GIUGNO 2014
AUTOMAZIONE OGGI 373
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gini stesse (fino a 10 Mpixels) in molti casi non consentono,
tuttavia, l’adozione di architetture tradizionali basate su mi-
crocontrollori; l’impiego di Asic o Assp di terze parti espone,
al contrario, a rischi di rapida obsolescenza o costi più elevati.
Piuttosto, la flessibilità offerta nell’implementazione di fun-
zioni ‘custom’ e il supporto intrinseco per l’esecuzione paral-
lela della operazioni rendono i dispositivi Fpga la piattaforma
ideale da impiegare in questo caso. Xilinx Smarter Solution
(*) è l’ecosistema di dispositivi logici programmabili, IP core
e applicativi software di terze parti supportato da Xilinx per
la realizzazione di applicazioni di machine vision mediante
Fpga nel settore industriale e non. I dispositivi SoC Zynq-7000
di Xilinx (figura 1), in particolare, integrano un processore
dual-core ARM Cortex-A9 con periferiche standard (GbE, SPI,
Sdio, CAN), transcevier Multigabit con supporto per i princi-
pali protocolli di comunicazione seriale e una matrice di celle
logiche programmabili con blocchi dedicati per funzioni
DSP. Il livello di integrazione maggiore reso possibile grazie
ai dispositivi Zynq-7000 assicura mediamente un incremento
delle prestazioni di oltre un fattore 2, una riduzione dei costi
della BOM (Bill-of-Material) fino al 25% e un abbassamento
della potenza dissipata di circa il 45%.
La CPU ARM Cortex-A9 integrata nei dispositivi Zynq-7000
supporta i sistemi operativi Open Source Linux, Android e
FreeRtos; l’utente può quindi sviluppare le proprie appli-
cazioni di machine vision sotto framework e ambienti di
sviluppo standard, per esempio Halcon di MVTec Software
o Visual Applets di Silicon Software. Direttamente presso Xi-
linx o terze parti sono disponibili core per l’implementazione
(nella porzioni di logica programmabile dei dispositivi Zynq-
7000) delle principali funzioni per l’acquisizione ed elabora-
zione delle immagini provenienti dalla camera. Si trovano,
per esempio, implementazioni dei protocolli GigEVision,
Coaxpress, USB e CameraLink. Sono disponibili core per il de-
mosaicing dell’immagine (nel caso di sensori dotati di filtro
di Bayer), la correzione dello spazio di colore e il filtraggio, la
cartterizzazione dell’immagine e la raccolta delle statistiche,
il miglioramento della qualità della stessa (per esempio, con
la riduzione adattativa del rumore). Per la memorizzazione e
il trasferimento vi sono poi moduli per compressione H.264 o
modulazione (come Atsc o DVB-C).
Controllo motori con Fpga
Si stima che fino al 66% del consumo complessivo di ener-
gia sia oggi legato al funzionamento dei motori. Non deve
quindi stupire che il controllo dei motori sia una delle disci-
pline che desta maggiore interesse, non soltanto nel settore
industriale, ma anche nell’ambito delle applicazioni medicali,
dei trasporti e dei sistemi avionici o militari. Smart Fusion 2 è
la nuova famiglia di SoC di Microsemi. Caratterizzati da bas-
sissima dissipazione di potenza (il contributo statico è ridotto
a soli 7 mW), i dispositivi (figura 2) includono una matrice di
celle riprogrammabile e un sottosistema MSS (Microcontrol-
ler Subsystem). Quest’ultimo è basato su CPU ARM Cortex-M3
e su di un insieme esteso di periferiche, tra cui CAN, TSE, USB e
controller DDR. Sono inoltre disponibili SerDes (Serializzatori-
Deserializzatiori) dedicati per l’implementazione di protocolli
di comunicazioni seriale come PCIe e Xaui. Gli SmartFusion 2
sono estremamente affidabili risultando immuni da SEU (Sin-
gle Event Upset) e implementando accorgimenti per la sicu-
rezza e la protezione da clonazione e reverse engineering.
Per i dispositivi SmartFusion 2 è disponibile da Microsemi
un insieme di core e package per il controllo ottimizzato di
motori multi-asse. La figura 3 mostra un tipico schema di
algoritmo di controllo implementabile mediante i suddetti
Fpga. Compatibile con le raccomandazioni Misra C-2004 per
la realizzazione di applicazioni embedded sicure e affidabili,
la soluzione realizzata da Microsemi supporta motori di tipo
DC brushless (Bldc), sincroni a magneti permanenti (Pmsm)
Fig. 1 - Architettura dei SoC Zynq-7000 di Xilinx
Fig. 2 - Architettura dei nuovi SmartFusion 2 di Microsemi
