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Xilinx:FPGA和SoC顛覆傳統(tǒng)控制

來源:數(shù)字音視工程網(wǎng)        編輯:SHAN90    2015-03-16 09:46:46     加入收藏    咨詢

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  FPGA的特點是擅長做信號的并行處理和硬件加速。Xilinx亞太區(qū)Zynq業(yè)務發(fā)展經(jīng)理羅霖認為,在電機方面,由于現(xiàn)在中高端的機器人、數(shù)控機床等會用到六軸及以上的電機,這方面基本是FPGA一統(tǒng)天下。而三軸、四軸方案有時會看到x86、DSP和FPGA方案并存。

 

  圖1 機器人的智能控制示意圖

  中國現(xiàn)在四軸方案多一些,但是未來會向中高端去做。因為現(xiàn)在中國的電子元器件加工,食品飲料生產(chǎn)線、汽車生產(chǎn)線還主要靠采購國外設備,未來會逐漸國產(chǎn)化。

  “針對工廠自動化設備、高端數(shù)控機床、機器人等方面,Xilinx主推基于Zynq處理器的解決方案,”Xilinx亞太區(qū)Zynq業(yè)務發(fā)展經(jīng)理羅霖說,“好處是可以把電機控制和工業(yè)以太網(wǎng)結合起來,即用戶可以通過工業(yè)以太網(wǎng)(例如EtherCAT, Profinet, Powerlink等)把電機作為伺服從機,工業(yè)電腦是主機來控制(圖1)。”對此,Xilinx有相應的參考設計,比如有Zynq開發(fā)板,上面可帶4個步進電機/BLDC(無刷電機),并提供相應的算法,例如FOC(矢量控制)算法,另外,電流環(huán)、速度環(huán)、位置環(huán)等都可以在FPGA上進行硬件實現(xiàn)。這樣的優(yōu)勢是性能會大大提高,像電流環(huán)控制只需要1.6μs,速度環(huán)3.2μs,位置環(huán)6.4μs,即用戶可以在6.4μs內就能完成4個馬達的實時控制。

  機器視覺助力精確

  為了執(zhí)行器的路線走得準確,還需要機器視覺來判斷物體的位置和大小。傳統(tǒng)的做法是前端會用一個攝像頭,采集的圖像會通過視頻采集卡傳到工業(yè)電腦上,比如可以用x86的處理器做后面的圖像處理和分析,即把智能放到后端去了。現(xiàn)在,新的趨勢是把智能移向前端,即把越來越多的圖像采集、處理、實時分析做到攝像頭端,為此,Xilinx專門推出了基于Zynq的開發(fā)套件——Smart Vision Dev Kit。

  PLC革命

  PLC可以理解成主站。過去PLC可能在工業(yè)電腦上,工業(yè)電腦運行PLC的功能?,F(xiàn)在出現(xiàn)了嵌入式PLC,例如有一些ARM處理器做的PLC。而且一些較高端的PLC希望集成更多的功能,諸如HMI(人機界面)和一些運動控制功能,這時,F(xiàn)PGA和Zynq也是非常好的選擇。因為今天的PLC上會集成工業(yè)實時以太網(wǎng),可以利用FPGA的硬件加速或者Zynq去運行一些協(xié)議棧。相比x86通用處理器,由于x86沒有針對具體的應用進行專門的設計(例如多軸的運動控制),用FPGA做并行的處理、硬件加速更合適。另外,x86上可能會帶有一些標準的以太網(wǎng)口,但是這些并不一定是實時的工業(yè)以太網(wǎng)(因為實時的工業(yè)以太網(wǎng)的協(xié)議跟一般的以太網(wǎng)不同,需要做一些專門的定制和修改。)。因此借助FPGA和Zynq的靈活性和性能,可以實現(xiàn)業(yè)界主流的所有工業(yè)以太網(wǎng)的標準,還可以把網(wǎng)絡和處理這兩部分整合在一個單芯片的解決方案里。

 

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