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DIGITAL SAFETYCRITICAL SYSTEMS 63 - ELETTRONICA OGGI 472 - SETTEMBRE 2018 sto. Questa è la ragione per la quale soluzioni di questo tipo non sono prese in considerazione quando si tratta di soddisfare requisiti “hard real time”. Gli FPGA, d’altro canto, supportano in modo intrinseco funzionalità real- time grazie alla loro natura parallela. I vari processi non entrano in competizione gli uni con gli altri ma seguono il loro percorso predefinito, che non è disturbato da al- tri eventi. Ciò rende più semplice assicurare funzionali real-time deterministiche con un comportamento chia- ramente delineato al variare del tempo. Integrazione delle applicazioni di protezione In un’epoca come quella attuale, dove le parole d’ordi- ne sono Internet of Things, Industry 4.0 e Mobility 4.0, il problema della protezione contro le manipolazioni si pre- senterà prima o poi nell’ambito della sicurezza funzionale. Anche in questo caso gli FPGA offrono numerose moda- lità per proteggere l’applicazione da manipolazioni, ac- cessi non autorizzati o duplicazione di dati. Ad esempio è possibile programmare una chiave unica nell’FPGA e me- morizzarla in modo sicuro in forma cifrata in una memo- ria non volatile. Una chiave di questo tipo può assicurare che i dati possono essere letti solamente da applicazioni e persone che conoscono la chiave. La chiave, inoltre, può essere usata per identificare la comunicazione del dispo- sitivo con altri dispositivi. Essendo basata su hardware, essa non può essere manipolata dal lato software e iden- tifica sempre in maniera univoca il dispositivo. Il codice integrato nell’hardware, inoltre, non può essere copiata così facilmente come nel caso del software. Di conse- guenza, un FPGA può espletare funzioni di sicurezza cri- tiche che vanno molto al di là di quelle di un modulo TPM (Trusted Platform Module). Gli FPGA assicurano notevoli vantaggi rispetto alle soluzioni standard perché posso- no essere programmate singolarmente per cui risultano meno esposti a eventuali attacchi informatici. Le limitazioni degli FPGA Oltre ai vantaggi fin qui menzionati, esistono ovviamente dei limiti all’uso degli FPGA. In primo luogo i costi sono più elevati rispetto a quelli dei component standard che sono prodotti in grandi volumi. Gli FPGA, inoltre, sono adatti per applicazioni di complessità limitata: a partire da un certo livello di complessità è meglio ricorrere a una combinazione di hardware e software poiché i mi- crocontrollori e i processori applicativi già integrano la logica fondamentale richiesta tra cui molteplici interfac- ce di I/O standard che dovrebbero essere sviluppate nel caso si utilizzi un FPGA. Detto questo, gli FPGA offrono molte possibilità. Ad esempio la logica x86 è già presente negli FPGA, ma la mappatura dell’intera logica software disponibile per questa architettura nell’FPGA non è un traguardo raggiungibile a breve. Vantaggi e svantaggi devono essere quindi valutati per ogni singola applica- zione, tenendo conto dei componenti standard disponi- bili. In linea di principio, gli FPGA si propongono come un’alternativa flessibile e sicura per soddisfare quasi tut- te le esigenze laddove le soluzione basare su hardware o software hanno raggiunto i loro limiti di sviluppo. Si può comunque affermare che molte applicazioni che richie- dono la sicurezza funzionale oggigiorno non possono prescindere dal ricorso agli FPGA. Lo sviluppo di sistemi funzionalmente sicuri Una società come MEN Mikro Elektronik , oltre a es- sere specializzata nello sviluppo di piattaforme ba- sate su FPGA per sistemi di elaborazione embedded destinati ad applicazioni “safety-critical”, ha acquisi- to un’approfondita conoscenza dei requisiti richiesti da specifici settori industriali. In alcuni comparti, ad esempio, è prassi comune non includere lo sviluppo dell’FPGA negli standard, ma i fornitori di soluzioni vogliono usare i risultati delle simulazioni ottenuti dai tool di sviluppo per FPGA al fine di risparmiare sui co- sti della documentazione necessaria per le certifica- zioni. Nonostante tutti gli sforzi richiesti in fase di svi- luppo, l’uso di FPGA può consentire sensibili risparmi di tempo nel processo di certificazione, che a volte è più complesso dello sviluppo stesso. MEN ha già rea- lizzato numerosi blocchi funzionali utilizzati in applica- zioni certificate. In questi casi essi eseguono funzioni critiche della scheda, oltre a mappare funzioni di I/O specifiche. Tra i blocchi base IP per FPGA realizzati da MEN si possono annoverare: l !" !#$&$ !#'*+ 9 : ;<= m : #! >?@E @HE l J - ture e funzioni PWM Tutti questi core IP possono essere abbinati con core forniti da Intel PSG (Avalon Bus) o dalla community OpenCores (Wishbone Bus). MEN supporta anche gli sviluppi effettuati mediante il processore sof-core Nios di Intel PSG (ex Altera). Ponti (bridge) Wishbone-Ava- lon e Avalon-Wishbone sviluppati “ad hoc” completano la gamma di logiche per FPGA “pronte all’uso” di MEN Mikro Elektronik che, oltre a essere continuamente migliorata, può essere personalizzata ed ampliata per soddisfare requisiti specifici.