FPGA在工業(yè)領域的應用正在從輔助型器件向核心功能器件轉(zhuǎn)移，這主要是由于行業(yè)對于設備功能細分化、優(yōu)勢差異化、創(chuàng)新IP、軟件導入以及生產(chǎn)周期和成本等需求推動的。Altera亞太區(qū)工業(yè)業(yè)務部市場開發(fā)經(jīng)理江允貴認為，就工業(yè)電機控制系統(tǒng)生產(chǎn)商而言，效率和性能、通信需求以及成本和功能安全的挑戰(zhàn)使得行業(yè)尋求更為有效的器件方案，而FPGA的特性能夠很好覆蓋傳統(tǒng)MCU、DSP、ASIC和ASSP這類器件。Altera不久前針對工業(yè)應用推出了一系列的方案和平臺，包括電機控制開發(fā)工作臺、基于FPGA的工業(yè)以太網(wǎng)設計集成的許可結(jié)構(gòu)和更新后的2012功能安全包。

　　分散式結(jié)構(gòu)、小型化、高互聯(lián)能力、優(yōu)化的輸出速率、安全和專用特性是電機控制的智能化驅(qū)動技術發(fā)展趨勢。Altera新的電機控制開發(fā)工作臺包括一組可定制的單軸和多軸芯片驅(qū)動參考設計，以及系列電機控制硬件開發(fā)板，工作臺充分發(fā)揮Altera CycloneIV和Cyclone V FPGA中的DSP硬件和軟核嵌入式CPU的功能。其中Altera Cyclone V SoC FPGA采用28nm工藝，其硬件處理器子系統(tǒng)（HPS）采用了ARM的Cortex-A9雙核處理器，可靈活地對硬件和軟件進行功能劃分，幫助設計人員滿足其特殊的最終應用性能需求。

　　新的開發(fā)工作臺提供系統(tǒng)級開發(fā)環(huán)境，在FPGA中集成了加速低延時控制環(huán)，支持設計人員使用高級軟件算法實現(xiàn)系統(tǒng)管理和高級控制功能，從而提高設計人員的效能。工作臺支持MATLAB/Simulink中基于模型的設計方法，能夠開發(fā)需要大量 DSP的電機控制環(huán)，例如，現(xiàn)場定位控制所使用的控制環(huán)。通過Altera的DSP Builder和Qsys系統(tǒng)級設計工具實現(xiàn)FPGA中協(xié)處理器的最佳映射，以及與運行在集成處理器中軟件的無縫集成。“使用Altera的SoC虛擬目標來開發(fā)其應用軟件的客戶能夠?qū)⑵鋺密浖杆賹氲絊oC中，從而可節(jié)省數(shù)月的開發(fā)時間。”江允貴說。據(jù)悉，目前發(fā)售的Cyclone V SoC FPGA初始樣片型號為5CSXA6，具有110K邏輯單元。

　　工業(yè)以太網(wǎng)不但是連接工業(yè)電子系統(tǒng)中各個單元的關鍵技術，而且還是高度細分的技術，它包括了各種不同的協(xié)議。FPGA所具有的可編程能力能夠迅速方便地支持不同的協(xié)議標準，因此，支持工業(yè)以太網(wǎng)這樣的市場是FPGA 的熱點應用之一。江允貴表示，Altera的許可結(jié)構(gòu)能夠簡化工廠自動化系統(tǒng)中基于FPGA的工業(yè)以太網(wǎng)設計集成。這一新的許可結(jié)構(gòu)是與SofTIng工業(yè)自動化有限公司聯(lián)合開發(fā)的，系統(tǒng)開發(fā)人員通過它可以使用先進的工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，沒有前端許可費用，不需要每單元版稅報告，也沒有延期協(xié)商。兩家公司的協(xié)議保證客戶能夠在一片Altera FPGA中實現(xiàn)各種工業(yè)以太網(wǎng)協(xié)議，包括，PROFINETRT、PRO FI N ET I RT、Eth e rn et/IP、Modbus TCP/IP、EtherNet/IP和PROFIBUS DP等，而所有這些都經(jīng)過了硬件測試，完全兼容。“Altera的工業(yè)以太網(wǎng)方案在一片集成了嵌入式處理器的FPGA中實現(xiàn)協(xié)議IP和軟件堆棧。嵌入式處理器在上電時根據(jù)所需的協(xié)議IP來配置FPGA。通過這種方式，一塊電路板能夠適應多種協(xié)議，不需要改動硬件。”江允貴說。

　　功能安全是指在安全相關系統(tǒng)中出現(xiàn)隨機、系統(tǒng)或者共因故障時，降低損害或者傷亡的風險。Altera的2012功能安全包支持更多的器件，并且增強了軟件支持，客戶采用Cyclone IV FPGA開發(fā)安全關鍵設計時，降低了認證風險，并且符合最新的安全規(guī)范。Altera與全球安全和質(zhì)量測試獨立組織TüV Rheinland萊茵集團合作，保證了這一包含Cyclone IV FPGA的認證，為必須符合安全完整性等級3（SIL3）的設計提供所需的安全設計流程、IP以及開發(fā)工具。采用這一經(jīng)過預測試的包，系統(tǒng)設計人員簡化了其認證過程，降低了設計總成本，確保產(chǎn)品符合全球IEC61508標準。“目前所有Quartus II設計軟件11.0 SP1支持的Altera FPGA都經(jīng)過了TüV Rheinland的預認證，雙方的合作實現(xiàn)了嵌入在Alte ra全套工具鏈中的驗證和認證流程，支持VHDL和C代碼開發(fā)及仿真和驗證，”江允貴說，“我們的FPGA方案是全球首個也是唯一一個經(jīng)過功能安全認證的方案。”據(jù)悉，上海三菱電梯公司已經(jīng)采用該功能安全包在其自動扶梯和自動人行道項目中，這些設備要求符合中國最近制定的安全認證過程，即GB16899標準。另外，有關CycloneV的認證正在進行，預計會在年底通過。