網絡傳感器緊扣工業自動化脈搏

AM335x嵌入式處理器在工業控制系統中成功的關鍵是其基于可編程實時單元的工業通信子系統(PRU-ICSS)，它實現了片上多協議處理，并確保主從設備的必備延遲通信。PRU-ICSS由運行在200MHz下的兩個32位RISC處理內核組成。它能夠單循環執行，并且其直接I/O界面以5納秒的速度采樣，確保實時通信所需的高吞吐速率。PRU-ICSS還裝備有一個完整的內存子系統，其由內核指定共用內存和一個32位中斷控制器組成。這些功能以及其邏輯、控制和算法，讓PRU-ICSS成為支持所有流行工業自動化協議(包括PROFIBUS/PROFINET、EtherCAT和Ethernet/IP等)實時從通信接口的理想選擇。因其可編程特性，PRU-ICSS還可實現定制知識產權(IP)或者定制底層總線。

圖3 PRU-ICSS結構圖

AM335x處理器是一種通用SoC，可有效實現工業自動化網絡中的絕大多數功能。例如，支持2D和3D圖形的備選功能，從而特別適合于HMI單元。另外，由于支持高級操作系統(HLOS)，例如：Linux?、Windows?嵌入版CE和Android?，因此使用AM335x SoC時，操作員可以輕松地與HMI和其它應用程序互動。許多實時操作系統(RTOS)，包括TI的SYS/BIOS?和許多其它第三方RTOS等，為開發人員帶來了高效的傳感器和馬達驅動器解決方案，它們不需要內存密集型HLOS，但需要低延遲的實時性能。

組件的可靠性和壽命是工業自動化系統的另一個關鍵標準。在大多數情況下，這些系統均在惡劣的環境下使用，這是一個巨大的挑戰。由于它們的部署時間和成本，工廠自動化系統的預計有效壽命周期通常都很長。AM335x處理器證明，它是一種非常可靠的SoC。它的工作溫度范圍很大，可以持續處于上電狀態達100000小時以上。TI還保證，AM335x解決方案的產品壽命可達10年以上。

圖4 Sitara AM335x可擴展平臺

搶占市場先機

TI的工廠自動化解決方案得到眾多軟件和硬件開發工具的廣泛支持，讓自動化供應商可以快速地實現其系統設計，擁有市場上最為先進的功能。特別是，AM335x處理器得到了一種簡單卻強大的開發工具工業通信引擎(ICE)的支持，它給自動化廠商帶來了一個高成本效益的平臺，用于開發、測試和優化從通信功能。ICE為廣大開發人員提供了對一些流行工業自動化協議的快速連接，例如：PROFIBUS/ PROFINET、Ethernet/IP、EtherCAT等。每種協議的信號LED組合有許多，包括Sercos 3的三色LED等。八數字輸出連接至板上LED和24V輸出驅動器。另外，有8個24V數字輸入和溫度傳感器，可用于簡單I/O應用。通過串行外圍接口(SPI)通信和脈寬調制(PWM)驅動器排針上的信號，開發人員可以擴展I/O功能。基于串行的CAN和PROFIBUS現場總線(Fieldbus)，使用一個隔離式收發器。該模塊從外部閃存內存引導，支持串行閃存、并行閃存和MMC。ICE的軟件環境包括TI的SYS/BIOS OS、Code Composer Studio?集成開發環境和StarterWare(一種類似于大多數微控制器開發人員都熟悉的開發環境)。應用套件和樣品應用結合ICE，讓開發人員可在其工業自動化應用方面搶得相當大的先機。利用片上USB模擬器接口，客戶可以直接開始其自有應用的開發，無需購買外部JTAG仿真器。

圖5 Sitara ICE

競爭激烈的未來

為了滿足全球產品制造和材料處理的需求，工業自動化系統會不斷提高速度、精確度、可靠性和精密性。越來越多的制造商會轉向自動化，來提高其效率，降低成本，以求取得更大的競爭力，獲得更多的市場份額。另外，各制造公司都會努力把生產系統與公司業務系統緊密地結合在一起，包括供應鏈和需求監測系統。因此，通信協議環境變得更加多樣化，進而突出了工廠自動化系統以及企業內其它業務系統的多協議支持的重要性。制造商的目標是，成為靈活、機敏和極高效的產品材料生產商。如TI的AM335x SoC等領先技術，以廣泛的模擬產品線作為補充，并得到包括ICE平臺在內的眾多工具的支持，將確保工業自動化廠商擁有他們需要的各種能力，以滿足市場發展的要求。