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EMBEDDED 84 • MAGGIO • 2022 34 HARDWARE | FPGAS li HDMI, CoaXPress, SDI ed Ethernet. I fattori di for- ma dei convertitori sono compatti poiché non sono più necessari dissipatori di calore e ventole. Si stima che i convertitori video basati sulla tecnologia PolarFire siano caratterizzati da consumi inferiori a 2 Watt. Un esempio di progetto di un convertitore video è ripor- tato in figura 3. Automazione industriale A titolo di esempio vengono utilizzati due diversi casi d’uso, telecamere industriali e PLC. Le telecamere industriali in genere richiedono frame-ra- te elevati, alta risoluzione e un fattore di forma ridotto, il che spesso complica notevolmente la progettazione dal punto di vista termico. Grazie al layout ottimizzato del package e alle efficienti caratteristiche termiche è pos- sibile affrontare e risolvere tali problematiche in modo semplice. Il ridotto consumo di energia in modalità stati- ca consente al dispositivo di rimanere “fresco”, semplifi- cando in tal modo la gestione termica. La risoluzione non è penalizzata: i dati di immagine con risoluzione fino a 4K (60 fotogrammi/secondo) possono essere facilmente gestiti con le interfacce del ricevito- re MIPI CSI 2 che supportano nativamente velocità di trasferimento dati fino a 1,5 Gbps. Nonostante sia fisica- mente più gran- de come sistema completo, i PLC sono caratteriz- zati da limiti di spazio e consu- mi simili a quelli delle telecamere. Questi sistemi basati su rack Fig. 3 – Schema di un progetto di un convertitore video Le telecamere industriali richiedono frame rate elevate, alta riso- luzione e fattore di forma ridotto sono modulari, consentendo così agli utenti finali di per- sonalizzare il proprio sistema, e prevedono chassis di ampiezze standard. Le prestazioni di elaborazione sono importanti in quanto è necessario supportare Ethernet industriale, interfacce uomo-macchina, controllo moto- re/driver e sistemi operativi real-time (RTOS – Real-Ti- me Operating Systems). Il grafico di figura 4 mostra un diagramma a blocchi ge- nerico di un siffatto sistema, mappato su PolarFire SoC, il primo SoC-FPGA implementato su su un processore RISC V quad core. Il SoC PolarFire supporta nativa- mente la multi-elaborazione asiimmetrica (AMP - Asym- metric MultiProcessing), insieme a un’allocazione fissa “a grana fine” delle cache-way verso i singoli processori. Questo supporto AMP nativo consente il multitasking. A esempio, un singolo core del processore può essere al- locato per uno stack di protocollo Ethernet industriale, mentre un secondo core può eseguire un sistema ope- rativo Linux. La cache corrispondente è fissa e Linux viene separato dalle altre risorse hardware. Inoltre, gli altri due core disponibili possono essere utilizzati per gestire gli algoritmi richiesti per il controllo del motore o un inverter. Anche in questo caso, il ridotto consumo energetico gio- ca un ruolo importante nel mantenere bassa la tempe- ratura dei componenti elettronici all’interno dei modu- li blade, anche in condizioni termiche difficili con una temperatura ambientale di 60 °C e oltre. L’automazione industriale copre un’ampia gamma di ap- plicazioni e requisiti. Comune tra i prodotti industriali è la necessità di offrire supporto e disponibilità dei di- spositivi per 20 anni o più. Per tale motivo Microchip ha Fig. 4 – Schema a blocchi di un PLC