I sistemi completi integrati su singolo componente, cioè i SoC (System-on-a-Chip), sono sempre più diffusi nel mondo dell’automazione. Per la loro versatilità e la loro crescente potenza di calcolo, i componenti SoC sono utilizzati nei controllori programmabili, nei sistemi di controllo assi e negli strumenti di misura e test. Per questo Xilinx ha recentemente proposto delle soluzioni ottimizzate nei costi dei suoi SoC della serie Zynq-7000.
I più recenti membri di questa famiglia di dispositivi SoC sono gli Zynq-7000S, basati su un singolo core di calcolo e pensati per offrire dei costi ancora più bassi. Questa mossa di Xilinx mira a fare in modo che questi dispositivi diventino ancora più pervasivi e diffusi, rendendoli convenienti anche per applicazioni economiche. Anche i nuovi SoC sono sistemi completamente programmabili che fanno in modo che sia il software a stabilire le funzioni che un dispositivo automatico è in grado di svolgere.
I dispositivi SoC della famiglia Zynq-7000 sono dotati di processore ARM (single core nell’ultima versione e dual-core nelle precedenti), che è accoppiato attraverso un bus veloce a delle logiche programmabili (FPGA) realizzate con processi da 28 nanometri. I nuovi FPGA sono matrici di circuiti programmabili composti da 6,6 milioni di celle logiche e, per quanto riguarda le capacità di comunicazione, i SoC dispongono anche di ricetrasmettitori integrati che possono gestire flussi di dati che vanno da 6,6Gb/s fino a 12,5Gb/s.
Uno solo di questi componenti SoC è in grado di supportare un’applicazione di visione artificiale molto complessa, grazie alla capacità di svolgere l’analisi dei segnali a livello hardware e non, come avviene di solito, a livello software. L’analisi del singolo pixel a livello hardware, effettuata contemporaneamente e in parallelo per tutta l’immagine, rende possibile un’esecuzione più veloce degli algoritmi necessari ad attuare delle strategie complesse di elaborazione dell’immagine.
I dispositivi della serie Zynq sono stati pensati proprio per dare origine ad oggetti totalmente programmabili, completamente definibili attraverso il software, capaci di riunire elevate capacità di calcolo in rapporto alle dimensioni e alla potenza richiesta, con ampie possibilità di comunicazione e facilmente modificabili. Inoltre, anche la nuova generazione di dispositivi cost effective di Xilinx è in grado di incorporare delle evolute funzioni di sicurezza e può utilizzare delle capacità integrate di cyber-difesa.
Per l’industria dell’automazione, la disponibilità di questi componenti permetterà di realizzare in maniera più semplice ed efficace le applicazioni di raccolta ed elaborazione dei dati provenienti dai sensori e di manutenzione predittiva. L’elevata velocità di elaborazione, utile per il real-time e le applicazioni che richiedono un forte determinismo, permetterà migliorare il controllo motori e potrebbe dimostrarsi un ausilio particolarmente utile in applicazioni innovative come, per esempio, quelle dei robot collaborativi.
Infine, è da segnalare anche l’introduzione da parte di Xilinx della famiglia di FPGA Spartan-7, che è realizzata in tecnologia da 28 nm e con un package da 8×8 mm. Gli Spartan-7 sono pensati come soluzione di connettività conveniente e compatta per interfacce di tipo sia tradizionale, sia innovativo, in applicazioni che prevedano la raccolta, l’elaborazione e la ‘fusione’ dei dati provenienti dai sensori.