確保每個組件僅針對其負(fù)責(zé)的數(shù)據(jù)消耗必要的算力。總體而言，與其他工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議相比，EtherCAT運(yùn)行速度更快、延遲更低且抖動更小，使其成為現(xiàn)代分布式工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的核心組成部分。
萊迪思FPGA在工業(yè)應(yīng)用中的角色
萊迪思FPGA為企業(yè)提供滿足當(dāng)今工業(yè)規(guī)范與標(biāo)準(zhǔn)所需的可靠硬件，兼具固有的適應(yīng)性和可擴(kuò)展性。這使開發(fā)人員能夠?qū)ο到y(tǒng)進(jìn)行編程(甚至重新編程)，以適應(yīng)任何計(jì)算需求，即使在部署后亦然。與ASIC、MPU、MCU、ASSP等其他器件不同，F(xiàn)PGA還支持并行處理，允許操作同步執(zhí)行而非順序執(zhí)行。
萊迪思FPGA具備低功耗、小尺寸、低延遲和高I/O容量等特性，可助力構(gòu)建高效的互連工業(yè)系統(tǒng)。它們可直接與傳感器對接，支持實(shí)時(shí)工業(yè)網(wǎng)絡(luò)、電機(jī)與運(yùn)動控制、機(jī)器視覺、傳感器融合、確定性感知與控制等應(yīng)用場景，這些均為現(xiàn)代工業(yè)運(yùn)營的關(guān)鍵功能。
萊迪思FPGA集成EtherCAT
萊迪思安全互連運(yùn)動控制平臺將這兩項(xiàng)技術(shù)的優(yōu)勢完美結(jié)合，為工業(yè)企業(yè)提供高性能、低功耗、低延遲且安全的連接能力。
該平臺利用MII/RMII MAC接口及其靈活性，可集成至現(xiàn)有工業(yè)網(wǎng)絡(luò)中，同時(shí)搭配用于閉環(huán)馬達(dá)控制的萊迪思CertusPro™-NX FPGA，以及作為硬件可信根(HRoT)安全基礎(chǔ)的萊迪思 MachXO3D™ FPGA。此外，它還借助亞德諾半導(dǎo)體的工業(yè)以太網(wǎng)連接集成電路(IC)，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的無縫互連和集中式網(wǎng)絡(luò)控制。
該平臺針對伺服馬達(dá)、無刷直流(BLDC)馬達(dá)、步進(jìn)馬達(dá)等多種馬達(dá)，確保高效、精準(zhǔn)且安全的馬達(dá)控制。
加速安全互連平臺開發(fā)
開發(fā)人員可將萊迪思黃金系統(tǒng)參考設(shè)計(jì)(GSRD)作為指南，借助萊迪思器件和EtherCAT構(gòu)建安全互連平臺。GSRD與黃金硬件參考設(shè)計(jì)(GHRD)配合，為使用基于FPGA的RISC-V軟核CPU的系統(tǒng)提供經(jīng)過全面測試的參考方案。基于這一基準(zhǔn)，開發(fā)人員可快速構(gòu)建支持EtherCAT協(xié)議的FPGA硬件系統(tǒng)。
EtherCAT與萊迪思FPGA所具備的靈活性和高效性，幫助企業(yè)緊跟不斷演進(jìn)的工業(yè)應(yīng)用場景，包括：
運(yùn)動控制與機(jī)器人技術(shù)：工業(yè)機(jī)械正日益自動化，需要連接能力與實(shí)時(shí)控制協(xié)調(diào)能力，以支持自主機(jī)器人及其他尖端生產(chǎn)工具。
半導(dǎo)體制造：隨著AI和機(jī)器學(xué)習(xí)ML模型對半導(dǎo)體及其他芯片的需求持續(xù)增長，其生產(chǎn)需要在速度、成本效益和可靠性方面進(jìn)行優(yōu)化。鑒于這些器件的復(fù)雜性，其制造過程需要高精度和同步性，而EtherCAT協(xié)議可滿足這兩方面需求。
測試與測量：隨著企業(yè)將越來越多的互聯(lián)硬件集成到工業(yè)生態(tài)系統(tǒng)中，它們需要能夠聚合和分析來自傳感器、執(zhí)行器及其他分布式組件的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)。這些數(shù)據(jù)有助于團(tuán)隊(duì)有效監(jiān)控、控制和調(diào)整運(yùn)營。
EtherCAT與萊迪思FPGA驅(qū)動工業(yè)自動化未來
在當(dāng)今市場格局下，工業(yè)企業(yè)需將安全、高效且靈活的連接能力作為優(yōu)先事項(xiàng)。通過將EtherCAT的實(shí)時(shí)通信能力與萊迪思FPGA的自適應(yīng)低功耗架構(gòu)相結(jié)合，團(tuán)隊(duì)能夠持續(xù)開發(fā)創(chuàng)新解決方案并推進(jìn)運(yùn)營數(shù)字化。這種協(xié)同效應(yīng)不僅提升了運(yùn)營效率，還確保系統(tǒng)具備可擴(kuò)展性和適應(yīng)性，隨時(shí)準(zhǔn)備應(yīng)對新技術(shù)進(jìn)步和行業(yè)需求。
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