FPGAs
Ein Baustein für alle Protokolle
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Welchen Programmieraufwand haben Anwender?
Welchen Programmieraufwand hat ein Anwender, der einen im Automatisierungsgerät vorhandenen FPGA-Baustein auf seine Kommunikations-Aufgabe vorbereiten und die Protokoll-Software implementieren will?
Für den Anwender bedeutet der Einsatz eines FPGAs keinen Programmieraufwand. Sofern die Nutzung des gewünschten Industrial-Ethernet-Protokolls noch nicht vorbereitet ist, kann er allerdings die entsprechende Firmware auch direkt vor Ort in das Automatisierungsgerät laden. Alternativ dazu steht hierfür auch eine Ethernet-Anbindung über einen optionalen IT-Kanal bereit.
Muss der FPGA-Baustein für jede Geräteschnittstelle gesondert programmiert werden oder kann sich der Entwickler aus entsprechenden Software-Bibliotheken bedienen?
Ein FPGA unterstützt diejenigen Kommunikationsprotokolle, für die IP-Core-Konfigurationen geladen werden, die einsatzbereit in einer Art Software-Bibliothek zur Verfügung stehen. Dabei gibt es hinsichtlich des Ladezeitpunkts verschiedene Möglichkeiten:
Eine Option ist das Laden eines Kommunikationsprotokolls, während das Gerät produziert wird. Alternativ dazu wäre auch ein Gerät möglich, das im Feld über das Download des entsprechenden Binär-Codes umkonfigurierbar ist. Die Änderung der Konfiguration kann sowohl das Kommunikationsprotokoll als auch die Anwendung umfassen und über den zusätzlich implementierten IT-Kanal erfolgen, wobei für den Download auch proprietäre Protokolle verwendet werden können. Eine dritte Option ist die Vorinstallation aller Binärdateien, wie sie etwa im Evaluation-Kit von Softing bereitstehen. Für den konkreten Einsatz im Feld wird dann das jeweils benötigte Protokoll ausgewählt. Weil Feldgeräte normalerweise aber für minimale Ressourcenanforderungen optimiert werden, kommt diese Option eher selten zum Einsatz.
Für die Integration der Kommunikationsfunktionen stehen zahlreiche Schnittstellen zum Datenaustausch mit der Geräteanwendung bereit, unter anderem Dual-Port-Speicher oder serielle Protokolle wie Serial Peripheral Interface (SPI). Auch proprietäre Lösungen sind hier denkbar.
Schließlich ist auch die SDAI-Schnittstelle auf maximale Flexibilität ausgelegt: Sie ist leicht auf entsprechende Zielsysteme portierbar und lässt sich an die jeweiligen Anforderungen anpassen.
Bietet Softing entsprechende Software-Tools oder Entwicklungs-Kits bzw. Evaluierungs-Boards an?
In puncto Evaluierungs-Kits hat der Gerätehersteller freie Wahl: Er kann entweder die Evaluierungs-Kits der FPGA-Hersteller (z.B. das Industrial-Ethernet-Kit von Xilinx bzw. das Industrial-Networking-Kit von Altera) oder das Evaluierungs-Kit von Softing verwenden. Dieses umfasst vor allem Beispielprogramme, die die Einarbeitung und die Integration der Industrial-Ethernet-Kommunikation vereinfachen. Schließlich unterstützt das Design unserer Lösung auch weitere Evaluierungs-Kits, weil sich diese letztlich auch als Automatisierungsgeräte mit einem FPGA-Baustein betrachten lassen.
Für den Einsatz der Softing-Kommunikationslösung auf FPGA-Basis kann der Anwender die Standard-Entwicklungsumgebungen der FPGA-Hersteller nutzen. Spezielle Software-Tools sind dafür nicht nötig.
Mit welchen FPGA-Typen arbeitet Softing konkret? Warum mit diesen und nicht mit anderen?
Alle unsere Produktentscheidungen beruhen auf einer intensiven Beobachtung des Markts und dessen Anforderungen. So lag es für Softing nahe, zunächst mit der Unterstützung derjenigen FPGA-Typen zu beginnen, die in der Industrie weit verbreitet sind. Aktuell unterstützt die Softing-Lösung die FPGAs der »Cyclone«-Familie von Altera und der »Spartan«- und »Artix«-Familien von Xilinx. Aber das ist kein Zustand, der für alle Zukunft Bestand haben muss. So arbeitet Softing bereits an der Unterstützung von FPGAs mit integrierten ARM-Prozessoren.
- Ein Baustein für alle Protokolle
- Mehrere Protokolle in ein und demselben Baustein
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