EtherCAT и TSN в PolarFire: новые возможности для промышленных сетей

Microchip Technology расширила промышленный сетевой стек PolarFire FPGA и PolarFire SoC, добавив EtherCAT и Time-Sensitive Networking (TSN). Обновление предназначено для автоматизации с применением ИИ, робототехники и приложений Индустрии 4.0, которым нужна связь в реальном времени.

Периферийные вычисления объединяют ИИ, скоростное машинное зрение и многоосевых роботов. Распределённые узлы управления должны синхронизироваться с микросекундной точностью и одновременно передавать потоки данных датчиков и диагностики в корпоративные облака.

Промышленной сети нужны точная синхронизация управления и высокая пропускная способность. Совмещение этих задач не должно нарушать предсказуемость задержек.

Раньше для этого часто использовали специализированные ASIC и отдельные процессоры, увеличивая сложность, площадь платы и энергопотребление. Сетевые контроллеры с фиксированной архитектурой также ограничивают переход между традиционными полевыми шинами и новыми стандартами Ethernet.

EtherCAT на разных скоростях и гигабитный TSN

Обновлённый стек включает два IP-ядра для промышленных сетей:

• EtherCAT от Beckhoff Automation: совместимо с отдельными PolarFire FPGA и многоядерными PolarFire SoC, поддерживает скорости 10, 100 и 1000 Мбит/с.
• TSN от Microchip: разработано для PolarFire FPGA SoC и позволяет строить магистрали Ethernet 1 Гбит/с с низкой предсказуемой задержкой по стандартам IEEE 802.1 TSN.

Протоколы управления движением и маршрутизация пакетов с временной синхронизацией работают в программируемой логике. Это позволяет масштабировать сеть, сдерживать джиттер и обеспечивать совместимость оборудования разных производителей.

EtherCAT и TSN объединяют задачи управления движением и синхронизированной передачи пакетов на одной платформе. Разработчики получают основу для сетей с предсказуемым временем отклика.

По словам Шакила Пиры, вице-президента подразделения FPGA Microchip, перенос ИИ на периферию требует перехода к распределённой обработке данных. Поддержка EtherCAT и TSN в энергоэффективной архитектуре PolarFire даёт разработчикам детерминированную связь для быстродействующей заводской инфраструктуры.

Аппаратная архитектура, средства разработки и защита

Семейство PolarFire использует энергоэффективную энергонезависимую Flash-архитектуру. Хранение конфигурации внутри устройства устраняет потребность во внешней конфигурационной памяти, обеспечивает мгновенный запуск и устойчивость к одиночным сбоям (SEU). Аппаратная защита включает безопасную загрузку с криптографической проверкой, противодействие дифференциальному анализу энергопотребления (DPA) и активную защиту от физического вмешательства.

Стек рассчитан на многоосевые контроллеры движения, роботизированные ячейки, камеры контроля, автономных мобильных роботов (AMR), автомобильные подсистемы, интеллектуальные электросети, аэрокосмические и оборонные сети. Для прототипирования доступны Libero SoC Design Suite, эталонные архитектуры, плата Dual-Port Gigabit Ethernet FMC Daughter Card (ETH-DC-DUALGBE) и PolarFire SoC Video Kit (MPFS250-VIDEO-KIT).

Обновление PolarFire объединяет промышленную связь, программируемую логику и аппаратную безопасность. Такая платформа помогает строить распределённые системы управления, сочетая точную синхронизацию с передачей больших потоков данных при ограниченном энергопотреблении.