網(wǎng)絡(luò)傳感器緊扣工業(yè)自動化脈搏

AM335x嵌入式處理器在工業(yè)控制系統(tǒng)中成功的關(guān)鍵是其基于可編程實時單元的工業(yè)通信子系統(tǒng)(PRU-ICSS)，它實現(xiàn)了片上多協(xié)議處理，并確保主從設(shè)備的必備延遲通信。PRU-ICSS由運行在200MHz下的兩個32位RISC處理內(nèi)核組成。它能夠單循環(huán)執(zhí)行，并且其直接I/O界面以5納秒的速度采樣，確保實時通信所需的高吞吐速率。PRU-ICSS還裝備有一個完整的內(nèi)存子系統(tǒng)，其由內(nèi)核指定共用內(nèi)存和一個32位中斷控制器組成。這些功能以及其邏輯、控制和算法，讓PRU-ICSS成為支持所有流行工業(yè)自動化協(xié)議(包括PROFIBUS/PROFINET、EtherCAT和Ethernet/IP等)實時從通信接口的理想選擇。因其可編程特性，PRU-ICSS還可實現(xiàn)定制知識產(chǎn)權(quán)(IP)或者定制底層總線。

圖3 PRU-ICSS結(jié)構(gòu)圖

AM335x處理器是一種通用SoC，可有效實現(xiàn)工業(yè)自動化網(wǎng)絡(luò)中的絕大多數(shù)功能。例如，支持2D和3D圖形的備選功能，從而特別適合于HMI單元。另外，由于支持高級操作系統(tǒng)(HLOS)，例如：Linux?、Windows?嵌入版CE和Android?，因此使用AM335x SoC時，操作員可以輕松地與HMI和其它應(yīng)用程序互動。許多實時操作系統(tǒng)(RTOS)，包括TI的SYS/BIOS?和許多其它第三方RTOS等，為開發(fā)人員帶來了高效的傳感器和馬達驅(qū)動器解決方案，它們不需要內(nèi)存密集型HLOS，但需要低延遲的實時性能。

組件的可靠性和壽命是工業(yè)自動化系統(tǒng)的另一個關(guān)鍵標(biāo)準(zhǔn)。在大多數(shù)情況下，這些系統(tǒng)均在惡劣的環(huán)境下使用，這是一個巨大的挑戰(zhàn)。由于它們的部署時間和成本，工廠自動化系統(tǒng)的預(yù)計有效壽命周期通常都很長。AM335x處理器證明，它是一種非?？煽康腟oC。它的工作溫度范圍很大，可以持續(xù)處于上電狀態(tài)達100000小時以上。TI還保證，AM335x解決方案的產(chǎn)品壽命可達10年以上。

圖4 Sitara AM335x可擴展平臺

搶占市場先機

TI的工廠自動化解決方案得到眾多軟件和硬件開發(fā)工具的廣泛支持，讓自動化供應(yīng)商可以快速地實現(xiàn)其系統(tǒng)設(shè)計，擁有市場上最為先進的功能。特別是，AM335x處理器得到了一種簡單卻強大的開發(fā)工具工業(yè)通信引擎(ICE)的支持，它給自動化廠商帶來了一個高成本效益的平臺，用于開發(fā)、測試和優(yōu)化從通信功能。ICE為廣大開發(fā)人員提供了對一些流行工業(yè)自動化協(xié)議的快速連接，例如：PROFIBUS/ PROFINET、Ethernet/IP、EtherCAT等。每種協(xié)議的信號LED組合有許多，包括Sercos 3的三色LED等。八數(shù)字輸出連接至板上LED和24V輸出驅(qū)動器。另外，有8個24V數(shù)字輸入和溫度傳感器，可用于簡單I/O應(yīng)用。通過串行外圍接口(SPI)通信和脈寬調(diào)制(PWM)驅(qū)動器排針上的信號，開發(fā)人員可以擴展I/O功能?；诖械腃AN和PROFIBUS現(xiàn)場總線(Fieldbus)，使用一個隔離式收發(fā)器。該模塊從外部閃存內(nèi)存引導(dǎo)，支持串行閃存、并行閃存和MMC。ICE的軟件環(huán)境包括TI的SYS/BIOS OS、Code Composer Studio?集成開發(fā)環(huán)境和StarterWare(一種類似于大多數(shù)微控制器開發(fā)人員都熟悉的開發(fā)環(huán)境)。應(yīng)用套件和樣品應(yīng)用結(jié)合ICE，讓開發(fā)人員可在其工業(yè)自動化應(yīng)用方面搶得相當(dāng)大的先機。利用片上USB模擬器接口，客戶可以直接開始其自有應(yīng)用的開發(fā)，無需購買外部JTAG仿真器。

圖5 Sitara ICE

競爭激烈的未來

為了滿足全球產(chǎn)品制造和材料處理的需求，工業(yè)自動化系統(tǒng)會不斷提高速度、精確度、可靠性和精密性。越來越多的制造商會轉(zhuǎn)向自動化，來提高其效率，降低成本，以求取得更大的競爭力，獲得更多的市場份額。另外，各制造公司都會努力把生產(chǎn)系統(tǒng)與公司業(yè)務(wù)系統(tǒng)緊密地結(jié)合在一起，包括供應(yīng)鏈和需求監(jiān)測系統(tǒng)。因此，通信協(xié)議環(huán)境變得更加多樣化，進而突出了工廠自動化系統(tǒng)以及企業(yè)內(nèi)其它業(yè)務(wù)系統(tǒng)的多協(xié)議支持的重要性。制造商的目標(biāo)是，成為靈活、機敏和極高效的產(chǎn)品材料生產(chǎn)商。如TI的AM335x SoC等領(lǐng)先技術(shù)，以廣泛的模擬產(chǎn)品線作為補充，并得到包括ICE平臺在內(nèi)的眾多工具的支持，將確保工業(yè)自動化廠商擁有他們需要的各種能力，以滿足市場發(fā)展的要求。