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SETTEMBRE 2017 65 la restituzione al mittente previo pagamento resi la restituzione al mittente previo
SPECIALE Dieci soluzioni LA COPERTINA hardware open source per Supplemento a Elettronica oggi n° 459 - Gennaio/Febbraio - In caso di mancato recapito inviare al CMP/CPO di Roserio-Milano per - In caso di mancato recapito inviare Supplemento a Elettronica oggi n° 459 - Gennaio/Febbraio di EMBEDDED progetti embedded Embedded IoT: la via Architetture per il Mobile verso l’Edge Computing Heterogeneous Computing
EMBEDDED 65 | SETTEMBRE ’17 | SOMMARIO 6 SI PARLA DI… 7 EDITORIALE 8 LA COPERTINA DI EMBEDDED
Embedded IoT: la via verso l’Edge Computing - A cura della Redazione IN TEMPO REALE
12 Nodi sensore wireless per l’acquisizione dati da remoto su reti - Alessandro Nobile 13 Il master transceiver IO-Link a due canali assicura comunicazioni robuste e consumi dimezzati per applicazioni Industry 4.0 - Emanuele Dal Lago 14 Tablet fully rugged per le operazioni sul campo - Alessandro Nobile 14 Sensore di visione “intelligente” per immagini tridimensionali - Alessandro Nobile 15 Controller Motion Pcie EtherCat - Francesco Ferrari 16 Scheda per accelerare lo sviluppo delle applicazioni IoT di pattern matching Alessandro Nobile 16 Schede di valutazione per applicazioni Usb Power Delivery con connettore Usb Type-C Eurotech, nata come un’azienda che Alessandro Nobile indirizzava la progettazione e lo svilup- po di hardware per l’elaborazione dati 17 Moduli Com Express flessibili con pinout Type 6 - Francesco Ferrari industriale, si è trasformata negli anni 18 in una multinazionale che ha aggiunto Gestione efficiente dell’energia con il controllo automatico delle microgrid - Francesco Ferrari alle sue competenze storiche anche 19 Hardware dedicato per la progettazione di sistemi embedded - Francesco Ferrari una visione pioneristica nell’ambito del cosiddetto M2M prima e nell’Internet 20 Elettronica e automotive: opportunità e sfide - Francesca Prandi of Things per le imprese ora. Queste 24 soluzioni, che includono hardware, Industria 4.0: modello vitale per l’Europa - Giorgio Fusari software e servizi integrati. Fornisco- 28 Automotive: come dimezzare i tempi di cambio produzione - Alessandro Nobile no ai clienti l’accesso ai più aggiornati software per lo sviluppo di applicazioni IoT, distribuiti su gateway multi-service SPECIALE robusti e flessibili, che raccolgono i dati dei sensori sul campo per inte- 30 Dieci soluzioni hardware open source per progetti embedded - Giorgio Fusari grarli alle business operations. 36 Architetture per il Mobile Heterogeneous Computing - Lucio Pellizzari Lavorando con un ecosistema di part- ner internazionali, Eurotech sviluppa HARDWARE soluzioni end-to-end che integrano la gestione dei dispositivi e dei dati 40 Sistemi cognitivi nel futuro della difesa - Giorgio Fusari raccolti, la loro comunicazione inter- connessione per formare un sistema 50 Moduli computer industriali - Massimo Fiorini di edge computing che risponda alle esigenze del business digitale 54 Le famiglie di SoC “Falcon” di Amd equipaggiano le nuove motherboard di Advantech EUROTECH Antonios Tsetsos Via Fratelli Solari 3/A 58 Standard Picmg: il punto della situazione - Francesco Ferrari 33020 Amaro (UD) 62 Tel. 0433 485411 L’ottimizzazione dei progetti di alimentazione attraverso moduli configurabili Fax 0433 485499 Holger Schierenbeck [email protected] 66 Strumentazione: alcune recenti evoluzioni - Andrea Cattania 70 SoC e SoM: piccoli formati, grandi prestazioni - Bernd Hantsche 74 Prototipazione con Fpga - Lucio Pellizzari 77 Embedded Cloud: una soluzione veloce e sicura all’interno della fabbrica - Norbert Hauser SOFTWARE
80 La qualità passa attraverso il collaudo del software - Niroshan Rajadurai 84 Internet of Things, il software è sempre più al centro - Giorgio Fusari 89 Industrial Internet of Things: cogliere le opportunità - Gareth Noyes
I VERTICAL MAGAZINE DI
5 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 www.elettronica-plus.it www.tech-plus.it EMBEDEDD www.fieramilanomedia.it 65
Redazione Antonio Greco Direttore Responsabile INSERZIONISTI Filippo Fossati Coordinamento Editoriale SOCIETÀ PAG. [email protected] - tel: 02 49976506 ADVANTECH TECHNOLOGY...... 3 Paola Bellini Coordinamento di Redazione AVNET ...... 27 [email protected] - tel: 02 49976501 CONTRADATA ...... III COPERTINA Segreteria di Redazione - eo@fieramilanomedia.it DIGI-KEY ELECTRONICS ...... II COPERTINA EUROLINK SYSTEMS ...... 61 EUROTECH ...... I COPERTINA Collaboratori: Antonella Pellegrini, Andrea Cattania, Emanuele Dal Lago, EXPO FERROVIARIA ...... 73 Francesco Ferrari, Massimo Fiorini, Giorgio Fusari, Aldo Garosi (disegni), GOMA ELETTRONICA ...... 7 MC TRONIC ...... 49 Bernd Hantsche, Norbert Hauser, Zeljko Loncaric, Alessandro Nobile, MICROCHIP TECHNOLOGY...... 4 Gareth Noyes, Lucio Pellizzari, Francesca Prandi, Niroshan Rajadurai, MOUSER ELECTRONICS ...... 35 SISTEMI AVANZATI ELETTRONICI ...... 75 Holger Schierenbeck, Antonios Tsetsos UNIVERSAL ROBOTS ...... IV COPERTINA
Pubblicità Giuseppe De Gasperis Sales Manager [email protected] SI PARLA DI... tel: 02 49976527 - fax: 02 49976570-1 ABB INSTRUMENTATION ...... 66 MANGOH ...... 30 ADAFRUIT ...... 30 MAXIM INTEGRATED ...... 13 Nadia Zappa Ufficio Traffico ADLINK TECHNOLOGY ...... 15-50 MEN MIKRO ELEKTRONIK ...... 96 [email protected] - tel: 02 49976534 ADVANTECH EUROPE ...... 12-50-54 MICROSEMI ...... 74 ALPHABET ...... 84 MICROSOFT ACADEMIC SEARCH ...... 84 AMAZON ...... 84 AMD ...... 54 MICROSOFT ...... 66 International Sales APICAL...... 84 MIPS64 ...... 36 U.K. – SCANDINAVIA – NETHERLAND – BELGIUM APPLE ...... 84 NATIONAL INSTRUMENTS ...... 74 Huson European Media ARBOR ...... 17 NETDUINO ...... 30 ARDUINO ...... 30 Tel +44 1932 564999 - Fax +44 1932 564998 NVIDIA ...... 20-40 ARM ...... 84 NXP SEMICONDUCTORS ...... 20 Website: www.husonmedia.com ARROW ELECTRONICS ...... 16-20-62 OPENREX ...... 30 SWITZERLAND - IFF Media AVNET ABACUS ...... 20 AVNET SILICA ...... 98 ORACLE ...... 84 Tel +41 52 6330884 - Fax +41 52 6330899 AXIOMTEK ...... 50 OSHWA - OPEN SOURCE HARDWARE ...... 30 Website: www.iff-media.com BASF ...... 66 PARADOX ENGINEERING...... 84 USA - Huson International Media BEAGLEBOARD.ORG...... 30 PHYTEC ...... 50 BMW ...... 66 PITOM ...... 20 Tel +1 408 8796666 - Fax +1 408 8796669 BRIDGETEK ...... 19 PORTWELL ...... 50 BROADCOM ...... 84 Website: www.husonmedia.com QUALCOMM...... 36 CARGILL ...... 66 GERMANY – AUSTRIA - MAP Mediaagentur Adela Ploner RENESAS ELECTRONICS EUROPE ...... 20 CENTERPOINT ENERGY ...... 66 Tel +49 8192 9337822 - Fax +49 8192 9337829 CISCO SYSTEMS ...... 84 ROHM ...... 16 Website: www.ploner.de CON EDISON ...... 66 ROYAL CARIBBEAN ...... 66 TAIWAN - Worldwide Service co. Ltd CONGATEC ...... 50-98 RS COMPONENTS ...... 93 CONNECT TECH ...... 58 RTSOFT ...... 18 Tel +886 4 23251784 - Fax +886 4 23252967 CUBIETECH ...... 30 RUTRONIK ...... 70 Website: www.acw.com.tw CYPRESS SEMICONDUCTOR ...... 36-84-97 SAMSUNG ...... 36 DIALOG SEMICONDUCTOR ...... 91 SECO ...... 58 DIGILENT ...... 74 EKF ELEKTRONIK ...... 58 SHELL ...... 66 Grafica e fotolito Emmegi Group – Milano EUROTECH ...... 8-84-97 SHUTTLE ...... 92 Stampa FAENZA GROUP – Faenza (Ra) • Stampa EVIDENCE ...... 20 SIEMENS CONVERGENCE CREATOR ...... 66 FACEBOOK ...... 84 SIEMENS ...... 84 FENWAY EMBEDDED SYSTEMS ...... 91 SISTEMI AVANZATI ELETTRONICI ...... 66 Aderente a: FLIR SYSTEMS ...... 92 SOFTBANK ...... 84 FREEDUINO ...... 30 SOLAIR ...... 84 GARTNER ...... 40 STMICROELECTRONICS ...... 20 GETAC ...... 14 GOMA ELETTRONICA ...... 96 SYNOPSYS ...... 74 TECHNAVIO ...... 50 Proprietario ed Editore HAPPIEST MINDS ...... 84 HSA FOUNDATION ...... 36 TESLA ...... 20-84 Fiera Milano Media IBM GLOBAL SERVICES ...... 84 TEXAS INSTRUMENTS ...... 20 • Presidente Gianna La Rana IHS MARKIT ...... 58 THE EUROPEAN HOUSE-AMBROSETTI ...... 24 Antonio Greco • Amministratore Delegato IMAGE S ...... 14 TOSHIBA ELECTRONICS EUROPE ...... 98 IMAGINATION TECHNOLOGIES ...... 36-50 Sede legale • Piazzale Carlo Magno, 1 - 20149 - Milano TRANSCEND ...... 97 INFINEON TECHNOLOGIES ...... 20 Sede operativa ed amministrativa INFOBRIGHT ...... 84 UDOO ...... 30 S S. del Sempione, 28 - 20017 Rho (MI) INTEL ...... 30-84 UNIVERSAL ROBOTS ...... 28 tel. +39 02 4997.1 fax +39 02 49976573 - www.tech-plus.it INTEL PSG ...... 74 UNIVERSITÀ DI BOLOGNA ...... 36 INTELLISYSTEM TECHNOLOGIES ...... 66 UNIVERSITÀ DI MODENA ...... 20 IWAVE ...... 50 VECTOR SOFTWARE ...... 80 JASPER DESIGN AUTOMATION ...... 84 VERTIV ...... 96 Fiera Milano Media è iscritta al Registro Operatori della Comunicazione n° 11125 del 25/07/2003. KHRONOS GROUP ...... 36 VIA TECHNOLOGIES ...... 92 Autorizzazione alla pubblicazione del tribunale di Milano n° 129 del 7/03/1978. KOE EUROPE ...... 93 KONTRON ...... 50-58-77 VISHAY INTERTECHNOLOGY ...... 91 Tutti i diritti di riproduzione degli articoli pubblicati sono riservati. LATTICE SEMICONDUCTOR...... 74 VOLVO...... 66 Manoscritti, disegni e fotografie non si restituiscono. Embedded è supplemento di Elettronica Oggi. LMI TECHNOLOGIES ...... 14 WIND RIVER ...... 89 MAGNETI MARELLI ...... 20 XILINX ...... 20-74 6 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 EDITORIALE Il settore industriale alimenta la crescita dei chip
Secondo i più recenti dati forniti da IHS Markit, il settore dei semiconduttori per applicazioni industriali nel corso del 2016 è cresciuto in misura pari al 3,8%, arrivando a toccare quota 43,5 miliardi di dollari. Questa crescita, secondo gli analisti della società di ricerca, continuerà anche nel corso di quest’anno grazie al buon andamento di numerosi comparti tra cui avioni- ca (sia commerciale sia militare), cartellonistica digitale, sistemi di sorveglianza video connessi in rete, Hvac, contatori “intelligenti”, inverter fotovoltaici, illuminazione a Led ed elettronica medicale. Tra le tipologie di chip che beneficeranno in misura maggiore di questo trend positivo, si possono annoverare semiconduttori ottici, dispositivi di potenza discreti e microcontrollori (Mcu). Molto buone le performance previste per il settore dell’illuminazione a Led, che dovrebbe passare dai 9,4 miliardi del 2016 ai 14,3 miliardi preventivati per il 2021. Questo aumento è imputa- bile alla diminuzione del prezzo medio di vendita delle lampade a Led e all’eliminazione, prevista in molti Paesi, delle lampade a incandescenza. Quest’ultimo aspetto contribuisce anche ad aumentare l’efficienza energetica, un fattore a cui molti settori, non ultimo l’automazione di fabbrica, guardano con interesse. Da qui la crescita della domanda per i componenti di potenza, tra cui transistor discreti, tiristori, rettificatori e diodi. Il mercato di questi com- ponenti passerà dai 5,7 miliardi del 2015 agli 8 miliardi del 202. I microcontrollori, dal canto loro, raggiungeranno nel 2021 quota 7 miliardi di dollari, contro i 4,4 miliardi del 2016. Questo trend complessivo è supportato anche dalle più importanti aziende di distribuzione: oltre 30 tra i distributori presenti nella lista dei top 50 ritiene che il mercato industriale crescerà nel corso del 2017. Una delle tecnologie emergenti per il settore industriale è ovviamente Internet of Things. Un recente report di Semico stima che le vendite di semiconduttori per applicazioni IoT industriali cresceranno a un tasso del 7,7% su base annua nei prossimi cinque anni. In particolare, Internet of Things avrà un notevole impatto su due specifiche categorie di prodotti: microcontrollori e sensori. Le applicazioni IoT hanno avuto un impatto anche sulla classifica dei primi cinque player del settore dei semiconduttori industriali: nella classifica 2016, grazie alla sua offerta nel settore IoT, Intel è balzata al secondo posto, alle spalle di Texas Instruments, seguita nell’ordine da STMicroelectronics, Infineon (che ha scambiato la posizione con Intel) e Analog Devices. Quest’ultima, grazie all’acquisizione di Linear Technology, potrà ambire a migliorare la propria posizione rafforzandosi in settori chiave quali T&M, medicale e automazione di processo.
Filippo Fossati filippo.fossati@fieramilanomedia.it
7 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 LA COPERTINA DI EMBEDDED EUROTECH
Embedded IoT: la via verso l’Edge Computing
C’era una volta il cloud... E c’è ancora, ma potrebbe non bastare più. Il numero di dispositivi interconnessi aumenta in modo esponenziale, ed elaborare dati esclusivamente a livello centrale potrebbe non essere la soluzione ottimale. Rendere i dispositivi intelligenti, in modo da elaborare i dati vicini alla fonte, è l’obiettivo dell’Edge Computing, nuovo paradigma dell’IoT
A cura della Redazione
L’ innovazione tecnologica porta i dispositivi a cresce in modo esponenziale, così come i dispositivi essere sempre più “intelligenti” (smart), ospitando al connessi alla rete (diversi analisti stimano i dispositi- loro interno software applicativo per comunicare in vi connessi nell’ordine dei miliardi nel breve volgere modo semplice ed economico con altri dispositivi. Il di qualche anno), e avere un unico nodo per l’elabo- ruolo del cloud, in questo caso, è fondamentale, poiché À permette di consolidare ed elaborare centralmente ciò si aggiunge l’incompatibilità della quantità dei tutti i dati raccolti sul campo e di controllare i dispo- dati da trasferire con la banda e i costi di gestione (ad sitivi da remoto. Per certi tipi di dati e applicazioni, esempio per il trasferimento tramite reti cellulari): la però, è necessaria un’elaborazione del dato diretta- capacità di elaborazione locale consente di trasferire mente sul campo ed in questo caso il cloud potrebbe solo informazioni utili e “distillate”. Nei suoi 25 anni non essere la soluzione migliore. La mole di big data di vita, Eurotech ha contribuito attivamente, molte volte con un ruolo di vero e proprio pio- niere, alla nascita ed evoluzione dell’era digitale, e può quindi sfruttare questo ba- gaglio di conoscenza in maniera totalmen- te innovativa, intro- ducendo dispositivi sul campo sempre più intelligenti e in grado di elaborare e gestire autonomamente i dati raccolti, proiet- tandosi direttamente nel mondo dell’Edge Eurotech quest’anno festeggia 25 anni di attività (nella foto la sede ad Amaro, UD) Computing. 8 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 EUROTECH
Elaborazione da remoto Il concetto di “Embedded IoT” si esprime nei pro- con Everyware Cloud dotti di Eurotech, che offrono al cliente i “building blocks” necessari per realizzare o una completa In un sistema IoT integrato è necessario che Edge architettura IoT end-to-end, dalla connessione Computing e Cloud Computing convivano e si com- dei vari dispositivi alla raccolta, normalizzazione pletino a vicenda. La piattaforma Everyware Cloud e integrazione dei dati con il back-end applicati- (EC) di Eurotech facilita lo sviluppo di applicazioni vo aziendale. L’offerta include diversi modelli di deployment, sia su server pubblici sia su infra- struttura privata. Tutto questo mettendo sempre a disposizione del cliente una soluzione allineata ai massimi sistemi di sicurezza e privacy.
Schede e dispositivi embedded La crescente quantità di dati che vengono raccolti implica una maggiore necessità di capacità compu- tazionale sul campo. I sistemi di Edge Computing mettono a disposizione questa capacità, altrimenti disponibile solo a livello back-end, e sono in grado che sfruttano i dati provenienti dal campo: inte- di integrarsi alla sensoristica di acquisizione distri- grandosi con ESF, permette la gestione e la ma- À - nutenzione remota dei dispositivi sul campo, oltre tali. Si è inoltre passati a sistemi che offrono ar- all’archiviazione dei dati per successive analisi e chitetture modulari e che permettono di integrare l’integrazione con applicazioni aziendali di business più boards come moduli indipendenti, con sempre intelligence e business analytics. La comunicazione maggiori capacità di calcolo e di stoccaggio dei dati. con i dispositivi sul campo avviene grazie a dei pro- Un tipo di architettura adatta all’embedded IoT è tocolli di comunicazione basati su standard aperti l’x86 di Intel, che garantisce elevate prestazioni di e che garantiscono la sicurezza e l’integrità delle elaborazione, in particolare con i nuovi Intel Core informazioni inviate. di sesta e settima generazione e con i potenti Intel Xeon, proposti sui più recenti device di Eurotech. I vantaggi dell’Edge Computing singola (SBC) che monta gli ultimi processori Intel i dati direttamente alla fonte offre numerosi van- connessione ad alte prestazioni: Gigabit Ethernet, taggi. Innanzitutto, l’analisi e l’elaborazione dei dati può avvenire in tempo reale, consentendo di - velocizzare la risposta agli eventi. Per logica con- À seguenza questo porta a una riduzione dei costi - operativi necessari per trasferire moli di dati con- re agli standard di mercato. Grazie a un sistema sistenti molto spesso usando reti cellulari. Inoltre, l’Edge Computing consente di ottenere applicazioni più performanti, diminuendo il tempo di latenza. I dispositivi sul campo avranno tra le loro caratteri- stiche una più spinta miniaturizzazione in quanto devono essere inseriti all’interno del prodotto, do- À come ad esempio vibrazioni, agenti atmosferici, temperature estreme, e inoltre dovranno permet- La CPU 521-17 tere di ridurre al minimo l’intervento umano per è un SBC potente anni, in quanto raggiungerli, in molti casi, risulta e con alta capacità di immagazzinamento dati, À adatta all’Embedded IoT
9 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 LA COPERTINA DI EMBEDDED EUROTECH
di raffreddamento fanless e un basso consumo di g -4 °/+6 ° ) - energia, può essere impiegato per gestire le applica- g À 2 ) Á zioni sul campo, grazie al supporto dei sistemi ope- possibilità di personalizzazione, dall’estetica (scoc- g À h ) Àg z h / integrarsi con Everyware Software Framework, la software. La scocca in alluminio permette inoltre di piattaforma di Eurotech per lo sviluppo di applica- I/O E h zioni Edge Computing. Compatta e potente, in una / / . M -D yP À OM E RS-232 RS-422 RS-48 . ) PU 6 - 8 stesse prestazioni si possono declinare anche nel I X -D À 2 settore Ferroviario e trasporti, grazie alla versione RAM 8 GB g h - À EN B GATE 2 -2 . 24 GB SODIMM) 4 - In un esempio di applicazione, grazie alla possibili- SATA 3. I/O h tà di installare sistemi operativi Linux e Windows h z HPE Á g z E y S F - H gh P E ) mework, i gateway di Eurotech consentono il re- l’elaborazione di immagini, la robotica e i veicoli a À g Á guida autonoma. connetterli alla rete IoT e passare a una produzione ù À g zz . Gateway I gateway di Eurotech hanno recentemente ottenu- Il livello successivo nell’architettura è costituito À z M Az h g y h I/O h agli utenti di far parte di un ecosistema per otte- consentono l’acquisizione dei dati dal campo, la loro nere soluzioni IoT velocemente, potendo contare su z Á gg g À- h À z nito verso il cloud, abilitando cioè le applicazioni di I T Az . Edge Computing. I gateway di Eurotech sono cer- À Á zz Everyware Software Framework, il giusto comple- industria, trasporti, automotive, difesa) e presenta- mento per l’Edge Computing no una varietà di potenza di calcolo declinabile in A h ÁE g g Á - base alle necessità. laborazione dei dati alla periferia della rete, vicino P z R GA- alla sorgente dei dati, riducendo così il tempo di la- TE 2 -2 è Á . D tenza ed evitando di dover inviare costantemente i in alluminio, è in grado di operare in un vasto ran- dati a data center centralizzati. I gateway control- lano e collegano tra loro i vari dispositivi sul campo, e grazie alle loro componenti software costituiscono il fondamento per lo sviluppo dell’Edge Computing. Everyware Software Framework (ESF) è J /OSG ÁE g Computing di Eurotech, progettata per lo sviluppo di applicazioni tramite ga- teway. ESF permette il collegamento tra il gateway e i dispositivi sul campo attraverso l’incapsulamento dei proto- colli di comunicazione (standard aper- M OP -UA) un’immagine digitale del dispositivo (di- gital twin) che potrà essere riutilizzata anche per la gestione di altri dispositivi. G z ÁAPI ESF - I gateway di Eurotech certificati Microsoft Azure te al gateway di collegarsi alle inter-
10 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 EUROTECH LA COPERTINA DI EMBEDDED
La sicurezza IoT passa per protocolli e certificazioni
In ogni applicazione IoT, l’accesso sicuro per la gestione remota dei dispositivi sul campo è di fondamentale impor- tanza. I dispositivi embedded, per loro natura, non necessitano della supervisione costante di un operatore, dunque sono lasciati per lunghi periodi a raccogliere e trasmettere dati in autonomia. Sono inoltre progettati per resistere per decenni senza interventi diretti, comunicando principalmente attraverso un’infrastruttura Internet. Sia i disposi- tivi che i dati sensibili sono costantemente esposti a un potenziale attacco informatico. Per questo motivo, la sicurez- za è una caratteristica determinante nella scelta di una soluzione IoT. L’infrastruttura IoT presenta numerosi punti critici, ovvero interfacce che gli hacker possono attaccare: dai sensori ai dispositivi embedded sul campo, passando per il software, per arrivare fino al cloud e alle business application. Tutti i dispositivi all’interno dell’infrastruttura sono interconnessi e connessi alla rete, e anche l’attacco a un singolo dispositivo può destabilizzare l’intero sistema. L’approccio alla sicurezza di sistema IoT deve essere dunque di tipo olistico, e prevedere la protezione di tutte le sue componenti. La soluzione end-to-end di Eurotech integra strumenti di sicurezza specializzati che coprono tutte le fasi di trasmissione dei dati, adottando protocolli di comunicazione sicuri e certificazioni di sicurezza testati e validati da terze parti. Tutto questo porta a soddisfare i requisiti fondamentali di una rete sicura quali integrità, autenticità e confidenzialità delle informazioni trasmesse. Ad esempio MQTT, nato dalla collaborazione fra Eurotech e IBM, è un protocollo semplice e leggero utilizzato per trasferire i dati dal software (Everyware Software Framework) al cloud (Everyware Cloud) che si appoggia a standard di comunicazione sicura come SSL e TLS per garantire la sicurezza di trasmissione dei dati. Lo standard OSGi, insieme ai protocolli di sicurezza integrati in ESF, permette lo sviluppo di applicazioni in ambiente sicuro. Inoltre, sia ESF sia EC garantiscono un’infrastruttura di comunicazione sicura offrendo una VPN per connettere i vari dispositivi. Per preservare l’integrità e l’autenticazione della trasmissione dei dati dai dispositivi sul campo ai gateway e poi al cloud, Eurotech ha adottato la certificazione X.509, che utilizza una crittografia standard per la gestione dei certificati PKI (a chiave pubblica).
novativa funzione di programmazione visuale, chiamata “Wires”. Gli utenti possono sviluppare applicazioni sen- za codice, collegando semplicemente dei componenti pre-impostati (senso- ri, PLC, timer e così via) all’interno di un grafo. Ciò permette, ad esempio, di gestire la raccolta dei dati a intervalli À Á - teway, elaborarli e inviare i risultati al cloud. ESF è un blocco particolarmen- te importante nel software del dispo- sitivo, che velocizza lo sviluppo di ap- À Questa infrastruttura, indipendente Everyware Software Framework consente lo svi- dall’hardware, garantisce la protezio- luppo di applicazioni per l’Edge Computing ne dell’investimento fatto dal cliente nel software, consentendo al tempo stesso di caricare dinamica- /O mente nuovi servizi sul gateway. / N E F funge da “contenitore” per le applicazioni di Edge EUROTECH Computing installate sui gateway, permettendo la F / programmazione in Java e lo sviluppo di applicazio- F O G À w ulteriormente lo sviluppo è stata introdotta un’in-
11 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 IN TEMPO REALE | NOVITÁ/TECNOLOGIE
Nodi sensore wireless per l’acquisizione dati da remoto su reti WAN Alessandro Nobile Advantech ha di recente presentato la famiglia di sensor nodes wireless WISE-4000. Sfruttando la tecnologia delle reti Wi-Fi, delle reti mobili e delle g g À h P AN P AN) R A h h g - : g ISE-42 ) z IP6 ISE-44 ) ISE-46 ). I - tegrati offrono funzionalità di raccolta dati, trasmis- z À h per applicazioni in ambienti industriali e all’aperto. Con la sua gamma di sensor nodes wireless com- patti e facili da integrare per fabbriche, data cen- La serie di sensor nodes wireless IoT WISE-4000 di Advantech permettono di accelerare lo sviluppo e l’im- h N z plementazione dell’Internet of Things alimentare, impianti di irrigazione e applicazioni g A h Á z ÁI Th g . Q g A h: Serie WISE-4200: sensor nodes integrati per monitoraggio ambientale ISE-42 è g z À- gurazione, ad esempio un sensore integrato di temperatura e umidità o un ingresso digitale integrato con I/O RS-48 . G g h - z gg gg . I ISE-42 gg ambientale e applicazioni di gestione in fabbriche, condutture, datacenter e magazzini frigoriferi. Serie WISE-4400: protezione IP65 per ambienti industriali gravosi I ISE-44 h g z IP6 Á g - q ì gh g . I è ISE-447 g 3G g Á z . I z IP6 q À - z h h q gg h g q . Serie WISE-4600: ricarica solare per applicazioni all’aperto su reti WAN I ISE-46 g g z - Á g g À h . I ISE-46 R g gg ) gh z z GPS z zz z . G ì z q . O ISE-46 g V h g z z Á . I ISE-42 ISE-44 ISE-46 z ù MQTT REST) g Á g z g . P hé h gg z g y g Áh À gg Á h I T À . M gg z q z A h Á zz : h :// . h. / - - g- / SN/. 12 EMBEDDED NOVITÁ/TECNOLOGIE | IN TEMPO REALE
Il master transceiver IO-Link a due canali assicura comunicazioni robuste e consumi dimezzati per applicazioni Industry 4.0 Emanuele Dal Lago y à % O k X Maxim G w y O k - q à À O O k / / q y - à O k O O l’automazione di fabbrica, aprendo la - y G - X % O k O k SIO in tutte le modalità. - di tensione/corrente, contribuiscono ad assicurare una comunicazione robusta minimizzando il consumo Il nuovo MAX14819 offre una soluzione pienamente conforme a IO-Link di energia. Utilizzando un solo mi- con framer e controllori di alimentazione L+ integrati / - y  À X QFN - O k w y O k Q : à : Á  - ne, architettura con limitatore di corrente ottimizzato, per un consumo di energia sensibilmente minore. à : /  Á - O  à :  à - à à O k O E E ; N N
X : ://www / / X 13 EMBEDDED IN TEMPO REALE | NOVITÁ/TECNOLOGIE
Sensore di visione “intelligente” per immagini tridimensionali Alessandro Nobile G Á Á q - LMI Technologies e distribuito in Italia da Image S G à À q G k G - tridimensionali in linea su oggetti statici, montando il À - Á
l’integrazione in macchinari o altre apparecchiature di Gocator 3109 comunica direttamente con PLC e Á FO - robot, riducendo il numero di componenti hardware e semplificando la configurazione, con notevoli bene- Á fici in fase di installazione e manutenzione à Á q È ì - q à q G - w À À À E G à - N ì G Á - À w À À Tablet fully rugged per le operazioni sul campo Alessandro Nobile - ZX Getac  y à à Á G y à N à À à Á À - 14 EMBEDDED NOVITÁ/TECNOLOGIE | IN TEMPO REALE
Il nuovo ZX70 di Getac è un tablet Á Android “fully rug- y ged” da 7” ideato Á per consentire un agevole utilizzo à / con una mano sola G - in contesti impe- gnativi q À ZX - Á à à w F Á q À ZX À G G E W F NF / F à G À G Á k À Á ZX y à À EX E E / Á - G q q À ZX che operano sul campo. Controller Motion PCIe EtherCAT Francesco Ferrari ADLINK Technologies À con cicli di tempo deterministici, oltre ad essere perfettamen- E à E la soluzione ideale per applicazioni ad alte prestazioni grazie E y À µ à d’interpolazione di sei assi lineari, con miglioramento delle - À - À PCIe-8338 è la prima scheda PCI-express Motion Controller con pieno supporto delle - librerie APS - q E 15 EMBEDDED IN TEMPO REALE | NOVITÁ/TECNOLOGIE
Scheda per accelerare lo sviluppo delle applicazioni IoT di pattern matching Alessandro Nobile E y Arrow Electronics - à À - W F à E y /O à w Á Q k E F W y y E y Á - À w W F Á À y - y / à/ - - La nuova scheda SmartEverything E y di Arrow Electronics semplifica il dell’infrastruttura software di Intel che comprende la libreria di riconoscimento di gesti, suoni e vibrazioni Q Á O Z y - - Á Á O Q k E À Schede di valutazione per applicazioni USB Power Delivery con connettore USB Type-C Alessandro Nobile
ROHM Á / w y y ÁE À Á / à y w y Á F Á Á q Á 16 EMBEDDED NOVITÁ/TECNOLOGIE | IN TEMPO REALE
Á - W À W / q - Á é ambito domestico e negli hotel il numero di W E K - O Q y y O - Le nuove schede di ROHM facilitano la prototipazione e lo O sviluppo iniziale delle applicazioni USBPD, dai dispositivi mobili alle periferiche USB fino a 100W À À q - à Á à G Á à Moduli COM Express flessibili con pinout Type 6 Francesco Ferrari
E E X O E y ARBOR Technology che mette a dispo- /O Á à Á q O E q - Q q  ky k à F à q E E X Á À ì à q Il modulo COM Express E E X k con pinout Type 6 EmETXe- i89M0 di ARBOR è O À G y corredato da un gran G à numero di I/O per garantire la massima flessibilità y / K d’utilizzo E E X À y - y Q y y à y À q /O q w q E E q G / N 17 EMBEDDED IN TEMPO REALE | NOVITÁ/TECNOLOGIE
G E G E à q O y q q y y y W EQ EQ E W EQ Gestione efficiente dell’energia con il controllo automatico delle microgrid Francesco Ferrari
RTSoft GO O w - w k q k k q q GO umano. É in grado, inoltre, di coordinare risorse energetiche distribuite e sistemi di storage, controller di Q à Á Á - k Á À à q à q - q à Á GO À - GO - logie di gestione e controllo delle reti elettriche per le utenze municipali e applicazioni industriali, emergono grazie anche al design modulare e Á y Á - - GO controllo di microgrid di intere città q q w sottostazioni della rete con funzioni q F F w - tralizzati oppure su controller remoti GO collegano generatori, sistemi di ener- AMIGO (Advanced Microgrid Optimization) di RTSoft è un software, scalabile e vendor-independent di gestione della rete per il controllo y - automatico e ottimizzato di microgrid a media e bassa tensione 18 EMBEDDED NOVITÁ/TECNOLOGIE | IN TEMPO REALE
w q E E / / O O - GO G G / w q À Á Á Hardware dedicato per la progettazione di sistemi embedded Francesco Ferrari
Bridgetek à per i progettisti embedded, a partire dagli ampliamenti y O - O O / y N O Q F O Â O Â - dere il sistema CleO aggiungendo numerose possibilità di à /O Bridgetek ha introdotto nuove Mcu. Hmi ed q À- espansioni di I/O per semplificare la progettazione Á O di sistemi embedded Á k Á - G k à Á à q q F k À E E E E E W E W - y F q à à Á À k W G q - q Á F Q F Q Q à F Q À /O À w - À Á /O k W w O X k 19 EMBEDDED IN TEMPO REALE | FOCUS ON
Elettronica L’automotive resta il maggiore settore di applicazione delle tecnologie e automotive: più innovative, che portano a un cambiamento radicale tutti le opportunità componenti del mezzo, da quelle più strutturali a quelle di connessione e sfide con l’esterno del veicolo
in espansione di sistemi di sicurezza e di comfort, e i Francesca Prandi regolamenti sempre più restrittivi riguardanti l’emis- sione di CO2. A livello di aree geo-economiche, l’Asia P À z ù - Il futuro del mercato dei semiconduttori per auto si guito del miglioramento delle condizioni economiche di mantiene positivo con ottime opportunità sia nel seg- questi Paesi e dei conseguenti investimenti degli OEM mento del trasporto passeggeri sia in quello commer- industriali. Secondo Lucintel, i segmenti dei semicon- ciale. Secondo un’analisi pubblicata da Lucintel nel duttori che mostreranno tassi di crescita superiori alla febbraio di quest’anno, il valore del mercato globale dei media sono quelli dei sensori e quello dei semicondut- semiconduttori automotive raggiungerà i 46 miliardi tori di potenza discreti. di dollari nel 2022, con una crescita media annua del I circuiti integrati, la componente essenziale delle uni- 6,4% a partire dall’anno in corso. L’automotive resta tà di controllo che interagisce con tutti gli altri sistemi il maggiore settore di applicazione delle tecnologie più dell’auto, manterranno la maggiore quota di merca- innovative, che portano a un cambiamento radicale to. La crescita della domanda di semiconduttori sarà tutti le componenti del mez- trainata dalle auto piccole e zo, da quelle più strutturali compatte e da quelle di taglia a quelle di connessione con media. I trend di mercato che l’esterno del veicolo. L’Inter- più impattano sulla crescita net delle cose, accompagna- riguardano in particolare i to da una produzione di tipo semiconduttori di potenza ad industria 4.0, consentirà una À z g - h rivoluzione nelle caratteri- sempre più piccoli, per senso- stiche dei veicoli e nella loro ri radar. I maggiori produttori produzione oltre che la diffu- di semiconduttori automotive sione di serie delle applicazio- sulla scena mondiale si con- ni più avanzate. Il processo di fermano NXP Semiconduc- trasformazione è in corso ed è I À T h g probabilmente destinato a du- R E STM - rare a lungo perché, un conto T I - sono le possibilità mostrate nei prototipi e un altro ments. Molte di queste aziende seguono una strategia conto sono poi l’economicità della produzione di questi di merger & acquisition per impadronirsi del timone nuovi veicoli, l’accettazione da parte del consumatore . O À Á - e il cambiamento delle preferenze. I maggiori driver lettronica automotive vengono discusse di seguito da di crescita del mercato dei semiconduttori automotive Martin Keenan, technical manager di Avnet Abacus; sono la crescita globale della produzione di auto e del Thomas Braun, global vice president automotive di contenuto di semiconduttori per veicolo, la domanda Arrow Electronics; Paolo Gai, Ceo di Evidence.
20 EMBEDDED SETTEMBRE FOCUS ON | IN TEMPO REALE
Martin Keenan, technical manager di Avnet Abacus Auto che consentono il monitoraggio delle condizio- À h g EMBEDDED: Quali caratteristiche di prodotto ven- imminenti e che sono in grado di allertare automa- gono richieste ai fornitori di elettronica per rispondere ticamente i servizi di emergenza in caso di incidente alle esigenze di auto sempre più connesse e per arrivare sono già una realtà fra i mezzi di trasporto di nuova a veicoli a guida autonoma? generazione. I costruttori stanno cercando di sbloccare Keenan: La doppia analisi riguarda sia i livelli di bu- le potenzialità e incrementare il valore intrinseco di siness performance sia i nuovi trend tecnologici. Quel- un’auto connessa per agevolarne l’integrazione in un lo dell’automotive è un mercato verticale altamente in mercato fortemente competitivo. La raccolta dei dati, crescita, che richiede in parallelo un’attività di design la sicurezza nella fase di comunicazione e archiviazio- molto dinamica. I fabbricanti di auto connettono un g À Á zz numero sempre maggiore di sensori all’interno dei vei- vantaggi anche commerciali al comparto produttivo, À ù g À q À . È g À . ò gg zz - un’industria di nuova concezione che vede protago- zione sui sensori di movimento, pressione e tempera- niste start-up che utilizzano le porte di accesso ODB tura, così come su dispositivi in grado di individuare per raccogliere i dati utili registrati dai sistemi del oggetti attraverso ultrasuoni. Ma, più sensori vengono veicolo e quindi utilizzarli in svariate funzioni, come installati nel veicolo, ad esempio la manutenzione preventiva. In un futu- maggiore deve esse- ro non lontano, probabilmente questa sarà una prassi re anche la connet- largamente utilizzata da tutti i costruttori di auto. Ad tività. Quindi i con- oggi, siamo ancora ben lontani dal vedere le nostre au- nettori, le soluzioni tostrade percorse da auto a guida autonoma, ma pos- cablate e gli impianti siamo già raggiungere obiettivi davvero interessanti di controllo sono tut- in una prospettiva a medio termine. Le auto senza ti sistemi destinati conducente dovranno dar prova di essere più sicure a crescite importan- rispetto a quelle guidate da un essere umano. Verran- ti. La prospettiva è no quindi sviluppati radar, videocamere e tecnologie molto allettante: i LIDAR (Light Detection and Ranging) di nuova gene- Martin Keenan, technical manager di Avnet Abacus nostri clienti, infat- razione che daranno luogo a netti miglioramenti, per ti, si aspettano che esempio nei sistemi anti-collisione. Nel 2030 potrem- l’automotive cresca a un ritmo doppio rispetto all’in- mo già vedere comunemente sulle nostre strade degli . E À g OEM autoveicoli a guida totalmente autonoma. La sicurez- lavorando intensamente per introdurre nel più breve z À ù g - tempo possibile dei veicoli che siano in grado di ridur- z I T B g D . re al minimo, o addirittura eliminare, l’utilizzo di car- Questa è una realtà valida per tutti i settori industria- buranti di origine fossile. I primi sviluppi sono quelli li ma pochi sono critici quanto l’automotive. Una com- legati alle tecnologie di ricarica, di gestione dell’ener- ò gia, delle batterie e dei supercondensatori, che possono davvero fastidiosa e una a dir poco inopportuna in- concretamente contribuire alla realizzazione di veico- vasione della propria privacy potrebbe anche costare li elettrici in grado di sostenere un’ampia gamma di molto in termini economici. Ma la compromissione di z . S T un’auto e del suo funzionamento potrebbe avere con- pioniere in questo campo, ma molte altre stanno se- seguenze tragiche. Per cui, la sicurezza rimane l’ar- guendo lo stesso esempio. gomento più caldo per tutti i progettisti che vogliano sfruttare ogni potenzialità offerta al mondo automo- EMBEDDED: À I T. Q devono affrontare nella raccolta e gestione dei dati (IoT e z À h gh Á ò À À potenziali debolezze. Per questo motivo, la ricerca in Keenan: Le auto connesse possono generare svariati ambito automotive deve innanzitutto guardare allo gg g zz À . sviluppo di sistemi di cyber security all’avanguardia.
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Thomas Braun, global vice president automotive di di un progetto commerciale, ma è un ottimo showcase Arrow Electronics ÁI T.
EMBEDDED: Il mercato dell’elettronica automotive è EMBEDDED: À - tare nella raccolta e gestione dei dati (IoT e Big Data) À À Braun: I T B g D ù Braun: Uno dei temi principali, se non forse il prin- importanti di tale tendenza. Nel quadro del crescente cipale, è la sicurezza. Parliamo di sicurezza nella arricchimento dei componenti per l’industria automo- gestione dei dati e della cyber security, che stanno bilistica e delle relative applicazioni elettroniche ve- acquistando crescente importanza. Il rischio di una diamo principalmente tre aree centrali: la connettività, zz I T - Á À z I T propulsione (“Power Á g . T T Â) - l’autenticazione degli apparecchi, la sicurezza dei dati ti Advanced Driver g À z Assistance Systems devono essere totalmente integrati nelle architetture (ADAS). In qualità g . zz I T è di fornitori di soluzio- grande importanza, dato che essi rischiano di fare da ni globali incentrate porta di ingresso per gli hacker. Scegliendo il giusto verticalmente sul set- hardware e le più idonee soluzioni complete per la si- tore, siamo convinti di zz IT h . essere nella posizione ideale per potenziare Paolo Gai, Ceo di Evidence i futuri sviluppi delle case automobilisti- EMBEDDED: Thomas Braun, global vice che e dei loro fornito- president automotive della vostra azienda in questo settore? ri, con tecnologie di di Arrow Electronics Gai: Negli ultimi anni Evidence ha affermato e in- avanguardia che sa- crementato la sua presenza nel mondo automotive, ranno il futuro dell’automobile: l’elettromobilità, la Con- fornendo una serie di prodotti software basati attor- nected Car e i servizi digitali, oltre alla guida autonoma. no al proprio Kernel ERIKA Enterprise (http://www. erika-enterprise.com) e alle piattaforme basate su Li- EMBEDDED: Si moltiplicano i progetti pilota di auto E h del software automotive dai piccoli microcontrollori ai À sistemi più grandi dedicati all’infotainment, ai sistemi Braun: Abbiamo progettato la SAM Car (Semi-Au- ADAS ed alla guida autonoma. Nel breve termine, ci tonomous Car), che ha conquistato una notevole ri- aspettiamo un sensibile incremento delle attività le- z . A h À gate allo sviluppo software complesso delle centraline 7 S g y Á I y S di nuova generazione, che includono piattaforme AU- Schmidt, quadriplegico, riesce a guidarla con i mo- TOSAR h A ) vimenti della testa e con il respiro; Business Insider e accelerazione GPU/FPGA. ha premiato questa idea con il titolo di migliore in- novazione automobilistica del 2016. Di recente, Sam EMBEDDED: Quali caratteristiche di prodotto ven- S h h g gg Á M A - gono richieste ai fornitori di elettronica per rispondere dretti sulla pista della Indianapolis Motor Speedway. alle esigenze di auto sempre più connesse e per arrivare Á g z I T è z q - a veicoli a guida autonoma? sto progetto; sono stati utilizzati i componenti base Gai: I nuovi sistemi a guida autonoma rappresentano z I T : un’enorme opportunità di crescita nel mondo automotive connettività, un gateway e il trasferimento di dati nel e in special modo per la parte elettronica. In particolare, cloud tramite il software Arrow Connect. Non si tratta tali sistemi richiedono il processamento in tempo reale
22 EMBEDDED SETTEMBRE FOCUS ON | IN TEMPO REALE
di una enorme quantità di dati provenienti da diverse EMBEDDED: Con riferimento ai prodotti/soluzioni sorgenti (telecamere, lidar, radar e così via), che devono - essere fuse ed interpretate (tipicamente tramite l’ausi- vità avete in uscita? À ) À - Gai: Evidence rilascerà durante questo anno la nuova dere decisioni in real-time relative alla assistenza alla versione 3 del sistema operativo automotive ERIKA guida (e in futuro relative alla guida autonoma). Una Enterprise. Si tratta di una completa riscrittura del delle problematiche non ancora risolte completamente sistema, nata per supportare architetture di nuova ge- su questi sistemi riguarda la predicibilità dei tempi di nerazione multicore eterogenee, nonché tematiche di z : g Á Á - safety ISO26262 e di security. Inoltre, Evidence inse- se condivise e in particolare al sottosistema della me- rirà ERIKA 3 in una piattaforma completa, che vedrà moria provocano infatti oscillazioni enormi nei tempi di l’utilizzo di più sistemi operativi sullo stesso chip tra- calcolo. Per limitare Á Hy S J H . questi effetti, possono essere utilizzate tec- EMBEDDED: Quali nuovi progetti e partnership vi niche apposite come vedono impegnati nel settore automotive e con quali PREM e MemGuard, che permettono di Gai: Da alcune settimane Evidence è diventato part- migliorare la predi- z AUTOSAR D - cibilità tramite l’uso ber. Questo ci permetterà di potere realizzare prodotti rispettivamente di h z AUTO- prefetching e di li- SAR h À mitatori di banda di versione del sistema operativo ERIKA Enterprise V3, memoria. Su questo hé Àg z RT-D h - argomento Eviden- rà esteso con un tool di generazione del middleware ce è particolarmente RTE. E Paolo Gai, impegnata assieme Hy À g J H Ceo di Evidence all’Università di Mo- di Siemens, progetto che permette la coesistenza di ETH Z - più sistemi operativi all’interno della stessa piattafor- go per fornire maggiori caratteristiche di predicibilità ai ma Multicore. sistemi multicore di prossima generazione nell’ambito T g Á g - g H2 2 HER U ES[1]. RETINA[2] HER U ES[1], quest’ultimo coordinato dall’Università di Modena e che vede tra EMBEDDED: - i vari partner anche aziende come Magneti Marelli e tare per la raccolta e gestione dei dati (IoT e Big Data) PITOM zz z g À À autonoma, valet parking e autopiloti. Gai: Nell’ambito del trattamento dei dati occorre sot- Á À è q z tolineare quanto sia necessaria l’applicazione di tec- modulare che metta assieme necessità scalabili che h z z g À vanno dai sistemi operativi minimali per applicazioni ottenere una garanzia dal punto di vista della safety powertrain, cambio robotizzato e sensori, verso l’inte- À grazione in sistemi multicore alte prestazioni basati molti sistemi saranno richiesti i livelli di safety più su chip ARM di nuova generazione, con supporto per elevati, con i relativi costi aggiuntivi che un tale svi- accelerazioni GPU (stiamo ad esempio lavorando al luppo comporta). Inoltre, particolare attenzione dovrà porting di ERIKA3 sulla Nvidia Parker PX2), o FPGA zz g À g ERIKA3 X dati scambiati sia all’interno dell’auto sia all’esterno. Ultrascale+). Anche in questo caso, si richiederanno dei livelli di sa- fety EAL elevati (6 o 7), nonché lo sviluppo di librerie Note g À h g [1] http://www.hercules2020.eu embedded di piccola dimensione. [2] http://www.retinaproject.eu/
23 EMBEDDED SETTEMBRE IN TEMPO REALE | INDUSTRY 4.0
Industria 4.0: Migrare verso le ‘smart factory’ è un passo imprescindibile per le aziende, modello vitale ma il percorso implica non pochi sforzi tecnologici, che i vendor di soluzioni per l’Europa stanno cercando di mitigare
Giorgio Fusari À E Á é - I - à - à - È q E y % q - à - Giuseppe Surace, chief % Q - à à - product & marketing à E Á - q officer di Eurotech é y à - E - - à à - E q à
Ecosistema tecnologico, tassello chiave à à E q - w w à - À à -  à “ Á G & k Fig. 1 – Il trend del settore manufacturing in Europa
24 EMBEDDED SETTEMBRE INDUSTRY 4.0 | IN TEMPO REALE
In simbiosi, è più facile migrare alla ‘smart factory’
Le aziende hanno spesso timore ad avvicinarsi all’Industria 4.0, commenta Julia Arneri Borghese, di Paradox Engi- neering, perché convinte di dover fare tabula rasa dei propri impianti, quindi di dover affrontare investimenti molto onerosi e una complessità rilevante, e di non avere le competenze giuste per affrontare il cambiamento. A queste obiezioni, dice, sta provando a rispondere Symbioptima (http://www.symbioptima.eu), il progetto Horizon 2020 finanziato dall’Unione europea con l’obiettivo di elaborare nuovi modelli e paradigmi per le cosiddette ‘smart factory’. “Anche Paradox Engineering partecipa a questo consorzio e, insieme a nxtControl e Synesis, stiamo elaborando un innovativo framework tecnologico che permetta di costruire una ‘wireless sensor network’ con cui monitorare e controllare gli impianti industriali da remoto, lavorando sul concetto di intelligenza distribuita”. Sono in via di svi- luppo due piattaforme, precisa Borghese, entrambe basate sullo standard 6LowPAN e il protollo IEC 61499. “La prima consentirà la progettazione di nodi ‘low-power’ caratterizzati da un consumo energetico molto ridotto, quindi adatti a collegare in rete dispositivi alimentati a batteria per abilitare comunicazioni bidirezionali da/per il sistema centrale. La seconda porterà invece alla realizzazione di nodi ad alte prestazioni per l’interfacciamento di oggetti industriali avanzati, e di gateway per gestire la connessione e disconnessione dei dispositivi dalla rete wireless. Un’architettura software integrata permetterà inoltre di semplificare la gestione dell’intera infrastruttura”. La wi- reless sensor network, conclude la manager, sarà collaudata in prima battuta presso gli impianti di Spirax-Sarco, gruppo industriale specializzato nella gestione del vapore e dell’energia termica, anch’esso partner di Symbioptima.
Å E q q À Á J - ? Ä - k à E Á à q - à  à - à - q à À à À ; q - - à - Å - à à Ã Ä - à % q à - - Á Julia Arneri Borghese, di- à w q  à q - rector of sales operations w Å and engineering marketing - in Paradox Engineering Dati di produzione: le imprese ne analizzano Á q meno del 5% à à À à À à à - q à à ÄQ à à - à à
25 EMBEDDED SETTEMBRE IN TEMPO REALE | INDUSTRY 4.0
Everyware Cloud, una piattaforma per la Internet of Things
Nel settore Industria 4.0, la soluzione di Eurotech si chiama Everyware Cloud, e si posiziona nel mercato come un’archi- tettura IoT aperta, flessibile e integrata. “Aperta – commenta Giuseppe Surace di Eurotech – perché si basa su standard e architetture aperte, evitando ai nostri clienti un rapporto di tipo ‘vendor lock-in’; flessibile in quanto ogni elemento della nostra architettura, sia hardware che sof- tware, può essere collegato a componenti di terze parti; integrata, in quanto permet- te la connessione tra l’ambito della ‘opera- tional Technology’ (OT), dove i dati sono ge- nerati e raccolti, e quello della information technology (IT), dove i dati sono resi fruibili per prendere le decisioni di business”. La piattaforma IoT Everyware Cloud Fonte-eurotech
 à à - à - - À w k Ä w y à - Connettere mondo IT e OT à O O À - P à à - - y & - à à - à q - - F q y À - O  à y Á à À à w Á - O - y - à q à - à N à : E é - Q à  yà à - Q - - Miro Adzan, general ma- nager, factory automa- w w à tion & control di TI
26 EMBEDDED SETTEMBRE
IN TEMPO REALE | AUTOMOTIVE
Grazie alla cooperazione tra Automotive: Continental e Universal Robots è stato possibile ridurre del 50% come i tempi di cambio produzione dello stabilimento catalano di Rubi unendo dimezzare precisione dei robot i tempi e esperienza dell’uomo di cambio produzione
Alessandro Nobile
Continental Automotive Spagna è una realtà consolidata e conosciuta, grazie al proprio brand, a livello internazionale. Lo stabilimento catalano di Rubi, dove lavorano oltre 500 dipendenti, è uno dei plant dell’azienda destinati alla produzione di stru- menti elettronici per il comparto automotive. Lo stabilimento ha una capacità produttiva notevo- le: ogni anno vengono infatti prodotti circa 4 milioni di pezzi tra pannelli e strumentazione elettronica . è z À- ciente e produttivo, grazie anche alla forte automa- zione. Il management, tuttavia, ha deciso di poten- ziare ulteriormente l’investimento in tecnologia per sostenere la crescente complessità realizzativa dei propri prodotti che necessitava, allora come oggi, di liberare gli operatori dai compiti più ripetitivi e de- licati per consentire loro di applicarsi a task di mag- g ù g À . Nel 2016, Continental ha quindi introdotto prima 2 e poi altri 4 robot collaborativi di Universal Robots che sono stati destinati alla manipolazione dei compo- nenti elettronici durante il processo di fabbricazione e alla validazione di schede elettroniche, un compito monotono e ripetitivo che allo stesso tempo richie- Nel 2016 Continental ha introdotto prima 2 e poi altri 4 robot collaborativi di Universal Robots che de precisione e massima cura. Le macchine utiliz- sono stati destinati alla manipolazione dei compo- zate per questi compiti sono degli Universal Robots nenti elettronici
28 EMBEDDED SETTEMBRE AUTOMOTIVE | IN TEMPO REALE
Universal Robots
Universal Robots è il risultato di numerosi anni di intensa ricerca e sviluppo presso il cluster di successo della robotica danese, sito a Odense. L’azienda è stata fondata nel 2005 dall’attuale Cto, Esben Østergaard, che voleva rendere il mondo della robotica industriale accessibile a tutti tramite robot compatti e versatili, user-friendly, venduti a un prezzo ragionevole, collaborativi e sicuri per automatizzare quasi ogni processo in- dustriale. Il portafoglio prodotti include i robot collaborativi UR3, UR5 e UR10, cosi chiamati in base alla loro capacità di carico in Kg. Dal momento del lancio del primo robot UR nel dicembre 2008, l’azienda è cresciuta considerevolmente grazie ai propri robot collaborativi user-friendly, vendendoli ad oggi in oltre 50 Paesi nel Mondo. Ad oggi, il parco di robot collaborativi installati è superiore alle 12mila unità. Con soli 195 giorni i robot UR, inoltre, vantano il minor tempo medio di ritorno dell’investimento sul mercato. L’azienda, parte del gruppo americano Teradyne Inc. con sede a Boston, ha headquarter a Odense e filiali presenti negli USA, Spagna, Italia, Germania, Singapore, Repubblica Ceca, India e Cina. Universal Robots ha più di 300 dipendenti nel mondo. Per maggiori informazioni: www.universal-robots.com/it
UR10, ovvero i robot con blet di programmazione la maggior portata al molto intuitivo o, con gli polso, 10 Kg, e il maggior ultimi add-on disponibi- sbraccio, 1.300 mm, della li, anche direttamente gamma di robot collabo- a bordo robot, possono rativi UR e sono state in essere programmati in grado di apportare dei pochi e semplici passag- notevoli vantaggi in ter- gi senza particolari skill mini produttivi. Al di là, pregresse. I robot UR si infatti, della precisione sono dunque rivelati di costante, e sostanzial- immediato utilizzo degli mente senza errori, nel- operatori, facilitando la le attività svolte, i robot loro messa in opera in collaborativi UR hanno tempi brevi. A questa fa- consentito anche una ri- cilità e intuitività si è ag- duzione del 50% nei tem- giunto il tema sicurezza. pi di cambi produzione, I robot UR, infatti, ope- passando dai precedenti rano grazie ai 15 livelli 40 minuti agli attuali 20. di sicurezza della pro- Un miglioramento con- Àg z . sistente che ha generato I robot installati presso Continental sono de- Continental ha inoltre gli Universal Robots UR10, ovvero i robot con maggior produttività, la maggior portata al polso, 10 Kg, e il maggior introdotto dei sensori À z Á - sbraccio, 1.300 mm della gamma UR aggiuntivi in grado di tero processo produttivo. recepire l’avvicinamento I z À z degli operatori ai robot riducendo la loro velocità in consentendo alle persone di applicare la propria cre- maniera direttamente proporzionale alla distanza atività in mansioni diverse. per giungere a fermata completa solo se gli opera- tori entrano nell’effettiva area lavoro del robot o lo I vantaggi di una fabbrica intelligente e collaborativa toccano. La facilità d’uso, la sicurezza e l’integrazio- Entrando nel dettaglio dei vantaggi ottenuti dall’ap- ne tra tecnologie ha dunque comportato un passo in plicazione di robotica collaborativa in fabbrica, avanti ulteriore che Continental ha compiuto verso Continental ha apprezzato molto la facilità di pro- la fabbrica intelligente. Passo che le ha consentito di grammazione dei robot UR i quali, attraverso il ta- assaporare subito dei notevoli e concreti vantaggi.
29 EMBEDDED SETTEMBRE SPECIALE | HW OPEN SOURCE Dieci soluzioni hardware open source per progetti embedded
Giorgio Fusari Le schede con hardware aperto rispondono a diverse applicazioni ma tutte hanno in comune l’intento di rivolgersi a utenti – sviluppatori di professione, studenti o appassionati – che amano condividere idee e studiano progetti innovativi
a domanda che probabilmente oggi mol- re open source nelle proprie attività di business: si ti si pongono, analizzando il fenomeno pensi alla quantità di web server Apache, a databa- di sviluppo dell’hardware open source, è se come MySQL, a linguaggi come Java, a browser L quale effetto esso possa produrre a lungo come Firefox, a CMS (content management system) termine nel mondo dei prodotti e dei sistemi embed- come WordPress; a sistemi operativi e distribuzioni ded, e se sarà in grado di ripetere ciò che il software di software libero come Debian, Ubuntu; ai softwa- open source è riuscito a fare in oltre 25 anni, nel più O O À O À . ampio contesto della tecnologia dell’informazione, Ma nei prossimi anni potremo assistere a un simi- applicata sia a server e computer commerciali per le trend di crescita, e di spinta verso l’innovazione, uso professionale, sia a prodotti di largo consumo. anche nel campo dell’hardware open source? La Dalla nascita del kernel Linux, nel 1991, ad opera risposta è che in questo momento è probabilmen- À T - te troppo presto per dirlo, in quanto si è ancora in luppo di un sempre maggior numero di distribuzio- sostanza all’inizio di un processo di maturazione e ni, all’avvento del sistema operativo Android, basa- sviluppo di queste tecnologie. to sul kernel Linux, oggi il software open source si In maniera analoga a quanto accade nel model- ò À lo dell’open source software (OSS), in cui il codice di innovazione, un’anima pulsante nei sistemi ope- g è À rativi, nel cloud, nelle tecnologie analitiche per i big anche con l’open source hardware (OSHW), come z I T. À O S H A - Oggi, circa l’80% delle aziende fa funzionare softwa- tion (OSHWA – http://www.oshwa.org), il progetto
30 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 HW OPEN SOURCE | SPECIALE
viene reso pubblico, quindi analiz- Adafruit z À https://www.adafruit.com chiunque. Qui però c’è una differen- La società, fondata nel 2005 dall’inge- za chiave: rispetto al sofware open g MIT F Á y - source, in cui il codice sorgente è da”, con l’obiettivo di creare il miglior liberamente scaricabile da Internet, luogo online dove imparare l’elettro- nel modello OSHW la componente nica, e di costruire i migliori prodotti realmente ‘free’ e la proprietà intel- e progetti per ‘makers’ – artigiani di- lettuale (IP) hardware, in quanto gitali di tutte le età e di qualsiasi li- per il resto occorre considerare il co- Fig. 1 – La board Adafruit vello di competenza - propone schede À Gemma (Fonte: Adafruit) di sviluppo per diverse applicazioni. necessari per realizzare il progetto. Ad esempio, la development board Altre differenze sostanziali riguardano il fatto che, M 328 AT g 328 pur esistendo in entrambi i casi comunità di svi- di Microchip, ricco di interfacce GPIO, periferiche luppatori, rispetto ai grandi progetti di software g UART SPI I2 ) g g . I open source (Apache, Bugzilla, Mozilla, Eclipse e M À h - così via), i progetti OSHW sono in genere proget- crocontroller per l’utilizzo con l’ambiente di svi- ti più piccoli, numerosi, indipendenti, con obiettivi luppo IDE (integrated development environment) differenti, e con un processo di commercializzazione di Arduino. Simile all’originaria Metro 328, la più più frammentato. Un ulteriore e ricorrente aspetto, M MO E AT - quando si parla di hardware open source, è la pro- g 328 g h ATSAMD2 G 8 - liferazione di progetti e prodotti che, per mostrare vo ARM Cortex M0+, ed è progettata per l’uso con di seguire un trend in auge, rivendicano di essere CircuitPython!, una versione di MicroPython per ‘open’; spesso, in realtà, non lo sono realmente. Ciò principianti, ma contenente tutte le funzionalità del è in parte causato dall’ancora carente consapevo- linguaggio di programmazione Pyton e ottimizzato lezza e cultura, in società, istituzioni pubbliche, per i microcontroller. Un settore importante in cui startup, in materia di hardware open source: in ef- opera Adafruit è l’elettronica per dispositivi indos- fetti, molti casi non si è a conoscenza del fatto che sabili: qui la piattaforma chiave è la mainboard Flo- À z h ra, piccola (45 mm di diametro), rotonda, cucibile su e, anche quando ne si è consapevoli, si fa confusio- indumenti o accessori d’abbigliamento, e basata su ne sui termini e sulle implicazioni a livello legale. microcontroller compatibile con Arduino. La scheda Così agli utenti capita di scoprire solo a posteriori è corredabile con sensori, moduli GPS, LED, e viene che la scheda ‘open’, il dispositivo o il componente fornita con servizi di supporto, tra cui tutorial e pro- ‘open source’ appena ordinati non sono corredati, o getti di riferimento. Se il problema fossero le dimen- mancano, di chiara e coerente documentazione a sioni, l’utente può anche scegliere la board Gemma, supporto. Ciò accade, in sostanza, perché ancora in AT y8 - pochi seguono e applicano le linee guida che regola- rizzata da un ingombro (28 mm di diametro, e 7 mm no i principi di condivisione e accessibilità dei pro- di spessore) ancora più ridotto rispetto a Flora. g h . T À dell’hardware open source, c’è la condivisione delle Arduino conoscenze che è fermento di miglioramento e inno- https://www.arduino.cc vazione dei progetti, ma non solo. Nelle aziende il Arduino è una piattaforma elettronica open source modello open, anche nel mondo hardware, porta gli basata su hardware e software facili da usare. L’u- ingegneri a vedere il progetto da angolazioni diver- è g À z h h se e a risolvere i problemi tecnici con maggiore cre- deve eseguire spedendo un set di istruzioni al mi- atività, senza contare la possibilità di abbassare i crocontroller integrato nella board. Per far questo, costi di prototipazione, evitando costose licenze per si usa il linguaggio di programmazione di Arduino, l’uso di determinati prodotti. Qui di seguito, in ras- basato sul framework di programmazione open segna una decina di progetti e prodotti open source source Wiring, per microcontroller, e un ambiente che hanno attirato il nostro interesse. di sviluppo integrato (IDE) fondato sul linguaggio
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Fig. 2 OMAP3530 – proviene, scrive l’organizzazione, da La scheda Arduino una comunità di sviluppo molto attiva, attraverso MKRFOX il sito, le mailing list e i canali IRC. Le schede sono 1200 (Fonte: Arduino) T I TI) - ri del progetto, e distribuite da Digi-Key. I prodotti sono computer single-board fanless a basso costo, Processing, anch’esso open basati su processo- source. Nel corso degli anni, - TI. T Arduino è stato il cuore e cervello di migliaia di essi, BeagleBoard- progetti, da quelli di uso quotidiano, agli strumen- X15, basata su pro- À TI AM 728 sviluppo che lo utilizza è formata da maker, studen- si colloca come una ti, hobbisti, artisti, programmatori e professionisti. scheda ad alte presta- Posizionandosi come l’ecosistema di hardware e zioni per varie appli- software open source di punta a livello mondiale, cazioni di computing, l’azienda fornisce una gamma di strumenti sof- mentre BeagleBone
tware, piattaforme hardware, e documentazione Blue è un computer Fig. 3 – La BeagleBoard- . T z- per applicazioni di xM (Fonte: TI) zati sul sito, la scheda Arduino MKRFOX 1200 è robotica, supportato proposta come la soluzione ideale per maker che dalla comunità e completamente open source. Nella g I T I Th g ) ricca gamma di prodotti, anche BeagleBone Black, possedendo soltanto minima esperienza nel campo una piattaforma di sviluppo low-cost indirizzata a del networking. La board è basata sul microcontrol- sviluppatori e hobbisti. lore low-power SAMD21 di Microchip e sul modulo S gF ATA 8 2 M h h - Cubietech sce al dispositivo la connettività con la rete wireless www.cubietech.com SigFox. Essendo a basso consumo, la scheda è in Cubietech Limited, con sede a Shenzhen, Cina, grado di funzionare per oltre sei mesi usando solo è stata fondata nel 2012 da un team di esperti in due batterie AA o AAA da 1,5 V; in alternativa c’è tecnologia embedded che, abbracciando la cultura l’alimentazione esterna a 5 V. Il prezzo di MKR- open source, ha cominciato a fornire, a livello inter- FOX 1200 (35 €) include due anni di sottoscrizione nazionale, piattaforme hardware e software ad ele- alla rete SigFox. La scheda si presta a svariate ap- vate prestazioni. La prima linea di prodotti, la serie z I T: q g g Cubieboard, costituita da microcomputer single-bo- bestiame, irrigazione intelligente e stazioni meteo- ard open source, è stata fabbricata nell’agosto 2012. rologiche), a quelle nelle smart city (monitoraggio T g B cassonetti, reti di controllo della qualità dell’aria, T k P ) h illuminazione stradale, controllo posteggi), agli im- À 2 4 pianti di misurazione nelle utility, ad altri utilizzi crescenti esigenze di prestazioni manifestate dagli in campo industriale. utenti delle preceden- ti versioni (CubieBo- BeagleBoard.org ard1, 2, 3, 4). Basata https://beagleboard.org sulla CubieBoard3, Basata negli Stati Uniti, la fondazione BeagleBo- CubieBoard5 (CB5) . g è Á g zz z - À - adotta una CPU octa- sione di fornire formazione e promuovere la pro- core, il SoC (system- gettazione e l’utilizzo di software e hardware open on-chip) H8, con source nei computer embedded. Lo stesso forum architettura Cortex- permette agli sviluppatori di condividere e scam- A7, sviluppata dal
biare idee, conoscenze ed esperienza. Il supporto Fig. 4 – La scheda Cubie- chipmaker cinese Al- per le schede BeagleBoard – basate su processore Board5 (Fonte: Cubietech) T h gy.
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Inoltre, CB5 non solo incrementa le prestazioni, ma À Á  ò si arricchisce anche di una serie di nuove funziona- completo accesso alla CPU e il totale controllo del lità, tra cui la possibilità di connessione diretta a processore. La scheda di sviluppo Inte Galileo Gen h k SATA RAID; 2 fornisce un controller single-board per la comuni- display; possibilità di utilizzare batterie al litio, per tà di maker, studenti, e sviluppatori professionisti, l’integrazione in dispositivi mobili; supporto di rete ed è basata sul processore Intel Quark SoC X1000. per connettività Gigabit Ethernet, Bluetooth e Wi- I è ÁA - À  g Fi. compatibile, a livello hardware, software e di pin, con un’ampia gamma di shield Arduino Uno R3. Freeduino T z h h G - https://www.freeduino.org lileo Gen2, 12 GPIO; un PWM a 12 bit; il supporto Per ovviare al problema di Power-over-Ethernet (PoE) a 12V; il supporto di che Arduino è un marchio modalità di alimentazione da 7 a 15V. protetto, è stato creato il progetto Freeduino, che mangOH può essere utilizzato senza http://mangoh.io alcuna restrizione sull’uti- I g gOH À g - lizzo del nome. Questa ini- ria di piattaforme hardware open source dedicate Fig. 5 – La home page ziativa open source nasce del progetto Freeduino z I Th g I T). infatti con l’obiettivo di re- spiega nella pagina web principale di mangOH, la À h ÁA - - À À g q z Â. D g z À z E g alcuni principi chiave: mantenere i progetti open h À G F - source e ‘business sono utilizzare per creare schede che sono al 100% friendly’, in modo À z che chiunque possa con l’hardware Arduino. essere in grado di À - Intel li, e costruire pro- www.intel.com dotti commerciali La seconda generazione (Gen 2) di schede Intel basati su di essi; Galileo è considerata un progetto hardware open rendere i progetti Fig. 7 – Una schermata del vi- hé g h À z Á - deo introduttivo sul progetto mangOH Red, nel sito web di BOM (bill of materials) e il codice sorgente sono bili da adattarli a Sierra Wireless resi liberamente disponibili da Intel per il down- g  I T z z . T che utilizza tecnologie wired, wireless e sensori; cre- obiettano alcuni, un hardware non può essere de- are i progetti con componenti ‘industrial-grade’, in modo tale che i prototipi possano essere facilmente convertiti in prodotti commerciali; collaborare con altre iniziative open source, come la piattaforma Linux Legato, per rimuovere la complessità dell’in- tegrazione hardware. L’opportunità per gli ingegneri di abbattere il time- to-market nel ciclo di sviluppo è favorita dal fatto che i progetti dell’iniziativa mangOH forniscono il 90% del prototipo ‘out-of-the-box’. Ciò, spiegano i fautori del progetto, permette agli sviluppatori di z I T À progettisti hardware di personalizzare il prototipo h I T - Fig. 6 – La board Intel Galileo Gen2 (Fonte Wikipedia-Intel) niera più agevole. Dopo l’introduzione della prima
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piattaforma, mangOH Green, annunciata nel giu- http://www.imx6rex.com gno 2015, a dicembre 2016 è arrivato il prodotto Il progetto hardware OpenRex è completamente MangOH Red, una nuova categoria di piattaforme open source, e ha caratteristiche interessanti, come hardware open source ‘industrial-grade’, ideate per la capacità di fondere i connettori delle board Ar- Â I T q duino e Raspberry Pi in un’unica board. La scheda contenuto e form factor ancora più ridotto. Questi OpenRex è basata sulla CPU i.MX6 di NXP, con casi d’uso spaziano dalle smart city, all’agricoltura q z À 2 GHz ‘intelligente’, alle smart home, al controllo e moni- toraggio industriale, a molte altre applicazioni.
Netduino www.netduino.com La piattaforma di prototipazione elettronica open source Netduino è oggi disponibile in svaria- te versioni (Netduino, Netduino Plus, Netduino Mini, Netduino 2, Netduino 3). Nella sua versio- ne originale, la scheda è basata sul processore AT SAM7X 32 48 MHz M h i successivi modelli, come Netduino 3, Netduino 3 Ethernet e Netduino 3 Wi-Fi, utilizzano micro- STM STM32F4 68 MHz, basati su core ARM Cortex-M4. La versio- ne Netduino 2 funziona invece con microcontroller STM32F2 RF h ARM -M3 a 32 bit. In adesione con i principi del paradigma open source, di tutte le board sono resi disponibili À g z h y g - Fig. 9 – La scheda del progetto hardware open te, mentre per la programmazione dei microcon- source OpenRex (Fonte: www.i.MX6Rex.com) zz M F k .NET. Su sito web di Netduino si possono trovare vari tu- P 34 NXP. T - torial ed esempi di progetti, oltre a un forum della linea nella pagina web del progetto, si possono sca- comunità di supporto. I prodotti Netduino, speci- g h À À I . z Á g  alla PCB. Gli utenti di schede OpenRex possono sito, sono concepiti per l’uso personale, per attività inoltre condividere i loro progetti in un sito dedica- to, la OpenRex Education Community (http://www. openrexkit.org/community), in cui è possibile chie- dere supporto, scambiare opinioni, e anche diventa- re membri del team che crea e costruisce risorse per aiutare i giovani a imparare la programmazione e l’elettronica.
UDOO https://www.udoo.org Fig. 8 – La home page di Netduino La famiglia di prodotti UDOO è costituita da una serie di mini PC ‘Arduino-powered’, compatibili con di formazione e utilizzi commerciali, e non vanno Android e Linux, e utilizzabili sia come sistemi em- adottati per applicazioni in cui un malfunziona- bedded per progetti elettronici DIY (‘do-it-yourself’ mento potrebbe mettere a rischio la safety, causan- – ‘fai da te’), sia come computer fanless a basso con- do ferimenti o danni di altro genere. sumo per l’uso quotidiano. Le schede UDOO si po- OpenRex sizionano sul mercato come single board computer
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Figg. 10-11 – La board ODOO X86 (Fon- te: udoo.org)
(SBC) con hardware e software open source, e la li- nea di prodotti comprende tre tipi di SBC: la prima scheda, UDOO QUAD/DUAL, è un SBC che può far girare Android o Linux, e integra onboard anche un microcontroller embedded compatibile con Ardui- no. Si tratta di una potente scheda di prototipazione equipaggiata con un processore NXP ARM i.MX6, e una sezione Arduino Due compatibile, basata sul processore SAM3X8E, con ARM Cortex-M3. Un’altra scheda è la UDOO NEO, un computer a basso costo con hardware aperto, equipaggiato con l’application processor i.MX 6SoloX per Android e Linux. Grazie ai sensori embedded di movimento a 9 assi e a un modulo Wi-Fi+Bluetooth 4.0, la sche- da si colloca idealmente in aree applicative come la creazione di robot, droni, rover, come anche nella zz z q q g I T . La terza board è UDOO X86, e si propone sul mer- cato come il ‘nuovo PC’, in grado di integrare, sulla stessa scheda, la più potente maker board e una piattaforma ‘Arduino 101-compatibile’. Su UDOO X86 è possibile far girare tutto il sof- tware disponibile per il mondo PC – dai videogio- h g; g g À piattaforme di sviluppo professionali – più tutto il software per il mondo Arduino 101, inclusi tutti gli k h Á IDE À A 101. UDOO X86 integra due processori fabbrica- ti da Intel: un processore x86 Braswell (14 nm) quad-core a 64 bit, dedicato al dominio PC (Win- dows, Linux, Android, distro x86 a 64 bit), e un modulo Intel Curie, che consente l’accesso all’am- biente Arduino 101, ed è adatto alle applicazioni con dispositivi indossabili.
35 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 SPECIALE | ARCHITETTURE ETEROGENEE Architetture per il Mobile Heterogeneous Computing
Lucio Pellizzari Ospitando nello stesso silicio core con differenti funzionalità un processore eterogeneo può gestire da solo tutto ciò che c’è a bordo di un moderno smartphone, senza bisogno di altri motori di calcolo, e può essere utile anche per governare le applicazioni IoT più impegnative
a tradizionale scheda base con un pro- À ù L Á z g À g À è - q À affermate le architetture multicore. Unendo due, quattro o otto core sullo stesso die si può introdur- re nell’elaborazione il parallelismo che consente di moltiplicare le prestazioni delle CPU senza ac- canirsi nella ricerca della geometria di riga sem- ù . I gg q g ma per unire core con differenti caratteristiche di- ù À zz zz z ò gg . Innanzi tutto, qualunque soluzione si adotti a - mente le necessità di elaborazione sincrone, asin- crone, simmetriche e asimmetriche dei singoli À . I Á - Á Á ò h Á z delle task. Si sa che il tempo perso per accedere è Fig. 1 – L’evoluzione dei sistemi di calcolo dai pro- q z ò è cessori su chip stand-alone fino all’architettura g ù z - eterogenea con differenti core nello stesso die
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tà nello stesso die insieme alle memorie piuttosto g è H g h h . P System Architecture (HSA) Foundation fondata questo occorre un’attenta modalità multi-thre- da AMD, ARM, Imagination, MediaTek, Qual- ading capace di coordinare su ciascun core l’ese- comm e Samsung ma composta oggi da numerose z h h ÁU abbattere i tempi d’attesa. B g . A 2 6 Con questo approccio nascono i processori etero- À h HSA . h HSA . g ù z 2 g - minimo silicio. ù - I è Á g z - nee guida standardizzate per unire sul silicio non processori dagli smartphone che ha spinto i core PU g g q h Á - GPU e DSP, ma anche gli Fpga, gli HPC (High- gomento di ricerca principale nei laboratori dei Performance Computing) e qualsiasi altro blocco protagonisti del silicio che mirano al Mobile He- IP o Asic possa far parte di un sistema eterogeneo. g g MH ). D Á - z g è ÁO g Cluster multipli g g O / ++ Imagination Technologies À di istruzioni di partizionamento che consentono di PU MIPS I- I6 - processare gli algoritmi scomponendoli in moduli threaded, multi-cluster e many-core heteroge- z . ÁO À neous perché consente di partizionare le risorse ù Á z g autonomamente l’uno dall’altro con un’attenta g h g z a opportune segnalazioni coordinate a un metali- . La Shared Virtual Memory implementa una À q À nell’assegnare e gestire la temporizzazione a tut- k g in questo modo il parallelismo può adattarsi alle esigenze di temporizzazione dei singoli core men- Á ù . I gg ÁO è regole di comportamento a tutte le architetture hardware e pur essendo originariamente nato per PU GPU h DSP e gli Fpga e oggi offre anche istruzioni per tutti gli altri tipi di coprocessori con funzionalità k g g À / - g - rici sia in tempo reale e tenere conto delle esigen- z . Il consorzio Khronos ha recentemente rilasciato O 2.2 z ++ ù À g g - h . Fig. 2 – La MIPS Warrior I-class I6500 CPU di Imagination Technologies consente di elaborare I À h g - fino a 64 cluster scomponendoli in 1536 porzioni g configurabili secondo necessità
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- Á à à - Symphony System Manager assegna le risorse ai w Á k q À - impegnati e diminuirlo agli altri dinamicamen- si) utilizzando tutti e sei i core disponibili e di- te in funzione delle necessità. Insieme alle CPU À q Q G (gruppi autoconsistenti di istruzioni) ciascuno per k à X “processing element”. I cluster sono eseguiti in Á - Á q W thread e memoria sia per i processi di calcolo ge- / k Á à À F - Á Á X E à O G w W F G - W F G y l’esecuzione ai thread di un solo cluster quando Suite che supporta i sensori biometrici mentre al questo richiede una risposta in tempo reale (Zero supporto satellitare ci pensa il modulo Qualcomm Context Switching). Location. O /O y /O Exynos Mongoose stessi sei core di calcolo possono essere trasforma- Samsung ha interpretato l’architettura eteroge- O nea cercando di distinguersi da Qualcomm con clustering hardware.
Calcolo parallelo Fig. 4 – Nel processore eterogeneo Samsung Qualcomm Technologies ha usato i transistor Exynos 8895 ci sono quattro nuovi core F FE Exynos M2 a 64 bit con clock di 2,5 GHz e quattro ARM Cortex-A53 da 1,7 GHz gestiti dalla tecnologia adattativa Samsung Coherent K y Interconnect à k G à G I Kryo sono CPU ARM semi-custom perché deri- Á - Á -
fabbricazione con transistor FinFET in geometria E y - Fig. 3 – Nello Snapdragon 835 Qualcomm integra quattro CPU Kryo a 2,45 GHz, quattro Kryo a q E y k 1,9 GHz, una GPU Adreno 540, un DSP Hexagon G q 682 predisposto al calcolo parallelo e l’ISP a 14 bit Spectra 180 G G E y -
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Fig. 5 – Il nuovo PSoC 6 di Cypress Semiconductor utilizza i due core ARM Cortex-M4 e Cortex M0+ per eseguire task differenti e consente di creare periferiche software-defined
Á proprietaria ispirata all’architettura degli ARM F N - k G k k /O Á À - G ce partizionamento delle task fra i due core mas- tecnologia di riconoscimento immagini e un ISP simizza le prestazioni in rapporto ai consumi che Á à grazie al Dynamic Voltage and Frequency Scaling Samsung Coherent Interconnect che ottimizza le F Á µ / E G à w Caratteristici delle architetture PSoC di Cypress k W F / / / / i Programmable Analog Block con cui il disposi- à - À KNOX à w À preinstallati i motori per il riconoscimento delle Peripheral, periferiche sia digitali sia analogiche Á À - À Á Á F O à À F W À E analogici e digitali (fra cui anche Bluetooth Low Microcontrollo eterogeneo E y E Cypress Semiconductor ha presentato il nuo- - - dicandolo alle applicazioni per IoT. È fabbricato gestuale.
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La progettazione di radar e Sistemi cognitivi radio militari evolute, basate su tecnologia SDR (software- nel futuro della defined radio), ma anche i piani di sviluppo di droni autonomi, Difesa puntano i riflettori sui dispositivi programmabili come gli FPGA Giorgio Fusari
I progressi compiuti in questi ultimi anni nella sore fornisce prestazioni di 20 TOPS (trillion ope- tecnologia elettronica e negli algoritmi software ci rations per second), consumando solo 20 watt di permettono oggi di vivere nell’era delle macchine potenza. Xavier integra 7 miliardi di transistor ed è ‘intelligenti’, capaci di prendere decisioni in manie- prodotto con il processo di fabbricazione FinFET a ra autonoma. 16 nanometri. Come processore di intelligenza arti- U gg ù h À AI) X è - campo militare in vari settori, e che si è andata lo delle ‘self-driving cars’, le auto a guida autonoma, À - in quanto le applicazioni di ‘autonomous driving’ S y - - h ) - richiedono livelli di elaborazione dati estremamen- nici e computer caratterizzati da un crescente li- q AI À . zz z z À z . I X è g - A ò - me agli standard automotive critici, come la speci- re la recente introduzione, da parte di Nvidia, del À ISO 26262 zz z - SoC Xavier, che integra una nuova architettura y). I S GPU (graphics processing unit) chiamata Volta, partire dal quarto trimestre di quest’anno, per co- un’architettura CPU custom a 8 core e un “nuovo struttori di auto, fornitori di primo livello, startup e zz Á. I - organizzazioni di ricerca e sviluppo. Fonte: Pixabay
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‘RF situational awareness’ in un solo chip
Nel campo dei sistemi radio cognitivi, riporta la IHS Jane’s International Defence Review, Cognitive Systems starebbe cercando di indirizzare il proprio circuito integrato commerciale R10, noto come ‘radio frequency [RF] situational awareness on a chip’, verso i clienti del settore militare alla ricerca di una soluzione SWaP (size, weight and Power) agile e ad elevate prestazioni. Per ‘RF situational awareness’ si intende l’abilità di identi- ficare, elaborare e comprendere gli elementi salienti dell’ambiente RF, ha spiegato a IHS Jane’s Nebu John Mathai, director of strategic initiatives and advanced engineering di Cognitive Systems. Ed è proprio questa la funzione svolta dalla radio cognitiva ‘su un chip’ sviluppata dall’azienda. La tecnologia usa un sensore-attuatore integrato nel chip, in grado di rilevare dati chiave nell’ambiente RF analogico e digitale, attraverso un sistema di elaborazione multiprocessore ‘general purpose’, ad elevata banda e prestazioni, che rende l’applicazione una reale radio ‘software-defined’. Tutte le funzionalità di rilevamento sono infatti implementate come algoritmi software, eseguiti on-chip sul sistema multiprocessore.
Verso le armi autonome À - ning (ML) si collocano in prima posizione tra i dieci top trend tecnologici strategici À à - cerche Gartner. Quei trend con effetti ‘disruptive’ sul business della maggio- ranza delle organizzazioni, perché passe- ranno da tendenze emergenti a fenomeni con impatto profondo sul ciclo economi- & Q À Á - chine learning’ evoluto sono tecnologie À- che, legate ai rischi insiti nello sviluppo Fig. 1 – Il SoC Xavier di Nvidia, un supercomputer per appli- di armi autonome, o sistemi d’arma au- cazioni di intelligenza artificiale (AI) (Fonte: NVIDIA) W - w y in molte applicazioni militari, dove riuscire a incre- automatico delle macchine, ma sarebbe meglio dire mentare in tempo reale la ‘situational awareness’, del software, si fondano su un insieme di tecnologie comprendere meglio qual è la situazione sul campo À à computazionale a livello hardware. Tali tecnologie automazione possibile le migliori contromisure, vanno oltre i tradizionali algoritmi basati su regole, q À - G à à à organizzazioni militari evolute che utilizzano armi un’apposita programmazione da parte dell’uomo: semi-autonome supervisionate dall’uomo in appli- i programmi di machine learning sono in grado di cazioni come i sistemi di difesa antimissile, i siste- evolversi in modo autonomo, in rapporto alle nuove mi di controbatteria, i sistemi di protezione attiva. - N Â - À naissance), l’aeronautica americana sta sviluppan- À À Â à necessario per eseguire un determinato compito. elaborare, analizzare le informazioni e poi di gene- Q à à rare un livello superiore di intelligence.
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À à a termine le varie missioni, sta guidando le scelte stra- tegiche e tecnologiche nella direzione di conferire all’in- À - à sempre maggiore sul campo di battaglia.
FPGA, la tecnologia abilitan- te q citate, ma anche nelle radio, nei sistemi radar militari e EW di ultima generazione, la à - gnitive genera una domanda computazionale, necessaria per l’elaborazione di segnali Fig. 2 – La gamma di dispositivi ad elevata integrazione e prestazio- À - ni Xilinx UltraScale+, adatta anche ad applicazioni di machine learning (Fonte: Xilinx) radio), ad esempio, hanno À - transceiver che permettono à à loro di ‘comprendere’ l’ambiente circostante e iden- à - À q - tonome, perché essa potrebbe portare a estendere i cazione sono in uso e quali no, distinguere i segnali campi di battaglia al di fuori del controllo umano, amici da quelli del nemico, e modulare le trasmis- À sioni su diverse frequenze, in modo da evitare even- delle organizzazioni militari a migliorare, ad esem- Áj  À pio, la resistenza dei droni agli attacchi cibernetici, e al disturbo o al blocco del contatto radio. Questa
Droni più intelligenti
Un esempio di possibile utilizzo delle tecnologie di AI per creare armi autonome in grado di identificare e colpire target nemici senza supervisione umana sono i droni. Questi velivoli, noti come RPA (remotely piloted aircraft – sistemi aeromobili a pilotaggio remoto), o anche UAV (unmanned aerial vehicle), sono già ampiamente utilizzati in operazioni militari e non solo. Non hanno un pilota a bordo, e sono sistemi semi-autonomi ancora soggetti al controllo umano: anche se non fisicamente presente all’interno del velivolo, il pilota, dislocato a livello ge- ografico su distanze che possono essere di migliaia di chilometri, governa il drone, attraverso il sistema di controllo di terra (GCS - groud control system). Tuttavia, per le operation militari, il problema chiave in questi utilizzi resta riuscire a mantenere un collegamento dati affidabile con il drone, sempre più spesso esposto ad attacchi cibernetici di hacker e azioni di guerra elettronica (EW). La vulnerabilità del sistema alle sempre più sofisticate e crescenti minacce di cybersecurity aumenta i rischi di perdita di contatto, e controllo, del velivolo RPA. Per far fronte a queste minacce, sta maturando l’idea di creare sistemi di questo tipo completamente autonomi, in grado di adattarsi in tempo reale allo scenario sul campo, e portare a termine ugualmente le missioni, anche quando viene a mancare il collegamento remoto con il pilota umano.
42 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 MILITARY ELECTRONICS | HARDWARE
Fig. 3 – Fonte: Pixabay
intelligenza permette alle radio cognitive di essere g FPGA g z g ù À z ù - nel rispondere a un attacco e ristabilire un collega- dotto), una maggior potenza di elaborazione rispetto . I g h g alla generazione precedente di dispositivi e, al con- g g g E ) h g h . I gg rispetto alle CPU o alle GPU, la caratteristica di- z g y - . I g FPGA g fase di progettazione, a livello hardware e di devi- fornire il controllo sul loro hardware, li rende molto ce elettronici, tutta la potenza di elaborazione dati adatti nello sviluppo di sistemi militari o aerospazia- Á g z è Àg ù g l’elettronica per rispondere in tempo reale alle nuove FPGA À g g y) condizioni, o alle mutate minacce che possono met- o su processori e GPU ‘general purpose’ (GPGPU) di . I - . A h q q - g FPGA g S P z gh P ) - gg zz z g - tore militare e avionico, gli ingegneri oggi possono g z g - g ù g Àg g z Á - lo sviluppo di sistemi radar e tecnologie di guerra g z FPGA. E elettronica evoluti, dove i requisiti sono tipicamente con processi di fabbricazione che raggiungono ulte- elevata potenza di elaborazione, comunicazioni dati riori livelli di miniaturizzazione dell’architettura di molto veloci e ridotta latenza.
43 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 HARDWARE | EDGE COMPUTING
Micro-server I nuovi server-on-module in formato COM Express con pinout Type 7 modulari per sono ideali per uso in applicazioni alla periferia delle reti telecom comunicazioni e negli ambienti produttivi real-time
Zeljko Loncaric Marketing engineer congatec
possibilità di comunicare sfruttando ampiezze di banda più elevate e che possono disporre di più Un gran numero delle future applicazioni G E Á h g À / . connesse in rete richiede un’ampiezza di banda sempre più estesa e la possibilità di trasmettere Eliminare il fattore di sovraccarico dati in real-time; queste funzionalità devono esse- Una delle aree applicative principali per le comu- re ospitate in un server edge con fattore di forma nicazioni 10 GbE è correlata alla natura stessa dei ridotto (Small Form Factor) dotato di interfacce dispositivi connessi. Gli operatori delle reti pubbli- dedicate verso il campo. I server on module COM che e private devono garantire un’infrastruttura Express con pinout Type 7 rappresentano la piat- adeguata per i dispositivi che supportano la con- taforma ideale per il progetto di questi micro-ser- nettività a 1 GbE. Nel momento in cui aumenta ver dedicati destinati ad applicazioni edge (ovve- in modo sensibile il numero di dispositivi connes- ro alla periferia delle reti). In considerazione dei si, essi devono eliminare i fattori di sovraccarico numerosi client che supportano la connettività a (oversubscription ratios) per le reti a commutazio- 1 GbE e la disponibilità su scala globale di bande ne 1 GbE. Una rete 10 GbE rappresenta l’evolu- di ampiezza dell’ordine del gigabit per questi di- zione logica, vista la possibilità di riutilizzare le spositivi su infrastrutture pubbliche sia cablate 6/7 . D g z sia wireless, aumenta in modo considerevole il si sta assistendo all’installazione e messa in eser- numero di nuove applicazioni che richiedono la cizio (deployment) di un numero sempre maggio-
44 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 EDGE COMPUTING | HARDWARE
Fig. 1 – I server-on-module in formato COM Express con pinout Type 7 che supportano 10 GbE, sono soluzioni estremamente compatte che assicurano prestazioni scalabili in real-time da utilizzare in ap- plicazioni quali cabine di controllo, small cell a commutazione ridondanti e cloudlet (mini data center) situati ai bordi delle reti telecom re di reti 10 GBE da utilizzare per i mercati e le U Á h - applicazioni che richiedono un’ampiezza di banda stazioni “near real time” (ovvero con una latenza elevata. Il sovraccarico, in ogni caso, non è l’unico contenuta) in quanto deve essere visibile quasi motivo per cui è necessario ampliare l’ampiezza di istantaneamente. Per ovviare al problema delle banda della rete. Esiste una pluralità di applica- Á z Á zz - zioni che richiedono velocità sempre maggiori. Tra À è queste si possono segnalare: À Á Ä Dispositivi periferici per l’accesso alle infra- di stuttering (ovvero riproduzione “a singhiozzo” strutture di broadcasting. dei contenuti) e di drop out (ovvero di perdita di Ä Data center dei fornitori di servizi per lo stre- parti del segnale video). Per applicazioni desti- g / Á g z z S S. nate al mondo consumer è solitamente ammes- • Infrastrutture carrier-grade locali per i disposi- so un tempo di risposta inferiore a 1s. Si consi- tivi alla periferia della rete mobile (mobile edge). deri adesso il caso di un video in diretta (live) • Reti metropolitane e private di grandi dimen- z HD zz z sioni. “e-health”. In una situazione di questo tipo sono • Server cloud ed edge server a livello aziendale. richieste prestazioni in real time in quanto la tra- • Reti SAN (Storage Attached Network) per la smissione in diretta delle immagini non dovrebbe zz z B g D . subire interruzioni. Per quanto concerne la laten- • Tecnologie di commutazione “intelligenti” e di- za, i limiti di tolleranza sono molto severi, com- spositivi NAS “smart”. presi tra 6 e 20 ms(1). Valori di latenza simili sono • Server fog per applicazioni nell’ambito di Indu- richiesti in tutte le applicazioni connesse in rete, stry 4.0. perché nessun utente è disposto a tollerare ritar- • Nodi periferici per reti di sensori wireless “in- di imputabili al sistema una volta premuto il pul- telligenti” for wireless smart sensor networks. sante che avvia l’applicazione. Un altro esempio • C zz z D - è rappresentato dai veicoli autonomi utilizzati D g). in applicazioni di intralogistica o nelle fabbriche P Âh à - Differenti esigenze per le prestazioni in real-time vero per i quali la violazione della deadline com- a maggior parte di queste applicazioni non solo À ) - richiedono un’estesa ampiezza di banda, ma an- sere sincronizzati e dove robot collaborativi, che che la possibilità di comunicare in tempo reale. utilizzano tecniche di deep learning (apprendi-
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mento profondo), devono avere la consapevolezza tenza di elaborazione, con un ovvio vantaggio in della situazione (situational awareness), ottenu- termini di costi. Questo è il motivo per cui si as- g z Á g z siste all’installazione di un numero crescente di ritardi anche negli ambienti più severi e in pre- server virtualizzati in ambienti operativi gravo- senza di oggetti in rapido movimento. In questo si, dai server edge per reti carrier grade installa- caso, i limiti della latenza diventano più severi e ti sui tetti alle numerose applicazioni in ambito il superamento di un limite può rivelarsi critico e industriale, come ad esempio robotica e sistemi portare a gravi guasti del sistema o addirittura a di controllo macchina. situazioni potenzialmente pericolose per il perso- Si immagini ora che il sistema virtualizzato sia . D q À q h una cella robotizzata per l’assemblaggio di veico- che vi sono differenti esigenze per quanto concer- li o un’apparecchiatura utilizzata in applicazioni ne le prestazioni in real time delle applicazioni Industry 4.0, oppure si tratti di un server video connesse in rete e nessun tipo di richieste, siano per la video sorveglianza di luoghi pubblici con esse più o meno critiche, dovrebbe subire ritardi. funzioni di rilevamento di oggetti in real-time. Questo è il motivo per cui ogni server deve essere Altri esempi potrebbero essere quelli di un siste- in grado di gestire funzionalità real time. ma per la guida autonoma, come pure di un’ap- parecchiatura di rete con compiti di ispezione dei Bilanciamento della rete e dei server pacchetti installata sui tetti. Pur nella loro diver- Tali funzionalità real time possono essere otte- sità, tutti questi sistemi hanno requisiti simili nute mediante il bilanciamento del carico (load sia di elaborazione sia di tipo ambientale – come balancing) del canale di comunicazione; nel caso ad esempio la possibilità di funzionare in range in cui siano richieste prestazioni “hard real time”, di temperatura esteso e l’implementazione in un questo canale di comunicazione deve anche esse- fattore di forma ridotto – ma esigenze nettamen- . te diverse per quel che riguarda il progetto del applica ai server utilizzati nelle applicazioni. Essi sistema. Per poter soddisfare richieste così varie possono essere bilanciati utilizzando le macchine e diverse tra di loro non è certamente possibile virtuali, condividendo le loro risorse quando ne- utilizzare un server standard “universale”. cessario. Queste macchine virtuali possono anche essere anche costituite da server connessi in rete Gestire le problematiche oppure da risorse connesse in rete, come ad esem- di un progetto personalizzato pio quelle di memorizzazione; in quest’ultimo Per sistemi così eterogenei come quelli appena so- caso i più diffusi modelli di architettura di memo- pra delineati, PICMG (PCI Industrial Computer rizzazione sono NAS (Network Attached Storage) Manufacturers Group) ha di recente introdotto la o SAN (Storage Area Network). Nel caso siano À OM E Ty 7 - richieste prestazioni “hard real time”, è possibile on-module, con l’obiettivo dichiarato di aiutare i Àg z - progettisti a sviluppare server dedicati a prezzi nistica. Installando un sistema connesso in rete competitivi utilizzando componenti standard (off- di questo tipo, innanzitutto è possibile fornire the-shelf) commercialmente disponibili. I server- servizi real-time di elevato livello qualitativo. In on-module si possono considerare alla stregua di secondo luogo, il sistema risulta più economico, super-componenti di tipo “application-ready”, in in quanto è possibile far girare una molteplicità g g Á À z di applicazioni su macchine virtuali di progettazione. Grazie a essi, infatti, installate su un singolo si- è necessario progettare solamente la stema virtualizzato, invece di ricorrere a server dedicati per ciascuna applicazione. Fig. 2 – La combinazione tra il modulo COM Express con pinout Type 7 e Á z - la scheda carrier supporta in modo tegie di questo tipo permette native 4 canali 10 GbE, consenten- do la realizzazione di topologie fault- di consolidare il numero dei tolerant conformi al protocollo TSN server e di non sprecare po- (Time Sensitive Networking) 802.1
46 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 EDGE COMPUTING | HARDWARE
Fig. 3 – Il modulo conga-BX7D integra in un footprint compatto (115 x 75 mm) tutte le caratteristi- che di un vero e proprio server: processore con un massimo di 16 core, fino a 48 GB di RAM DDR4 oltre a due porte 10 GbE e 32 canali PCI Express
À - q - Â À À Â À q - O Á - Server-on-module progettati per ambienti gravosi À O E - Á q y À - Â - À à G E - Â à Â - k À à à à G G G - - G E q - - à -
47 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 HARDWARE | EDGE COMPUTING
dotti. I primi server-on-module disponibili sono cesso di tipo orizzontale richiedono almeno quat- equipaggiati con il processore ad alte prestazioni tro canali per realizzare una linea che richiede un I X D B ) h - numero minore di cavi o un’architettura ad anello À 6 32 h (Fig. 2). g z 48 GB RAM DDR4 E . T g gh degli endpoint che utilizzano una rete di memoriz- tipici di questi nuovi server-on-module si possono zazione di massa commutata o eseguono algoritmi annoverare server cloud, edge e fog da utilizzare di “deep learning” o per l’analisi dei Big data. in ambito industriale e delle reti carrier-grade in ambienti operativi gravosi (Fig. 1). Realizzazione dell’Hypervisor Per gli sviluppatori di applicazioni che vogliono Supporto per reti “time-sensitive” virtualizzare le proprie piattaforme server, sono Poiché il supporto real-time è la caratteristica disponibili apposite bundle (ovvero selezioni mirate fondamentale di questi server, i nuovi server-on- di prodotti) di tipo “application ready”, che posso- À - no aiutare i progettisti a ridurre il time to market re per ciascuna delle interfacce 10 GbE. Questo delle loro soluzioni. I moduli COM Express Type 7, À ò Àg g g -BX7D F g. 3) o un’uscita ed è pilotato dal relativo controllore h z g -X7/EVA - Ethernet. Una tipica applicazione è l’implementa- portano ad esempio l’hypervisor di RTS (Real Time zione basata su hardware del protocollo di tempo- Systems), particolarmente indicato per l’uso in set- rizzazione IEEE 1588 per applicazioni real time tori quali robotica industriale, sistemi di controllo ad alte prestazioni per implementare operazioni e in numerose applicazioni nel campo della tecno- di sincronizzazione logia medicale. Un e di temporizzazione “quick starter set” di conformi al proto- La standardizzazione delle interfacce questo tipo che in- collo TSN 802.1 di del modulo verso le schede carrier dedicate clude anche funzioni sistemi distribuiti assicura la massima protezione del progetto di gestione e ma- operanti in real-ti- nutenzione remote me. Tra le possibili À - applicazioni, si possono annoverare reti conver- zione dei server-on-module progettati in conformità g Á / con lo standard COM Express Type 7 di PICMG. I Á g À g time che sono utilizzati in impianti di controllo legati alla validazione dei layout delle loro schede in applicazioni industriali e automobilistiche. Me- carrier, grazie alla possibilità di riutilizzare schemi diante l’implementazione di collegamenti in rete di progettazione per schede PCB e componenti già “time sensitive” (ovvero dipendenti dal tempo) disponibili e sviluppati seguendo le migliori proce- conformi a 802.1, i progettisti possono assicura- dure per l’implementazione dei propri microserver re che tutti i dispositivi interpretano il tempo in modulari dedicati della prossima generazione. con- maniera univoca e utilizzano le medesime regole gatec fornisce a titolo gratuito gli schemi della nuo- per elaborare e inoltrare i pacchetti di comunica- h g -X7/EVA ) zione, per selezionare i percorsi di comunicazio- registrati. Nel caso di vincoli temporali particolar- ne e per riservare ampiezza di banda e intervalli mente severi, esiste sempre la possibilità di usufru- temporali (time slot) utilizzando, se possibile, più z EDM E D g & M - di un percorso simultaneamente, in modo da ga- turing) offerti dalla stessa congatec. rantire modalità di failover (ovvero la possibilità di instradamento su un percorso gemello nel caso di guasti sul percorso stabilito) di tipo fault-tole- Note rant(2). Quest’ultimo è il motivo principale per cui 1. h :// . k . g/ k /R - _ - I moduli COM Express con pinout Type 7 possono ting À q 2. h :// . k . g/ k /T -S _ GbE in quanto le comunicazione a livello di pro- Networking
48 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 Il riferimento sicuro per l’innovazione tecnologica CUSTOM DISPLAY CIRCUIT BOARD PRINTED OPTOELETTRONICA &IPC EMBEDDED DISPLAY Sede amministrativa Computing Display Operativa nelsettoreindustrialedellavisualizzazione( Il know how & Sede legale
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Trainati dalle applicazioni IIoT e dalla Moduli crescente tendenza all’impostazione modulare di qualsiasi infrastruttura computer di elaborazione, i computer su singola scheda sono i veri industriali protagonisti del panorama elettronico e gli analisti li promettono in ulteriore crescita soprattutto nel formato Massimo Fiorini COM Express
I O y W À O Á N G y G E G E q À G / q / O Á E y E y X k / E J Á N À À G O G y k À à G y à Fig. 1 – I computer O é modulari COM Ex- press 3.0 Type7 Adlink Express- BD7 sono proposti ÂG come IIoT Building k  Block perché parti- colarmente adatti % À per implementare q O nel cloud le applica- zioni industriali E Q y E X E y X X X y / COM Express IIoT G E Adlink Technology k COM Express Server-grade Advantech O E O E y O E y Á q X G E y k G À G y k X w E k G G N G E K G E w G EG G G
50 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 COMPUTER MODULARI | HARDWARE
G / q q Q Fig. 3 – La nuova W N Mini Carrier Board O E O O E Type 10 COM Ex- press CEB94018 O X / / di Axiomtek per la X / q gestione delle comu- nicazioni industriali comprende due por- Fig. 2 – Advantech te Gigabit LAN di consiglia il nuovo cui una con il sup- COM Express Basic porto Wake-on-LAN Type7 SOM-5992 con sedici Core In- tel Xeon D-1500 e fino a 64 GByte di memoria DDR4 per realizzare server a COM Express low power elevate prestazioni congatec O E e basso consumo / / K y K y k k À G y G y À à O y K µ à / q Á G G G q q G G G E G G y y COM Express Wake-on-LAN Á Axiomtek q O E y G G E E G E N N w W G N W À Á W W k N / G q /O E Fig. 4 – I moduli congatec conga- / / Á TC175 con le nuo- ve CPU Intel Kaby Lake di 7ª genera- O E zione consumano al y E massimo 15 W ma si possono configu- N N rare per limitare il À cTDP a 7,5 W G y é q q E N O E X / / À G y X E G X E q q G EQ G EQ À E G EQ G E G E G W
51 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 HARDWARE | COMPUTER MODULARI
Qseven Fig. 6 – Sono già W Z/G O disponibili i nuovi Q computer embed- ded mITX-KBL-H, Z/G mITX-KBL-S e q FlexATX-S-C236 che Kontron pro- k G q pone con le CPU k À w Intel di 7ª genera- G zione G y G y F y é Â Ã NO F G Â Ã E / E Q Z/G N O Z/G N k G À G y K O Q W W G Q y NX X Q / à k G / G y G y SOM i.MX7 F y F Phytec y O E G G E X q / Á N N NX X / X X k G k Fig. 5 – Il modulo iWave RZ/G1H SOM in formato Qseven F F sfrutta gli otto core dell’omonima MPU Renesas RZ/G1H e y G y G y / il motore grafico Po- À G y F N N À G y werVR G6400 3D a 520 MHz di Imagi- k y E y Q nation Technologies F q q q mITX e FlexATX N G E Kontron À Á y O Z X X F X q Fig. 7 – La scheda Phytec phyCO- X RE-i.MX 7 in for- X K X K F X mato da 40x55 mm con CPU NXP i.MX7 ospi- X K X K F X K ta fino a 2GB di DDR3/3L, 8GB q / di Nand, 128GB / di eMMC, 4kB di Eeprom e 16MB di QSPI Flash
52 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 COMPUTER MODULARI | HARDWARE
X G G E N q
COM Express e Smarc
Portwell Fig. 8 – Lo Smarc Portwell PSMC-M101 in for- O E y mato da 82x50 mm monta le CPU Intel Apollo Lake con consumo contenuto da 12 a 6 W affian- O G / / cato dal motore Infineon Optiga Trust per l’auten- ª K y k ticazione dati e la protezione accessi Q G y / Á G y G q Á À O Á q G W k Riferimento À G À À Global Computer on Module Market 2016-2020, K G y http://www.marketresearchstore.com/report/glo- / bal-computer-on-module-market-2016-2020-64356
53 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 HARDWARE | MINI-ITX
Le famiglie di SoC “Falcon” di AMD equipaggiano le nuove motherboard di Advantech
Le schede madri ultra-scalabili di Advantech in formato Mini-ITX integrano la grafica ad altissime prestazione di AMD
Antonios Tsetsos Product sales manager (PSM) Industrial grade motherboards Advantech Fonte Advantech
L ù g S - luto rilievo. Un tale livello di scalabilità distingue bedded di AMD M F B nettamente l’offerta di AMD da quella dei concor- F P F - g  À z - z GPU R  z g . Advantech è ora in g À . E g À - g q - - h g z ù g M -ITX. I z . P  z g - g OEM g ro di nuove schede madri destinate sia al mercato g g h h - g ì IT). OEM g h - q h HMI) P - zz g z h z . I g AMD Á y- S G q h g - q z S R Á h - g z . U g  SB S g z h g h h B ) è - ATM)
54 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 MINI-ITX | HARDWARE
- à tori di schede madri embedded attiva su scala mon- À : k - a livello globale nel settore della tecnologia di ela- / à - - trodotto una nuova famiglia di schede madri con q - À  X è destinata a tutte quelle industrie che gestiscono E - à k À - À X - à X   - q q Robustezza: una caratteristica indispensabile per i mercati embedded F X Á - Un progetto, infinite applicazioni Á À À q X - - à k w  - : q - Ã Ä - q Á - -  E À à À F G - E /E q w F F F  - O q Ã Ä Â à - y - - À è unico. q À  à  w w à -
Fig. 1 – L’altezza del pannello posteriore di I/O della nuova scheda madre AIMB-227 di Advantech con- forme alle specifiche Thin Mini-ITX è estremamente ridotta
55 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 HARDWARE | MINI-ITX
3DMark 11 Score AMD Embedded R-Series SOC vs. Intel Core Gen 5
2190 AMD RX-421BD, 15 W cTDP
1821 À AMD RX-418GD, 15 W cTDP % - 1360 AMD RX-216GD, 15 W cTDP X À
1384 Intel Core i7-5650U, 15 W TDP % k 1323 Intel Core i5-5350U, 15 W TDP k 1232 Intel Core i3-5010U, 15 W TDP
0 500 1000 1500 2000 2500 q À Fig. 2 – In base ai risultati del benchmark 3DMark11 e a X - parità di TDP, i nuovi Soc della Serie R di AMD assicurano prestazioni grafiche superiori del 58% rispetto ai processori À della serie Intel Core di 5a generazione di Intel À k E E À À - K E À - y à À E y y À  - / - à À q OE  - À À q q G - G À N OE À   À - à -  q - chine da gioco di fascia alta e ai tavoli da gioco elet- Una vasta gamma di interfacce ad alta velocità k j k Á - X à /O À à À : ; ; y ; / ; F F ; - Supporto di tre display e grafica brillante e nitida F/ Á k À À À À E k y  À w G  - W F G N G N - à
56 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 MINI-ITX | HARDWARE
Tabella 1 – Elenco delle interfacce disponibili SoC AMD Serie R RX-421BD Famiglia AMD Serie G-I Famiglia AMD Serie G-J (Merlin Falcon) (Brown Falcon) (Prairie Falcon) TDP del processore 12-35 W cTDP 12 – 15 W cTDP 6 – 10 W cTDP N° core della CPU 4 2 2 Cache L2 2 MB 1 MB 1 MB Frequenza di clock della CPU 2,1-3,4 GHz 1,7 – 2,0 GHz 1,5 – 2,0 GHz Grafica GCN 3a gen GCN 3a gen GCN 3a gen Unita di elaborazione (CU) 8 4 2 N° display supportati 3 2 2 Risoluzione (max) 4k (4096x2160) @60 Hz 4k (4096x2160) @60 Hz 4k (4096x2160) @30 Hz Interfacce per display eDP 1.4, DP 1.2, HDMI 2.0 o DVI eDP 1.4, DP 1.2, HDMI 2.0 o DVI eDP 1.4, DP 1.2, HDMI 2.0 o DVI RAM DDR4 / DDR3 a doppio canale con ECC PCI Express 1 PCIex8 1 PCIex4 1 PCIex4 USB 2x 3.0 + 2x 2.0 SATA 2x Gen 3.0 Engine video /Codec 4k H.265, H.264, VCE 3.1, MPEG-2, DivX / xVid, MVC per Blu-Ray 3D
 à - Á w O k Á Á G/ G O w /O j k X - Embedded Core Service: un supporto qualificato q G E - O E k E - X Á À / intensivo della rete. E OE Gestione remota di più sistemi E À - à Á À à ti che integrano tutto ciò che è stato richiesto dai Á À - q Á k w À - w w Q OE À Á À - - - Á - OE à : - À À sito allÁ www
57 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 HARDWARE | UPDATE
L’adozione degli standard PCIMG Standard sta crescendo ovunque nel mondo, in particolare in Asia e Europa. PICMG: Lo standard COM Express si sta espandendo in modo rilevante il punto della in Asia, grazie anche al fenomeno dell’IoT, mentre in Europa è lo situazione standard CompactPCI Serial che sta avanzando
Francesco Ferrari
in Asia e Europa. Lo standard COM Express si sta espandendo in modo rilevante in Asia, grazie anche al fenomeno dell’IoT, mentre in Europa è lo stan- dard CompactPCI Serial che sta avanzando. Il consorzio PICMG, fondato nel 1994, inizialmen- te era nato per adattare la tecnologia PCI ad appli- L’andamento degli standard cazioni in diversi settori come per esempio quelli L’adozione dello standard COM Express è cresciuta industriale, delle telecomunicazioni e militare. Nel sensibilmente negli ultimi anni, rendendolo parti- tempo però si sono aggiunte nuove tecnologie e at- colarmente interessante per diverse applicazioni. tualmente ci sono diverse commissioni che stanno Anche per i futuro sembrano esserci buone prospet- lavorando a standard come per esempio quello COM Express Rev 2.0, CompactPCI Serial, AdvancedTCA Base Extensions e xTCA for Physics. Mentre però altri consorzi si stanno spe- zz f PI MG h intrapreso la strada della differenziazio- ne per offrire soluzioni a numerosi settori come quello industriale, trasporti, medica- le, ricerca, energia, comunicazione, milita- re/aero. Uno dei punti di forza di PICMG, inoltre, sono le implementazioni rugged di standard come AdvancedTCA, MicroTCA, CompactPCI e PICMG 1.3. Il consorzio sta lavorando, fra l’altro, a CompactPCI Serial for Space e alla versio- ne 10G di COM Express, mentre prosegue il lavoro per migliorare standard come quello MicroTCA, e AdvancedTCA con le versioni 100G AdvancedTCA, 40G MicroTCA. Fig. 1 – Le previsioni di crescita del fatturato a livello mon- L’adozione degli standard PCIMG sta cre- diale per moduli, sistemi e schede embedded basati sui scendo ovunque nel mondo, in particolare principali standard nei prossimi anni (Fonte: IHS Markit)
58 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 UPDATE | HARDWARE
Carrier board COM Express Type 7
Connect Tech ha annunciato CCG070, una carrier board COM Express Type 7. La scheda è basata sulle specifiche PICMG COM Express COM.0 R3.0 Type-7 che permette di utilizzare processori multicore per server e interfacciamento 10GbE su una board COM Express. CCG070 infatti dispone di due interfacce 10G Ethernet che, a secon- da dei moduli, possono essere utilizzate con fibra ottica o rame. Fra le altre principali caratteristiche ci sono due porte GbE (RJ45), quattro USB 3.0, slot di espansione Mini PCIe full e half size, colle- gamento console tramite Micro USB, otto GPIO buffered a 3,3V e storage SSD ad alta velocità con supporto M.2 NVMe. Tra le prime board basate su Il target per questa scheda è quello di applicazioni di elaborazione a COM Express Type 7 c’è que- livello enterprise che necessitano di un fattore di forma compatto e sta CCG070 realizzata da Connect Tech rugged per l’uso con processori Intel Xeon D. tive dato che, in generale, gli analisti ritengono che Di fatto questi componenti costituiscono una scelta i moduli COM saranno tra le soluzioni più utiliz- molto interessante per gli OEM che vogliono imple- zate nei prossimi anni, soprattutto grazie alla ne- mentare progetti di dimensioni medio/grandi che cessità di soddisfare le esigenze di applicazioni di h Á z . automazione industriale e Industry 4.0. Oltre che Stando ai dati degli analisti, inoltre, i moduli COM per le applicazioni industriali, negli ultimi tre anni stanno riscuotendo un successo maggiore rispetto comunque si è già potuto assistere a una crescita ad altri standard come per esempio il Compact PCI della diffusione di questi componenti anche in altri o xTCA. settori come per esempio quelli dell’energia, medi- Un altro settore che potrebbe contribuire ulterior- cale, gaming e retail. mente alla crescita dell’adozione dei moduli COM e quello delle applicazioni IoT. Le opportunità offerte in questo settore, infatti, sono molteplici e i numeri sono molto interessan- ti per alcuni tipi di applicazione come, per esempio, per i sistemi di sensori distribuiti. La modu- larità dell’hardware, inoltre, è un importante elemento di dif- ferenziazione per i produttori di gateway per applicazioni IoT. Gli analisti sottolineano inoltre che, rispetto ad altri standard si- mili per dimensioni e caratteri- stiche tecniche, come per esem- pio quelli Qseven e SMARC, la tecnologia COM Express Mini può essere una soluzione parti- colarmente interessante. Per quanto riguarda l’andamen- Fig. 2 – Le stime per il periodo 2015-2020 del fatturato nei princi- pali settori evidenziano una sensibile crescita per il comparto dell’au- to degli altri principali stan- tomazione industriale (Fonte: IHS Markit) dard, se COM Express sta cre-
59 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 HARDWARE | UPDATE
SPX-PHASE
SPX-PHASE di EKF è una scheda periferica quad carrier Com- pactPCI Serial per moduli WWAN M.2 3042, come per esem- pio modem 3G o 4G (LTE). Sul pannello frontale sono disponibili quattro slot per schede Mini SIM e la scheda utilizza un controller PCI Express per quattro USB 3.0 a 5Gbps come connessione di upstream dai socket M.2 della scheda CPU CompactPCI Serial. I connettori dei moduli RF sono collegati al circuito del combiner 4:1 onboard, ma come opzione la scheda SPX-PHASE può essere dotata di un pannello frontale 8HP o 12HP che mette a disposizio- ne sei oppure dodici ulteriori connettori per antenna. La scheda è La scheda SPX-PHASE di EKF è una periferica module carrier destinata a applicazioni caratterizzate da elevati throughput che CompactPCI Serial richiedono l’aggregazione della larghezza di banda WWAN.
Modulo COM Express con Prairie Falcon SECO ha ampliato la sua offerta di moduli COM Express Compact Type 6 con la scheda COMe-A98-CT6 destinata a applicazioni main- stream che richiedono performance grafiche scalabili, come per esempio quelle di digital signage, gaming e medicali. Questo modu- lo utilizza la terza generazione di SoC J Embedded GSeries di AMD (Prairie Falcon). Il processore utilizzato, ottimizzato dal punto di vista delle performance-per-watt, può raggiungere un TDP inferiore ai 10W. La scheda COMe-A98-CT6 è disponibile anche con i SoC I Embedded AMD G-Series (Brown Falcon) e i SoC Embedded AMD di terza generazione R-Series (Merlin Falcon). Il modulo, dotato di sezione grafica Radeon integrata, permette di installare fino a due moduli SO-DIMM di memoria DDR4, dispone, COMe-A98-CT6 è una scheda COM Express Compact Type fra l’altro, di due canali SATA Gen3 e di un interfaccia SD condivisa 6 di SECO disponibile in di- con i GPI/O, interfaccia Gigabit Ethernet, quattro porte host USB verse varianti basate su SoC AMD delle serie Prairie Falcon, 3.0 e tre linee PCI-e x1 Gen3. Brown Falcon e Merlin Falcon
scendo in modo sostanziale, altrettanto sembra che Per quanto riguarda lo standard CompactPCI Se- non stia accadendo per xTCA. rial, invece, gli analisti sottolineano che ci posso- Gli analisti infatti stanno rilevando una contrazio- no essere buone prospettive per le applicazioni in ne della crescita del mercato per questo tipo di com- alcuni settori come quello militare e aerospaziale, ponenti e i motivi sembrano essere legati all’offerta anche se c’è una sostanziale competizione con altri delle aziende di prodotti software-based anziché standard come per esempio quello VPX. La crescita hardware-based. I dati di IHS Markit, per esem- dei sistemi CompactPCI Serial comunque si è di- pio, indicano un sensibile calo della crescita del mostrata essere piuttosto lenta. mercato per le schede xTCA nel periodo compreso Gli analisti vedono delle prospettive interessanti fra il 2015 e il 2020. In generale, comunque, le spe- per questo standard in applicazioni spaziali anche f h T A zz hé f h q h le applicazioni di comunicazione e il loro uso sem- e per il raffreddamento, rispondono alle esigenze di bra che stia crescendo per le applicazioni militari. questo tipo di settore.
60 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017
HARDWARE | ALIMENTAZIONE CONFIGURABILE
L’investimento di Arrow nelle famiglie di alimentatori L’ottimizzazione configurabili di Artesyn, oltre alle competenze tecniche e dei progetti di alle capacità di assemblaggio e di test che soddisfano i alimentazione medesimi standard degli impianti produttivi degli stessi produttori, attraverso permette ai costruttori europei di sistemi di sfruttare soluzioni moduli di alimentazione su misura che abbinano elevata qualità a un configurabili prezzo vantaggioso
Holger Schierenbeck Technology & supplier business manager Power Solutions Arrow EMEA
La scelta dell’alimentatore per g ò À - so. I prototipi non possono essere sviluppati senza una fonte di alimentazione, ma i requisiti esatti di PSU configurabile uMP04 di Artesyn alimentazione potrebbero cambiare con l’evolvere del progetto. Può essere quindi saggio non impe- Intraprendere un progetto di un sistema di ali- gnarsi troppo presto in decisioni sulle soluzioni di mentazione su misura non è un compito banale alimentazione. D’altra parte, potrebbe non esser- per il gruppo di progettazione, e i volumi di pro- PSU h À z À - tutti i requisiti, come le tensioni di uscita e i va- g À g g zz z lori nominali di potenza, così come sono previsti esso associati. Se il progetto punta a raggiungere all’inizio del progetto. Anche la necessità di una o À h più tensioni non standard può complicare la scelta di sviluppo potrebbero non lasciare abbastanza dell’alimentatore. Occorre prendere in considera- tempo per sviluppare un progetto di un alimenta- zione anche altre caratteristiche quali il controllo tore su misura. In ogni caso, i progetti su misura di abilitazione della logica, il controllo manuale on/ potrebbero dar luogo a complicazioni che potreb- À h g À . il funzionamento a corrente costante, o la messa in parallelo delle uscite, gli indicatori di stato, le Soluzioni configurabili: una valida opzione funzionalità di protezione, e tutte le approvazioni Nel campo della progettazione di potenza, la deci- previste dalle varie normative. sione migliore potrebbe essere quella che consen-
62 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 ALIMENTAZIONE CONFIGURABILE | HARDWARE
ta un rapido adattamento in modo da soddisfare Àg z PSU q requisiti particolari o poter essere ri-ottimizzata una scelta di moduli di front end AC/DC con PFC con l’evolversi del progetto. Gli alimentatori con- che coprono tutti gli intervalli di potenza e una Àg g vasta selezione di moduli di uscita DC/DC ad al- stabilimenti di assemblaggio e di test di classe loggiamento singolo e multiplo con diverse ten- OEM, sono in grado di fornire una soluzione in sioni di uscita di tipo standard e non standard. g g Á . Ar- Artesyn, d’altronde, dispone di un ampio porta- g À- foglio prodotti, è titolare di diversi brevetti nel gurabili di Artesyn, uno dei principali specialisti campo dell’alimentazione sia attivi sia in corso di nel settore, progettate per poter essere adattate registrazione e può contare su una presenza su À g g z . scala mondiale per supportare i clienti e i partner Lo chassis della PSU include un’interfaccia AC/ tecnologici in qualsiasi parte del globo. DC con correzione del fattore di potenza (PFC), e fornisce alloggiamenti per i moduli di uscita DC/ Servizio di progettazione/realizzazione di classe DC scelti dal cliente (Fig. 1). Tali moduli sono OEM di Arrow Electronics scelti a partire dall’ampia gamma di opzioni of- In molte occasioni i progettisti di sistemi possono ferte per ciascun tipo di chassis. I tipi di chassis trarre vantaggio dalla presenza di un servizio di À Á zz q À À h profondità, e sono in grado di alloggiare diverse della combinazione ottimale tra chassis e moduli Àg z di front end e di uscita. Arrow Electronics è il più
Tabella 1 – Panoramica degli chassis e delle opzioni disponibili per le PSU configurabili
Famiglia µMP MP iMP Altezza 1.57” (40 mm) x profondità 10” (254 mm). Altezza 2,5” (63,5 mm) x profondità 10” Altezza 2,5” (63,5 mm) x profondità Dimensione Larghezza: 3,5”(88,9 (254 mm) o 11” (279,4 mm). Larghezza 5” 10” o 11” (254 mm) o 11” (279,4 mm). delle classi mm)-5” (127 mm) (127 mm) -8” (203,2 mm). Larghezza 5” (127 mm) -8” (203,2 mm). in relazione all’alloggiamento.
Numero di 46567567 alloggiamenti
4 -6 Intervallo 1000- 1000- 1000- 1200- 4 -6 or 8 - 7 - di potenza 2 2 2 6 -8 in tabella 1. La famiglia iMP incorpora una con- importante partner di Artesyn nella distribuzio- nessione PMBus (Power-Management Bus), che ne a livello globale e opera di fatto come la forza Àg q vendita di Artesyn in Europa. Arrow ha anche avvio, pendenza della rampa, messa in sequen- zz Àg - za e altri ancora attraverso un’interfaccia utente razione che rispecchiano le capacità produttive g À GUI). I è di Artesyn e usano lo stesso software e le stesse molto competitivo, soprattutto se si considera la procedure di test. Recentemente, la società ha personalizzazione offerta in aggiunta, mentre le g À - unità sono compatte e corredate da una varietà z h Á z Àg z Á Á Á - mantiene a magazzino scorte di chassis, moduli e litazione/disabilitazione controllata attraverso la componenti di supporto per gli alimentatori con- logica. L g z Àg - Àg . A q z rabili di Artesyn presenta una scelta di oltre due ideale per supportare i clienti che ricercano solu-
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zioni di alimentazione personalizzate da realiz- dustriale. I requisiti per l’alimentazione del laser zare in tempi rapidi, offrendo prestazioni, qualità includevano quattro uscite isolate con tensioni di À z . Inoltre, Arrow 24V e 48V, con un intervallo di regolazione ampio ha investito ampiamente in apparecchiature e in % À % infrastrutture, inclusa una camera climatica in uscite con tensione più alta. Ulteriori requisiti grado di eseguire test a temperature che vanno particolari includevano l’inibizione di alcune usci- da -70 °C a +100 °C, oltre ai test di impulso e alle te in determinate condizioni operative. I bassi vo- infrastrutture di test delle EMI. lumi di produzione, i requisiti tecnici particolari e Á g z Á g h Possibilità di configurazione del progetto fatto della PSU di Artesyn una soluzione perfetta. di alimentazione Due progetti recenti supportati dalle soluzioni Un impegno costante nel servizio Àg A y Lo stabilimento di Arrow ha realizzato e collau- g À zz T) - gg . PSU Àg metro di massa. Le problematiche di entrambi i procedure e apparecchiature ampiamente spe- g Àg  rimentate. La progettazione di un alimentatore hoc” delle PSU che usavano moduli della famiglia adatto a una particolare applicazione inizia con iMP. Le esigenze, in termini di alimentazione, del l’acquisizione di un insieme completo di requisiti. progetto dello scanner CT (Fig. 2) si prestavano molto bene all’utiliz- z z Àg . I volumi di produzione erano ov- viamente bassi, e il team di svi- luppatori del cliente aveva bisogno di un campione che doveva essere fornito con tempistiche strette. Dal punto di vista tecnico, la PSU de- siderata doveva fornire tre uscite di 12V, 24V e 48V, ciascuna con un intervallo di regolazione del 10%. Oltre a ciò, l’unità doveva essere robusta dal punto di vista meccanico per sopportare le forze di gravità dovute alla rotazione ad La gamma di alimentatori configurabili di Artesyn ha fornito una soluzione conveniente per volumi di poche unità, su misura per le alta velocità. A h À g - esigenze di un’applicazione di uno scanner CT te all’alimentazione dello spettro- metro di massa sono state affrontate sfruttando Nella valutazione dei requisiti tecnici dei nuovi z Á Àg z progetti, il team di specialisti di Arrow nel campo PSU di Artesyn. Questo progetto ha richiesto un dell’alimentazione può contare sugli rapporti si- totale di otto tensioni di uscita comprese fra 5V e nergici con Artesyn. Ciò contribuisce a garantire 60V, incluso un alimentatore duale da ±15V. Di che i moduli selezionati siano compatibili con le nuovo, era richiesto un intervallo di regolazione esigenze complessive del sistema. con ampiezza del 10%, e inoltre era necessario il Gli alimentatori sono realizzati avvalendosi delle funzionamento a corrente costante e il supporto strutture produttive dedicate di Arrow, che sono alla connessione in parallelo di alcune uscite. In equivalenti agli impianti di fabbricazione propri un altro progetto, la famiglia μMP di Artesyn è di Artesyn in Asia e che usano lo stesso software. À z Tutte le unità sono testate presso Arrow in base z Àg Àg z alle procedure e ai parametri di test consolidati di un alimentatore per un’applicazione laser in- di Artesyn.
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HARDWARE | T&M TREND
Fra i più recenti annunci del Strumentazione: settore sono da segnalare le nuove soluzioni a video per il alcune recenti monitoraggio a distanza, i nuovi PanelPC per il mercato medicale evoluzioni e un’imponente linea di prodotti dedicati alla trasformazione digitale del mondo industriale. Senza dimenticare i componenti intelligenti dedicati Andrea Cattania a questo settore
Se in campo industriale la tutela dei lavoratori di processo. In particolare, nella recente installazio- costituisce da sempre uno dei principali problemi per le N k V S À z q À è ù h - di Siracusa, una diversa colorazione dei fumi di À z . U q scarico dai camini indica un’anomalia di funzio- esigenza proviene oggi da Intellisystem Technologies namento dell’impianto e consente agli operatori in con la Network Video Solution che, in una rete Ethernet sala controllo di individuare i problemi e risolverli À g Á Â g tempestivamente. Á k - Il sistema è stato concepito prevedendo la possibi- labili Pan Tilt Zoom di ultima generazione. Una carat- lità di espansione: ad esempio integrando ulteriori teristica particolarmente interessante di questa installa- punti di ripresa o utilizzando termocamere in grado zione consiste nel fatto di non interferire minimamente di mappare il calore in immagini per una più accu- con le apparecchiature preesistenti. Questa soluzione di rata individuazione delle anomalie termiche, mec- gg À caniche, idrauliche ed elettroniche. Un recente svi- a quelli dei sistemi analogici. luppo effettuato da Intellisystem è il sistema FSE Il controllo video a distan- za permette di osservare i parametri tipici del con- trollo di processo, monito- rare visivamente in tempo reale quanto accade nei punti critici di un impian- to, come i bruciatori e l’e- missione di fumi, ed effet- tuare la supervisione di alcune variabili oggettive h À - q À - Fig. 1 – WMP-17F è un Panel PC Wincomm da 17” equipaggiato con CPU zionali sistemi di controllo Intel SkyLake di 6° generazione e schermo touch resistivo
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Fig. 2 – ABB ha lan- ciato Txpert, il pri- lunga durata e la massima sicurezza mo trasformatore di funzionamento anche per un lun- di distribuzione di- gitale: la tecnologia go periodo. di rilevamento e mo- Oltre ad avere uno slot di espansione nitoraggio integrati fornirà l’intelligenza PCI-E (x16), che consente di estende- per massimizzare Àg z l’affidabilità, otti- mizzare i costi ope- il WMP-17F offre la possibilità di ag- rativi e di manuten- giungere un modulo COM/LAN/USB zione e gestire le risorse in maniera con isolamento galvanico di protezio- più efficiente grazie ne da 4 kV e una batteria, integrata ad ABB Ability nel PanelPC, che permette di avere una soluzione alternativa in caso di interruzione dell’alimentazione, con (Flare Stacks Eye), che assicura il controllo visivo cui è possibie operare per un periodo compreso fra e il corretto funzionamento delle torce presenti in 20 e 50 minuti. À h z ù À Fra le altre principali caratteristiche dello stru- controluce, chiarore poco visibile, scarsa visibilità mento sono da menzionare il chipset Intel Q170, lo in presenza di nebbia e così via). Questo sistema schermo 1280 x 1024 a 350 nits, il touch screen re- verrà poi integrato con l’apparato di automazione À z U /EN 6 6 - di processo DCS con algoritmi di elaborazione di 4° Edizione. immagine in grado di riconoscere, fra l’altro, un’a- nomala colorazione dei fumi di scarico o una perdi- La quarta rivoluzione industriale ta nelle condotte. Le soluzioni digitali Ability di ABB per applicazio- ni industriali, presentate al recente ABB Customer Panel PC WMP-17F di SIS.AV World di Houston (Texas), nascono da una quaran- L’offerta di strumentazione per il mercato medicale tennale esperienza nel settore ed offrono il valore si arricchisce con l’introduzione, da parte di Siste- aggiunto delle più avanzate funzionalità di connet- mi Avanzati Elettronici, del Panel PC Wincomm tività di rete e delle più recenti innovazioni nell’am- da 17”. Basato su una piattaforma Intel Skylake bito delle tecnologie digitali. di sesta generazione, il nuovo WMP-17F lanciato Oltre agli utenti industriali, anche i clienti presen- dall’azienda di Cossato migliora del 40% le presta- ti in altri settori, a partire dai trasporti e dalle in- zioni rispetto alla generazione precedente e aumen- À ta del 15% la velocità della memoria DDR, con una offerta, ricca di oltre 180 soluzioni e servizi rivolti capacità che raggiunge ora 32 GB. allo sviluppo di nuovi processi, al miglioramento di Con la nuova versione, Sistemi Avanzati Elettroni- quelli già esistenti e all’ottimizzazione del controllo ci annuncia anche un notevole miglioramento delle delle operazioni in tempo reale. z g À h . Á Azienda di riferimento nel supporto alle società im- di collegare due monitor esterni e di supportare si- pegnate nell’attuale trasformazione digitale, ABB multaneamente tre immagini differenti con risolu- vanta una base installata di oltre settanta milio- zione Ultra HD 4K. ni di dispositivi connessi e settantamila sistemi di Come nei modelli precedenti il design e, in partico- controllo. A chi utilizza le soluzioni e i servizi Abi- lare, la scocca realizzata in materiale antibatterico lity, ABB offre l’opportunità di migliorare in misu- conferiscono al prodotto caratteristiche antibatte- À z riche che non vengono attenuate da un uso anche produttività. À z L’offerta digitale Ability comprende soluzioni di ge- di pulizia. Queste proprietà si manifestano nella stione delle prestazioni per le industrie asset-inten- z S À sive, sistemi di controllo per chi sviluppa processi Aureo e l’Escherichia Coli). Grazie a questa e ad industriali, servizi di monitoraggio a distanza per altre caratteristiche, il WMP-17F garantisce una robot, motori e macchinari, soluzioni per il controllo
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À elettrici e piattaforme offshore, ol- tre a prodotti specialistici fra cui alcuni dedicati alla gestione dell’e- nergia nei data center o all’ottimiz- zazione della navigazione per le im- barcazioni marine da trasporto. Fig. 3 – Si- Grazie alla collaborazione con Micro- tranLR250 di soft, ABB ha sviluppato le nuove soluzio- Siemens è un trasmettitore di ni e i servizi digitali Ability sulla livello radar a due piattaforma Azure, largamente fili per il monito- raggio di materiali diffusa a livello globale. Diver- liquidi e fangosi si gruppi di grandi dimensioni hanno già utilizzato le soluzio- Á nella linea Ability: fra questi Shell Oil, Cen- per il solo controllo di terPoint Energy, Con Edison, BASF, Royal livello; LUT430, per il Caribbean, Cargill, Volvo e BMW. controllo di livello, di volu- All’ABB Customer World è stato annuncia- me, di pompe e di portata; to, sempre nell’ambito della linea Ability, e LUT440, per la misura anche il lancio dei trasformatori intelli- di portata in canale aperto. genti Txpert, concepiti e realizzati nel- Oltre che agli impianti per la tecnologia integrata di monitoraggio il trattamento delle acque e sensing di ABB per ottimizzare i costi Á operativi e di manutenzione nella gestione linea LUT400 sono adat- degli asset. ti all’impiego nei processi produttivi e nello stoccag- Componenti intelligenti per strumentazione gio industriale, dove ga- Nella strumentazione per il controllo dei rantiscono un’elevata processi industriali sono sempre precisione nel monito- più richiesti sensori per avan- raggio dell’inventario zate funzioni diagnostiche in- e la riduzione dei tegrate nelle soluzioni di auto- costi energetici, mazione. Una risposta a questa grazie all’orologio esigenza proviene da Siemens, che in tempo reale e ha recentemente annunciato il lancio del- agli algoritmi per le linee Sitrans LR250 e LUT400. l’attivazione delle Sitrans LR250 è un trasmettitore pompe durante i À periodi di picco. alla frequenza di 25 GHz, destinato Per le misure di al monitoraggio di materiali liqui- livello con tecnolo- di o fangosi anche in presenza di À acidi, alcali e sostanze corrosive. Sitrans LR560, un trasmettitore a due À F À F W F q y - e può essere utilizzato nel settore ali- tinuous Wave) senza contatto, particolar- mentare, in quello chimico e nel trattamen- À to delle acque. La serie LUT400 comprende invece metri. Opera alla frequenza di 78 GHz e consente controllori di livello a ultrasuoni con precisione di À- ±1 mm. È offerta nei tre modelli Sitrans LUT420, bus o Foundation Fieldbus.
68 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 & GliGlliiiihfli uomini mini iihf che h fannofafann l lile impres impimpreseimpr
STRATEGIE ƕ MACROECONOMIA ƕ NUOVI MERCATI ƕ INTERNAZIONALIZZAZIONE ƕ FINANZA ƕ FORMAZIONE ƕ INNOVAZIONE La rivista per il management HARDWARE | SCHEDE SFF
Una panoramica di alcune SoC e SoM: delle più interessanti soluzioni basate su chip piccoli formati, singolo da utilizzare per lo sviluppo di applicazioni grandi Internet of Things prestazioni
Bernd Hantsche Marketing director embedded & wireless Rutronik
P er rendere intelligente un apparecchio di per se stesso “stupido”, uno sviluppatore deve tener Fig. 1 – nRF51822 di Nordic Semicondutor è un SoC multi-protocollo ideale per applicazioni Dlue- q g y g À tooth Low Energy (BLE) e a 2,4 GHz a bassissimi E2E h h À consumi wireless e, “dulcis in fundo”, della direttiva RED. Esistono soluzioni su chip singolo per l’IoT che Una dei prodotti più interessanti è il SoC multi-pro- prendono in considerazione tutti questi elementi. tocollo nRF51822 di Nordic Semiconductor (Fig. 1), Nel corso dell’articolo verranno analizzati pregi e per applicazioni BLE e wireless a 2,4 GHz. Dispo- difetti di alcune di esse. nibile in versioni con 16 o 32 kb di RAM e 128 o 256 kB Á k è k g QFN SP. La fascia entry-level: i sistemi con core M0 L’hardware è ottimizzato in modo da ridurre al Un piccolo core ARM Cortex M0 o M0+ fornisce pre- massimo i consumi, supporta gli stack Bluetooth z À z . E SDK À . consente di trasmettere i dati acquisiti al cloud, che Le prestazioni di questo SoC e l’ampio supporto sof- possono essere utilizzati per valutare ad esempio tware hanno attirato l’attenzione di parecchi pro- lo stato di usura di un dispositivo ed effettuare re- duttori di moduli. Fujitsu, ad esempio, propone un golazioni da remoto. L’utilizzo della modalità OTA modulo basato appunto sul SoC nRF51822 destina- O Th A ) gg À to a clienti che devono produrre in grandi volumi. stack wireless e codice applicativo per garantire la Basata sul SoC nRF51422, “fratello maggiore” di conformità a nuove disposizioni, correggere even- nRF51822, la famiglia di moduli N5 di Dynastream tuali “bug” e fornire adeguate contromisure contro supporta gli stack di protocollo SoftDevice S210 e nuove minacce alla sicurezza anche nella fase di S310. Mentre il protocollo S210 è un puro stack ANT, post-vendita. S310 è la variante multi-protocollo che consente l’u- P hé h è so simultaneo di ANT e BLE. Tale caratteristica è accesso a Internet, è disponibile l’interfaccia Blue- utile, ad esempio, per collegare una rete ANT-Mesh tooth Low Energy (BLE) che garantisce un’elevata Ph A h é À z g . non supporta reti ANT. RFduino è un dispositivo Ar-
70 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 SCHEDE SFF | HARDWARE
duino-compatibile di piccole dimensioni proposto da B -2 B q S ò zz RF Digital che integra il SoC nRF51822. Esso vie- sia in applicazioni che richiedono un raggio d’a- ne fornito con lo stack di protocollo S110 SoftDevice zione molto ampio sia in applicazioni critiche per - Àg la sicurezza che richiedono un raggio d’azione più À B E limitato. Il SoC nRF52832 viene impiegato in mi- GPIO. ò z sura sempre maggiore in applicazioni per le quali sensori scrivendo un numero ridotto di linee di codi- À h RF 822. I - ce. Una regola valida per tutte le applicazioni BLE tivi sono da ricercare essenzialmente nella presen- è che è necessario programmare le app per i diversi z À NF g g h . ò che consente un abbinamento rapido con dispositivi con il modulo SIMBLEE basato su nRF51822. La B h. P q I - relativa app è programmata una sola volta ed è me- ni, sono richiesti solamente undici componenti pas- morizzata all’interno del modulo wireless. È neces- sivi e un oscillatore al quarzo da 32 MHz. Oltre al sario installare la app SIMBLEE, che importa il con- SoC esistono anche delle varianti SoM, disponibili tenuto del modulo dall’app store dello smartphone. À Una delle più recenti aggiunte all’offerta Rutronik alle normative in vigore in Europa, Stati Uniti e Ca- è I gh S P z h g nada. La serie D52 di Dynastream (Fig. 2) basata soluzioni System-on-Module basate su nRF51822. I S RF 2832 h À z - ISP 3 2 8 8 ni per il Giappone, l’Australia, la Nuova Zelanda e un package LGA, dispongono anche di un’antenna la Corea. Nonostante l’integrazione sia del quarzo integrata.Il tratto distintivo dei sia dell’antenna stampata, nuovi controllori BLE TC35678 la dimensione dei moduli è e TC35679 di Toshiba sono i pari a soli 14x9,8 mm. Gli bassissimi consumi: con una sviluppatori disposti a “sa- tensione operativa di 3V, essi ri- À Ã Â 2 2 chiedono appena 3,6 mA in mo- h P B - dalità TX e 3,3 mA in modalità sono optare per una va- RX. All’interno della famiglia 3 GPIO RL78/G1D – con core proprie- un accelerometro a tre assi tario a 16 bit operante a una integrato. Anche Telit e frequenza di clock da 32 MHz e Fujitsu realizzano moduli Fig. 2 – La serie D52 di Dynastream in grado di garantire prestazio- basata sul SoC nRF52832 è compo- basati su nRF52832. Così 4 DMIPS Á R sta da moduli di dimensioni pari a soli come accade per i prodotti 14x9,8 mm propone quattro varianti fra cui per applicazioni cellulari, scegliere: SoC con memoria Flash da 128 kB, 192 kB Telit propone una famiglia completa e compatibile e 256 kB Flash oltre a un SoM con 256 kB di Flash. di moduli Bluetooth: il nuovo BlueMod+S42 (10x17 mm) è compatibile a livello di fattore di forma e di La fascia alta: sistemi basati su core M4 piedinatura con i precedenti modelli BlueMod+S e Con un punteggio CoreMark di EEMC di 215 – che BlueMod+SR, con i quali condivide anche le mede- g À 6 M k/ A 3 36 M k/MHz Á sime interfacce software. I F M7B Z2 RF 2832 è S B E ù À di Fujitsu, con dimensioni pari a 15,7x9,8 mm e con al momento disponibile. Alloggiato in un package un consumo di corrente 5,4 mA, abbina compattezza QFN 48 6 6 dimensionale a consumi decisamente contenuti. Il SP 3 2 3 ) h ISP 7 I gh S P F g. 3) g potenza di elaborazione con consumi contenuti in per la presenza di un’antenna integrata e per un’oc- fattori di forma compatto. In grado di operare con cupazione di spazio di soli 8x8 mm. Redpine Signals, una tensione di alimentazione da 1,7V, come quel- anche se utilizza un core ARM M4, adotta un altro la fornita da una batteria e caratterizzato da una : g S M U potenza di trasmissione regolabile compresa fra +4 supporta oltre a BLE anche il classico Bluetooth
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tutte le risorse necessarie per supportare ap- plicazioni complesse quali modellazione 3D in tempo reale, monitoraggio delle persone, di interazione uomo-macchina e di riconosci- mento degli oggetti. La connettività è fornita  W F - oth, tuttavia la potenza di elaborazione loca- À À dati verso il cloud in molte applicazioni. Un J - lizzazione di droni, robot, occhiali per VR, o gateway intelligenti.
Il concetto di “Do It Yourself” Fig. 3 – Schema a blocchi di ISP1507, un modulo di In- Una cosa hanno in comune SoC e SoM a sightSiP che si distingue per la presenza di un’antenna integrata livello di sistema: non sono mai perfetti. Ad esempio un numero troppo elevato di E Z W F periferiche, oppure risorse di calcolo ridondanti, À w À q à w - sono già integrati, per cui le risorse di memoria di- re ospitato in memoria. In ultima analisi, l’utente Á k Á Á paga anche per le prestazioni non necessarie. Una À à soluzione tecnicamente perfetta deve sempre es- società propone il modulo RS10003-NBZ-D0M, di di- sere realizzata “ad hoc”, sia per quel che concerne mensioni pari a 21x15 mm e con una ricca dotazione combinazione hardware sia per i protocolli wireless. w À Â w sigla RS100002-NBZ-S0M che, pur senza il supporto À per i GHz, dispone di 104 kB time to market. di SRAM e 512 kB di Flash Con un passaggio radicale in un fattore di forma “snello” al fai-da-te in un progetto ad (soli 14x15 mm). Entrambe le alta frequenza potrebbero versioni possono essere spe- rapidamente rendersi ne- À Z W F cessari 100 anni uomo o più Bluetooth 4.0DM, con tutti i – un investimento al giorno Fig. 4 – Joule è un Som di Intel basato d’oggi del tutto irrealizzabile su core Atom con clock da 1,5 GHz e termini di riduzione dei costi e 1,7 GHz per un’azienda. di spazio di memoria. SoC e SoM: un settore in crescita La fascia professionale: sistemi basati L’adozione di SoC e SoM delle ultime generazioni su core Atom garantiscono enormi risparmi e gli sviluppatori L’adozione di un’architettura come la x86 di Intel as- possono concentrarsi completamente sull’imple- sicura sicuramente notevoli vantaggi. I set di istru- À zioni ampiamente collaudati che possono essere fatti applicazione. A fronte della crescita del mercato, - le soluzioni su chip singolo sono migliorate anche q Q k J - in termini di scalabilità e di scelta dei componenti. le (Fig. 4), ora Intel propone un SoM basato su core Q k G G À é G y G Á W F E di carattere generale hanno poco senso. Un approc- USB 3.0 e una distribuzione Linux preinstallata, que- À sto modulo di dimensioni pari a 24x48 mm dispone di W
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HARDWARE | DEVELOPMENT BOARD
Gli Fpga sono molto utili sulle Prototipazione schede di sviluppo, perché le rendono adatte alla prototipazione e con Fpga riducono i rischi d’errore nella scelta e nella configurazione dei dispositivi Lucio Pellizzari e delle periferiche
Le schede di prototipazione incentrate su un sono creare più core embedded MicroBlaze di tipo Fpga possono risolvere gran parte dei problemi del- Risc a 32 bit con clock operativo di 200 MHz ciascu- À h HI h - - h - ) no e connetterli alle risorse di memoria a bordo del- sviluppo e riducono i rischi di errore nell’introdurre la scheda costituite da 256 MByte di Sdram DDR3 caratteristiche custom sui progetti da prototipare. e 16 MByte di memoria Quad-SPI Flash. Oltre alla La presenza dell’Fpga dà il vantaggio di provare connessione USB, indispensabile per la program- ù z Àg z mazione e dotata di bridge USB-to-Uart, sulla sche- diverse tipologie di componenti da utilizzare nelle da si trovano anche una porta Fast Ethernet, quat- z q À tro connettori Pmod e uno slot Arduino R3 Header tipi di memorie e interfacce, nonché sui moduli di che consentono d’interfacciare qualsiasi Peripheral espansione senza costringere a riprogettare conti- Module e persino i progetti realizzati da maker e nuamente i core di calcolo già impostati all’inizio hobbisti. ARTY è ideale per realizzare piccoli siste- di ogni progetto. L’obiettivo dei collaudi HIL di ve- S -D À -R À z automatici per applicazioni commerciali. prima che esista un prototipo vero e proprio si vani- À gg - Low Power plicazioni d’interoperabilità fra i componenti e le Lattice ha rea- periferiche e pertanto la presenza dell’Fpga può di- lizzato il piccolo mostrarsi risolutiva nell’accorciare questa delicata iCEstick Evalua- fase e ridurre il ciclo di sviluppo e il time-to-market. tion Kit pensando alle applicazioni Fig. 2 – Il piccolo kit Latti- Low Cost a basso consu- ce iCEstick offre lo sviluppo Digilent National Instruments) h zz - mo per le quali e la prototipazione Fpga an- che alle applicazioni a basso to la scheda di sviluppo è generalmente consumo e si può espande- e prototipazione ARTY precluso l’utilizzo re usando i 2x6 connettori per i progetti a basso co- degli Fpga perché Pmod oppure i 16 I/O sto che necessitano di un considerati troppo ingombranti. Il nuovo iCEstick si Fpga per fornire presta- connette al PC con una porta USB con bridge USB- zioni competitive nella to-Uart e sfrutta un Fpga Lattice iCE40HX-1k con gestione delle interfacce. 1280 celle logiche e 64 kbit di RAM interna al cui Sopra c’è un Fpga Xi- À 32 M Á h linx Artix-7 con clock di Fig. 1 – ARTY è la sche- cinque LED di cui uno legato all’alimentazione e da basata su Fpga che 450 MHz e 33280 celle Digilent propone per lo quattro programmabili dall’utente, un oscillatore logiche e nel suo stesso sviluppo e la prototipa- Mems a 12 MHz e un transceiver IrDA utilizzabile zione dei sistemi a bas- silicio integra 1,8 kbit di so costo e buone pre- per testare i sistemi di controllo all’infrarosso. Si memoria RAM, 90 moto- stazioni che possono può programmare con il software iCEcube2 e può avere l’esigenza di inter- ri DSP e un convertitore facciarsi con i progetti essere molto utile per caratterizzare i sistemi ali- XADC. Sull’Fpga si pos- Arduino mentati a batteria composti da più componenti, re-
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À à N dimensioni di circa 10x2,5 cm c’è anche la possibili- tà di espansione per installare più sensori o perife- riche tramite l’interfaccia Digilent Pmod con zocco- lo da 2x6 connettori oppure attraverso i sedici I/O di tipo Lvcmos/Lvttl da 3,3V.
Radiation Tolerant Il Microsemi Smart Fusion 2 Advanced Deve- lopment Kit unisce le elevate prestazioni dell’ar- chitettura ARM Cortex M3 a un’ampia gamma di opzioni d’interfacce e memorie. Il SoC Smart Fusion 2 ha 150k elemen- ti logici al clock di 166MHz attornia- ti da 1 GByte di Sdram DDR3 per i dati, 256 MByte di Sdram DDR3 per Fig. 3 – Nel kit Microsemi basato sull’Fpga RT4G150 per applica- la cattura e la cor- zioni radiation tolerant ci sono 2 rezione errori e 2 Gbit di memoria embedded non volatile per proteggere i dati di Gbit di Flash SPI configurazione delle interfacce N - la scheda troviamo quattro serdes, quattro linee PCIe, due Gigabit Ethernet, due slot per mezzanini FMC HPC/LPC e una porta micro-USB. La possibilità di memoriz- zare a bordo in forma non volatile i dati per la con- À Á la sicurezza, soprattutto nello sviluppo dei sistemi che devono operare in contesti sensibili alla prote- zione dati. Il Kit Microsemi RTG4 è adatto allo svi- luppo delle applicazioni spaziali e monta un Fpga Microsemi Radiation Tolerant RT4G150 con 150k elementi logici, che dispone di due memorie Sdram DDR3 da 1 GByte ciascuna, 2 GBit di Flash SPI, 462 moltiplicatori da 18x18 bit, 24 serdes da 3,125 Gbit/s e 16 line di Clock&Data Recovery SpaceWi- re. Su questa scheda ci sono anche quattro linee PCIe, una Gigabit Ethernet, due slot FMC e una G À prestazioni delle applicazioni sottoposte a condizio- ni critiche utilizzando anche le tecniche HIL.
Prototipazione Asic HAPS 80 è la più recente scheda Synopsys À- ca per lo sviluppo degli Asic e monta un Fpga Xilinx
75 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 HARDWARE | DEVELOPMENT BOARD
UltraScale VU440. L’architettu- e 48 transceiver garantisce una ra a 64 bit e la tecnologia High- velocità di trasferimento mas- Speed Time-Domain Prototyping sima chip-to-chip di 17,4 Gbps. HSTDM) ÁF g Questa scheda consente di svi- À 26M luppare e prototipare le appli- À 6G g A zz cazioni scegliendo fra le memo- Á g À - rie DDR3, QDR II+ o RLDRAM re di analisi ProtoCompiler DX. II e le interfacce PCI Express HAPS g À H gh P - Gen3, Serial RapidIO e 10G/40G ce Asic Prototyping System e la Fig. 4 – La scheda di prototipazione Ethernet, dimostrandosi partico- scalabile Synopsys HAPS-80 con- serie 80 promette prototipazioni sente di analizzare e verificare da À À complete in meno di due settima- 26M fino a 1,6G gate Asic deci- delle infrastrutture di comuni- dendo automaticamente lo schema ne, con la possibilità di scegliere di multiplexing più adatto z À il clock a 300 MHz se si considera a 100G. Stessa dotazione per lo l’Fpga come un unico core, a 100 Stratix V GX Fpga Development MHz se lo si partiziona in core Kit che ha una scheda costruita multipli oppure a 30 MHz se si attorno all’Fpga Stratix V fab- utilizzano multi-Fpga con mul- bricato a 28 nm ed è pensata per tiplexaggio a livello dei pin. È il massimizzare la velocità dati su- ProtoCompiler a decidere auto- gli I/O in entrambe le direzioni e maticamente lo schema di mul- soddisfare l’esigenza di elevate tiplexing più adatto per ciascu- prestazioni comune alle applica- na prototipazione e a convertire zioni industriali e telecom. gli algoritmi RTL per adattarli alle partizioni create nell’Fpga Fig. 6 – Nel kit Xilinx VCU110 con High Speed Fpga Virtex UltraScale ci sono 4 mentre la tecnologia Deep Trace interfacce ottiche 100G CPF4, Il Development Kit Xilinx Virtex D g G 4 DTD4) 20 linee Interlaken, 4 PCI Express UltraScale Fpga VCU110 monta il Gen3, due slot per FMC e 4 GByte confrontare più di mille segnali di Hybrid Memory Cube nuovo core UltraScale XCVU190 di debug per ciascun core Fpga e ha una dotazione pensata per lo alla miglior velocità disponibile. sviluppo e la prototipazione del- le applicazioni telecom ad alta velocità. Il backpla- High End g À 28 G Il kit di sviluppo di Intel PSG A ) A S ò F g M zz FM ) HP è dotato di un dual-core ARM Cortex-A9 in geome- quattro interfacce ottiche CPF4, venti GTY Interla- tria di riga da 20 nm k hé 4 GBy HM Hy M - con clock di 1,5 GHz y ) G RAM R D3 44 M S e prestazioni dichia- QDR II+ e 512 MByte di Flash Quad-SPI. Si possono rate di 1,5 GFLOPs. À La sua ampia ver- 4 G À Àg - À zz q P I E razione consente di Gen3, gli otto BullsEye Connector, i due bridge USB- interfacciare qual- to-Uart con connettore micro-USB o la 100G Ether- siasi modulo appli- net. Questa ampia dotazione è possibile grazie alla cativo industriale versatilità dell’Fpga UltraScale XCVU190 fabbricato Fig. 5 – Ha un dual-core ARM Cortex-A9 in geo- sia sugli I/O sia sui a 20 nm con i transistor Intel FinFET e caratterizza- metria di riga da 20 nm il mezzanini FMC e to da ben 2,35M celle logiche, 1800 DSP, 132,9 Mbit nuovo Arria 10 SoC Deve- lopment Kit adatto per lo la dotazione con ben di memoria RAM interna, 60 transceiver GTH da sviluppo e la prototipazione 660k elementi logici, 16,3 Gbit/s, altrettanti 60 transceiver GTY da 30,5 delle applicazioni telecom fino a 100G 3356 moltiplicatori Gbit/s e 702 I/O.
76 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 EMBEDDED CLOUD | HARDWARE
Embedded Cloud: una soluzione veloce e sicura all’interno della fabbrica
Kontron e il suo partner S&T hanno introdotto il loro concetto di I l concetto di Embedded Cloud promosso da Kon- tron e dal suo partner S&T è fortemente orientato Embedded Cloud, una nuova classe alla fabbrica intelligente e in grado di soddisfare le di cloud espressamente progettata esigenze delle applicazioni IIoT. L’obbiettivo è otti- mizzare il processo produttivo attraverso l’analisi per promuovere e supportare le in tempo reale di tutti i dati disponibili in un’azien- applicazioni Industry 4.0 da. Ciò richiede la realizzazione di un cloud sicu- ro a livello di fabbrica, con componenti in grado di À g z Norbert Hauser delle applicazioni industriali. I dispositivi utilizzati Vice president marketing in ambito industriale devono essere estremamente Kontron robusti, capaci di resistere alle severe condizioni
Embedded Cloud rappresenta la base per le applicazioni IIoT e Industry 4.0
77 EMBEDDED SETTEM HARDWARE | EMBEDDED CLOUD
Fig. 1 – Prodotti Kontron attualmente disponibili per il supporto di Embedded Cloud (da sinistra a destra): ZINC19 2U/4U, HPW410, serie CN100x, CC2800, se- rie CS3160
ambientali tipiche di una fabbrica: improvvisi sbal- in cui dati di produzione, previsioni di vendita, spe- zi di temperatura, sollecitazioni continue e vibra- À h h ) zioni stressanti. I dispositivi che non soddisfano tali mani sbagliate. Questo è il motivo per cui i sistemi requisiti non sono in grado di fornire ed elaborare on-premise (ovvero presenti nella fabbrica) coin- À - volti nel processo di produzione sono collegati in I y 4. . Á À - modo da formare il cosiddetto Embedded Cloud, nel luta, d’altro canto, è l’elemento chiave di IIoT (In- q Á z IT I dustrial Internet of Things) e, più in generale, della Technology) e OT (Operational Technology). produzione industriale. Per mantenere il passo con questa evoluzione tecnologica e con i concorrenti Un organismo complesso che agiscono su scala mondiale, le aziende manifat- Nella visione di Kontron, un Embedded Cloud com- q À - prende tre classi di dispositivi interconnessi attra- to su tutti i dispositivi correlati con il processo pro- verso una rete: duttivo. In molti reparti aziendali, la raccolta data •Piattaforme di elaborazione industriali che svol- è Á . I h g gono funzioni di controllo dei dispositivi industria- da sistemi CAD o PLM (Product Lifecycle Mana- li e di gateway: gement), applicazioni ERP (Enterprise Resource - Essi gestiscono compiti di misura e controllo Planning) basate su database interni o dispositivi on-site. Per questo motivo utilizzano interfacce presenti all’interno della fabbrica. Un’azienda, in proprietarie per il collegamento a sensori e di- g gg spositivi periferici on-site. Tali dispositivi sono Á . À è - collegati all’Embedded Cloud sfruttando una tec- Â Ã h À nologia di comunicazione dati in real-time come che rimane sotto il controllo di un reparto aziendale ad esempio Industrial Ethernet. e viene isolato dal resto dell’organizzazione) e riu- - Piattaforme di elaborazione industriali ad alte nire tutti i dati raccolti, con l’obbiettivo primario di prestazioni per edge e fog computing (ovvero per Á l’elaborazione locale e periferica). Solitamente quadro complessivo. Si tratta dell’unica via che le dotati di un numero di core di CPU compreso aziende possono seguire per sfruttare al massimo tra quattro e otto e in grado di memorizzare pa- z . recchi terabyte (TB), queste piattaforme ad alte In uno scenario ideale, tutti i dati di un’azienda, sia prestazioni si occupano della gestione delle ap- quelli esistenti sia quelli appena generati, devono parecchiature on-site, compresi sistemi di visua- poter essere connessi e analizzati nel loro comples- lizzazione che ospitano numerose GPGPU. so. I sistemi IT coinvolti in questo processo devono soddisfare requisiti molto stringenti in termini di •Cloud Server Embedded: sicurezza e prestazioni real-time. Il trasferimento - Caratterizzati dalla presenza di oltre 16 core che dei dati in un cloud esterno privato o persino pub- garantiscono una potenza di elaborazione parti- blico di solito non è possibile e neppure consiglia- - bile, per evidenti ragioni di sicurezza. USP (ovvero rizzazione superiore a 100 TB, questi server per i fattori che differenziano un prodotto rispetto a cloud storage sono in gradi di gestire il coordi- quelli della concorrenza) e tecnologie all’avanguar- namento dei dati prodotti dalle apparecchiature dia diventano rapidamente obsolete nel momento per l’intero sito produttivo.
78 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 EMBEDDED CLOUD | HARDWARE
Fig. 2 – Serie KBox C-102: piattaforme di elaborazioni industriale utilizzate per svolgere funzioni di gateway e di controllo dei dispositivi
Gestire i requisiti IT e OT a superare gli ostacoli e a creare le basi per l’imple- Embedded Cloud è un concetto innovativo, che apre mentazione di una strategia di produzione digitale un nuovo segmento di mercato. Allo stato attuale, sostenibile. vi sono solamente due tipologie di aziende in grado di soddisfare le esigenze di potenziali clienti. Nes- Un server embedded, una piattaforma, numerosi suna delle due, produttori di apparecchiature IT e vantaggi fornitori di tecnologie di automazione, è comunque Con l’attuale gamma di prodotti, Kontron mette in grado di offrire una soluzione veramente comple- g z ta e bilanciata. I fornitori che rientrano in queste l’implementazione dell’Embedded Cloud. Alcuni due categorie non possono che offrire una soluzione utenti, tuttavia, richiedono una soluzione aggiun- incompleta, in quando prendono in considerazione tiva completamente integrabile, scalabile e collega- soltanto alcuni aspetti dell’Embedded Cloud. Per bile “on-premise” per i loro progetti Industry 4.0: in OEM À ò altre parole, un server embedded. A livello pratico, g ò g À - partner. Uno per i server industriali e un altro per il zz z Á À trasferimento in tempo reale dei dati di produzione dei server industriali. I server embedded per uso ÁE z - industriale, al momento in fase di prototipazione, saranno comunque disponibili a breve. al controllo delle apparecchiature. A questo punto il q À y 4. Á g . S - I g À z Á z - ta, come è facilmente comprensibile, di un compito ne tra i mondi IT e OT all’interno di una fabbrica complesso e costoso che solo raramente produce i  g Ã. E Á - risultati desiderati. Kontron, in stretta collabora- z zione con il proprio partner S&T, è in grado di ge- digitale previsto dai concetti di Industry 4.0. Tutti stire tutti i requisiti e mettere a disposizione tutti i dati acquisiti dai differenti dispositivi durante il i prodotti necessari per l’implementazione dell’Em- processo produttivo vengono dapprima riunti, quin- bedded Cloud, dai computer embedded utilizzati di elaborati e analizzati “on-premise”. Embedded all’interno dello stabilimento ai server cloud del Cloud rappresenta la base della fabbrica “intelli- mondo IT. Si tratta di un aspetto particolarmente gente” e genera un’interfaccia dove tutte le informa- g . S À zioni rilevanti acquisite dal processo produttivo con- una mancanza di comunicazione tra i diversi repar- Á g . ti aziendali. I clienti potenziali si trovano spesso a Assieme al proprio partner S&T, Kontron rende di- dover gestire contrasti tra i reparti che si occupano sponibile Embedded Cloud, ovvero l’elemento base di IT (Information Technology) e quelli che si oc- della fabbrica “intelligente”, da un unico fornitore. cupano di OT (Operational Technology), ciascuno L’elaborazione dati in tempo reale e una protezione q h z globale di tutti i dati prodotti dalla fabbrica connes- dall’altro. In una situazione di questo tipo, ciascun sa sono elementi essenziali per implementare un reparto si focalizza sul proprio campo d’azione, con ambiente industriale completamente digitalizzato. tutti gli svantaggi che ciò comporta. La presenza di Embedded Cloud è uno, se non il più importante, un costruttore e di un partner in grado di compren- dei pilastri che permettono di tramutare i concetti dere le problematiche di entrambi può contribuire I y 4. II T .
79 EMBEDDED SETTEM SOFTWARE | UML TOOL
L’importanza La qualità dell’integrazione del Test Software nell’ecosistema di passa attraverso tool di automazione della progettazione per fornire il collaudo prodotti con i livelli di qualità del software richiesti dal mercato
g è - Niroshan Rajadurai z h Vp EMEA, Australia, New Zealand . Vector Software I tool UML I UM U À M g g g ) g z g EDA ai progettisti una metodologia veloce, semplice e La rapida e continua crescita del settore dei semi- À Á h conduttori, l’uso di strumenti che “assistono” i progettisti À zz g z h g z h - F g. ). z Á - In modo del tutto analogo agli strumenti EDA, g 3 . Á zz h g h À strumenti EDA (Electronic Design Automation) è stato z h h ù - g À z g plessi, mentre l’aggiunta di un numero sempre maggiore À h - z h z g UM Á zz h zz . Á q . I EDA I z z g z Á -  k à Á zz - z zz z Á - particolarmente utile nello sviluppo degli odierni z q ù h - . Á z I g h z . Á z I) g q - EDA g zz - q zz g ù g EDA UM . q ù U gg g Á g UM è g z h g z - q h h ne automatica di codice sorgente a partire dalla . À UM ; q h I g z - q À . P g g h À zz g h g h g - z q g - è q . P À h .
80 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 UML TOOL | SOFTWARE
Fig. 1 – Esempio di tool UML
 - q - - luppatori devono essere in grado di eseguire i test à à q à concetto è stato ampliato per includere anche pro- à w  Q Q y Q - q à w - k O - Ã Ä À   w F G À -  À w q à À- Q à à - À k  L’importanza della Continuous Integration à G - - G à - N  G ÁF à  -  à À q À w superati prima di integrare il codice per evitare la
81 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 SOFTWARE | UML TOOL
Fig. 2 – Confronto tra metodi tradizionali di analisi del software e un approccio DevOps, senza dubbio più efficace
Á - À - q À : F si tratta di un passo importante per garantire la À q à à w À Á à di eseguire nuovamente tutti i test associati a tale limite nella conversione del requisito o del modello q À w q - q - à w à à w À w à del ciclo di sviluppo ti- À pica dei mercati odier- à q ni, è necessaria una
Tenere il passo con l’evoluzione dei prodotti l’uso degli strumenti Fig. 3 – Implicazioni di Inoltre, dato che i prodotti evolvono nel corso del - costo della ricerca e ri- soluzione di bug quando loro ciclo di vita , mediante aggiornamenti richie- w il test del software viene à per rilasciare prodotti eseguito troppo tardi caratteristiche, apportare miglioramenti o soddi- che siano veramen- Á Q À Q À - - tori devono poter individuare il punto in cui queste À q - y W k k E Á w Á - permette ai progettisti di disporre di una supervi- q sione intelligente individuare il minor numero di Á q del codice sorgente À w w é collaudo della simu- Á w -
Fig. 4 – Qualsiasi percorso dovrebbe condurre al test del software
82 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 IT Acquisti Manager CEO CIO Marketing Logistica Produzione
Il business con l’accento sull’IT
È online la nuova versione di Computerworld Italia (http://www.cwi.it/), il sito dedicato agli utilizzi aziendali dell’informatica con notizie, analisi, approfondimenti e risorse indispensabili sia per chi lavora nella struttura IT, dal CIO e IT Manager ai tecnici. Il sito si avvale anche dei contenuti realizzati dagli esperti di fama mondiale delle omonime testate internazionali di IDG, con cui Fiera Milano Media ha stretto una partnership per le attività in Italia del colosso americano. www.fi eramilanomedia.it - www.bimag.it SOFTWARE | INDUSTRIAL IoT
Nelle applicazioni IoT Internet of Things, industriali, come in quelle di tipo consumer, il valore chiave il software sta nell’intelligenza delle piattaforme software, che è sempre permettono la connessione degli oggetti al cloud e l’analisi più al centro dei big data
Foto tratta da www.pixabay.com
Giorgio Fusari
Digital transforma- tion e Internet of Things (IoT) stanno cambiando sce- nari economici e piani d’inve- stimento delle grandi azien- de. Tra i giganti della Silicon Valley e dell’high tech mon- diale – Alphabet, Amazon, Apple, Cisco, Facebook, Fig. 1 – La Internet of Things Intel, Microsoft, Oracle, Tesla – convocati da Donald Trump nella sua torre di IoT in smart city e automotive M h À z Quello IoT è un mercato in espansione, ma an- e nuovi posti di lavoro, c’è anche lei, Ginni Rometty, Ceo che un ecosistema di fornitori di tecnologie hard- di IBM. Già dai primi mesi del 2016 Big Blue avrebbe, a ware, software, connettività, operatori di servizi, livello globale, più di 25 mila posizioni lavorative aperte, così complesso da rendere in sostanza imprati- h À z cabile per un solo provider fornire una soluzione negli Stati Uniti, e un miliardo di dollari d’investimento IoT onnicomprensiva. nei prossimi quattro anni. “Stiamo assumendo perché la E questo spiega gli accordi di collaborazione, e le natura del lavoro si sta evolvendo” scrive Rometty. Ecco operazioni di fusione e acquisizione avvenute an- hé z À che nel 2016: c’è stata, ad esempio, l’acquisizione, coprire, anche se, in molti casi, i nuovi posti non richie- da parte di Cypress Semiconductor, del bu- derebbero un grado avanzato di competenze, ma più che siness IoT wireless di Broadcom, che oggi per- altro investimenti in formazione professionale. Figure mette a Cypress di combinare linee di prodotti come il tecnico di cloud computing, o lo specialista nella IoT Wi-Fi, Bluetooth e ZigBee all’avanguardia fornitura di servizi, aggiunge, hanno skill adeguati, spes- con la propria offerta di microcontroller, PSoC so raggiunti attraverso il training professionale. Oltre al (programmable system-on-chip), prodotti analo- cloud computing, altre aree tecnologiche e di business gici e memorie, per fornire agli utenti soluzioni Á z À complete per i sistemi embedded connessi, in y y Á g z À . mercati chiave come quello automotive o indu- 84 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 INDUSTRIAL IoT | SOFTWARE
striale. Ma si potrebbero citare anche l’acquisi- zione di Apical da parte di ARM, a sua volta acquisita da Softbank; l’acquisizione di Solair operata da Microsoft, o quella di Jasper da parte di Cisco. Intanto, sempre osservando il comparto da una prospettiva globale, in Europa l’interesse per la tecnologia IoT, ad esempio in settori applicati- vi come le smart city, sta crescendo. L’iniziativa EIP-SCC (European Innovation Partnership on Smart Cities and Communities), supportata dal- la Commissione Europea per creare sinergie tra città, industria, piccole e medie imprese, banche, ricerca e altri player nelle smart city, annovera oltre 5 mila membri e stakeholder. Tra i risul- tati, lo sviluppo di progetti come EV4SCC, che pone a confronto città, regioni e aziende su so- luzioni innovative di elettromobilità, come la ge- g Á h - te di veicoli elettrici, la logistica urbana smart, Á À z - zioni di infrastruttura integrata, l’elettromobili- tà intelligente. Tra l’altro, la maggior parte delle città, dice Don DeLoach, presidente e ceo di Infobright, stanno ora lavorando a progetti di smart city a lungo termine, che contemplano auto a guida autono- ma. E la maggior parte delle società automoti- ve sta considerando anche queste funzionalità, assieme alla crescita di aziende di servizi ‘ride- sharing’, come Uber e Lyft, e al ruolo che que- sti nuovi player giocano nel comparto nel suo complesso. Le città, aggiunge, DeLoach, stanno anche adattando la propria infrastruttura per creare ambienti più sostenibili, produttivi e vivi- bili, e ciò include un più intenso dispiegamento di servizi IoT-based. A tal proposito, tra i molti progetti, si può ad esempio citare il piano di smart city realizzato dalla società svizzera Paradox Engineering per la città di Siracusa. Un’implementazione dove il sistema di smart lighting rappresenta un elemento chiave della strategia, che si è concre- zz À 2 z circa 1.500 lampioni stradali nell’isola di Orti- gia – che rappresenta il centro storico di Siracu- sa – con altrettanti dispositivi LED a maggior À z g PE.AMI di Paradox. Il gateway PE.AMI funzio- na in sostanza come elemento coordinatore/con- 85 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 SOFTWARE | INDUSTRIAL IoT
Eurotech: “Per la IoT, tecnologie aperte e open source i driver principali”
Internet delle Cose? Per Eurotech, spiega Roberto Siagri, presidente e am- ministratore delegato di Eurotech, il passaggio alle tecnologie IoT è stato l’evoluzione naturale di una visione strategica formata negli anni ‘90, quando già l’azienda parlava di computer ‘pervasivi’. “Abbiamo cominciato a lavora- re nel settore dei computer embedded perché per arrivare alla pervasività bisognava innanzitutto integrare i computer negli oggetti”. Con la minia- turizzazione, e la possibilità di avere macchine sempre più potenti a costi sempre più contenuti e consumi più bassi, molti oggetti sono diventati più intelligenti. Il secondo passo, chiarisce, è stato capire come connetterli, e la risposta a questa sfida è stata l’evoluzione verso il cloud computing. Infatti, oggi, rispetto al passato, ciò che cambia è come i computer embedded si programmano, e si connettono a livello software al cloud. Nel caso di Euro- Fig. 1R – Roberto Siagri, tech, la piattaforma software che semplifica la connessione degli oggetti e presidente e amministrato- la distribuzione delle informazioni è il framework ESF (Everyware Software re delegato di Eurotech Framework). ESF è l’edizione commerciale ‘enterprise ready’ di Eclipse Kura, il middleware Java/OSGi open source per i gateway IoT. Distribuito e supportato da Eurotech, ESF aggiunge sicurezza evoluta, strumenti diagnostici, provisioning, accesso remoto e integrazione completa con la piatta- forma di Eurotech Everyware Cloud. La strategia tecnologica base punta sulla logistica dei dati, raccolti da varie sorgenti e poi resi disponibili nel database di un repository centralizzato, dove possono essere utilizzati per alimentare un’applicazione o analizzati da tool che consentono di ricavare informazioni utili al business.
Fig. 2R – Il funzionamento della soluzione ‘end-to-end’ di Eurotech per il settore IoT
Realizzato ciò, continua Siagri, il passaggio successivo è l’ingresso nella ‘App Economy’: “Oggi con le tecnologie software delle app si possono creare applicazioni industriali, grazie a piattaforme come la nostra”. Aver deciso di fornire tale piattaforma anche in versione open source risponde alla convinzione di Eurotech che nel mondo dell’Internet delle Cose gli standard, le tecnologie open e il codice aperto saranno i driver principali. Infine, con questa soluzione Eurotech ritiene di mettere alla portata anche delle imprese di dimensioni più ridotte i benefici ottenibili con le applicazioni IIoT. Le barriere d’ingresso in termini di investimenti necessari oggi stanno riducen- dosi e, più arrivano sul mercato nuove tecnologie, più tali barriere si abbassano ulteriormente, consentendo a un numero crescente di organizzazioni di sfruttare i vantaggi della IoT. Lo scorso settembre, Eurotech ha
segue > 86 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 INDUSTRIAL IoT | SOFTWARE
Figg. 3R-4R – Il kit di sviluppo IoT e il gateway IoT ReliaGATE 20-25 commercializzati da Eurotech
rilasciato la versione 4.0 di ESF, che consente a un singolo gateway di essere collegato contemporaneamente a diverse piattaforme cloud (Eurotech Everyware Cloud, Amazon AWS IoT, Oracle IoT Cloud Service, Microsoft Azure IoT, IBM Watson IoT Platform). Inoltre, ESF 4.0 estende il supporto al gateway IoT ReliaGATE 20-25, progettato per applicazioni industriali. Per accelerare lo sviluppo e l’implementazione di applicazioni e soluzioni IoT, Eurotech fornisce anche una linea di Development Kit IoT, sempre basata sulla famiglia di gateway IoT ReliaGATE. centratore della rete mesh wireless 6LoWPAN Wi-Fi pubblica (hot spots/hot zones), il servizio (IPv6 over Low power Wireless Personal Area di videosorveglianza tramite telecamere IP, e un Network), e serve come punto centrale di raccol- sistema di digital signage per informare cittadi- ta dei dati, che utilizza il protocollo 6LoWPAN À hé e l’indirizzamento IPv6 per la comunicazione eventi ed attrazioni turistiche. radio. Il protocollo 6LoWPAN realizza una rete Le espansioni in essere riguardano la gestione mesh wireless a basso consumo (low-power) in intelligente dei posti disponibili nei parcheggi e cui ogni nodo ha il proprio la disponibilità di stazioni indirizzo IPv6, e può esse- per la ricarica dei veicoli re connesso direttamente a elettrici. Internet usando standard Nell’area applicativa smart aperti. building e green building, Grazie alla piattaforma si può citare l’imponente PE.AMI, è possibile abili- progetto di gestione intel- tare un sistema di control- ligente dell’energia svilup- lo e monitoraggio remoto pato da Siemens per la dell’infrastruttura, che per- Shanghai Tower. mette di accendere, spegne- In particolare, Siemens ha re i lampioni e regolarne fornito prodotti, consulen- l’intensità luminosa, sulla za, progettazione e compo- base di programmi focaliz- nenti per alcuni sistemi cri- zati su risparmio energeti- tici nella Shanghai Tower, co ed economico. come i sistemi di distribu- Tra l’altro, sfruttando l’ar- zione dell’energia elettrica chitettura aperta della in alta e bassa tensione, piattaforma multi-servizio i sistemi di automazione (PE.AMI), la città ha la della gestione energetica, possibilità di utilizzare la i sistemi di controllo degli medesima infrastruttura allarmi antincendio e quelli Fig. 2 – Il progetto di elettromobilità per integrare servizi ag- urbana Ev4SCC di controllo ‘smart’ dell’illu- giuntivi, come la copertura (Fonte: Commissione Europea) minazione. 87 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 SOFTWARE | INDUSTRIAL IoT
Building automation, À z I T le applicazioni IoT nel 2020 non è più solo un problema che riguarda le re- SO h y À ) Gateway di automazione per abitazioni o altri reparti tecnici IT, ma un evento che può determi- edifici, sistemi di gestione dell’energia, siste- nare ripercussioni, e un impatto molto pesante, a mi di asset management per il controllo delle À z Á g Á g - attrezzature nelle strutture edilizie, sensori di nizzazione e sul business che conduce. prossimità per rilevare la presenza di persone, Il comparto IoT varrà oltre 151 miliardi di dol- manutenzione predittiva, cruscotti digitali con lari nel 2020, stima la società Happiest Minds. strumenti analitici: sono tra le applicazioni IoT Con quartier generale a Bangalore, India, e ope- principali che la società Happiest Minds pre- ration in Regno Unito, Stati Uniti, Paesi Bassi, vede si svilupperanno per il 2020 nel settore Australia, Medio Oriente e Turchia, l’azienda si dell’automazione di edifici. In aggiunta, le aree propone di abilitare la digital transformation per critiche dove possono essere implementate so- imprese e technology provider, fornendo consu- luzioni di building automation sono i sistemi di lenza e un insieme integrato di soluzioni, dai tool controllo accessi e videosorveglianza, i sistemi analitici per i big data, alla IoT, alla mobility, al di energy information management, le applica- z À U ). zioni di monitoraggio HVAC (heating, ventilation, I fattori che stanno guidando il mercato IIoT (In- air conditioning), i sistemi di gestione dell’acqua, dustrial Internet of Things), segnala la società, gli impianti di illuminazione; i sistemi IoT per la sono gli avanzamenti tecnologici nei semicon- tutela della sicurezza fisica (safety), come gli im- duttori e nell’elettronica, l’evoluzione delle tec- pianti d’allarme per rivelatori di fumo e sistemi nologie di cloud computing, la standardizzazione antincendio. del protocollo IPv6 e il supporto dei governi in varie parti del mondo. Uno scenario in cui ven- gono inseriti, tra i maggiori player, nomi come Trend e sfide nella IoT industriale Cisco, GE (General Electric), Rockwell Au- Nonostante il fermento in atto nel settore, va tomation, Siemens, ARM, ABB, Bosch, Das- h h À h sault Systemes, Honeywell, Huawei, IBM, vincere perché le applicazioni IoT possano dav- Zebra Technologies. Inoltre, tra i cinque top vero diffondersi nel mercato. Una è la capacità trend con vasto impatto sull’evoluzione della IoT di estrarre valore dai big data. In altre parole, industriale nel 2016, in prima posizione è stato avere in Internet miliardi di oggetti connessi al posto IPv6, seguito da proliferazione dei sensori, cloud non serve a molto, se poi, dietro a ogni or- standard di comunicazione più veloci, big data ganizzazione o impresa, manca un’intelligenza e cloud computing. Per il 2020, il comparto IIoT g zz À creerà anche nuove professioni, come il ‘data À z g - scientist’ per le applicazioni industriali, il ‘robot sori, per ottenere informazioni realmente utili a coordinator’, l’ingegnere-programmatore di com- migliorare ogni singolo ambito industriale e di puter industriali, l’architetto di soluzioni IT/IoT, business. L’altro aspetto fondamentale, insieme il designer di interfacce UI/UX (user interface tecnico e strategico, è la security. È importante design/user experience design). E ancora, tra le che ciascuna organizzazione comprenda a fondo q À h z - h zz À - zioni legate all’integrazione delle applicazioni cazione o caso d’uso, per poi fare gli investimenti IIoT nella supply chain, i problemi di safety e se- appropriati in applicazioni IoT e relative misure y À zz z - di protezione, in accordo con i livelli di rischio li di progettazione in grado di mettere realmente che ritiene di poter accettare. al centro il valore dei dati. Occorrerà padroneg- Inoltre, i rischi di cybersecurity sono sempre più giare competenze nell’area della security gover- una priorità anche per agli executive ‘C level’ e nance e delle operation, tra cui le applicazioni di À z g zz z macchine intelligenti, le tecnologie di ‘industrial nel momento in cui diventano consapevoli che il analytics’ e il computing ‘sensor-driven’. 88 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 SW-DEFINED SOLUTIONS | SOFTWARE
Industrial Internet of Things: cogliere le opportunità Per le aziende che operano nell’ambito di Gareth Noyes infrastrutture critiche un approccio di tipo Chief strategy office SVP Strategy & Corporate Development software-defined all’infrastruttura può aiutare Wind River nel processo di evoluzione e permettere di concretizzare tutti i vantaggi dell’IIoT
L’ Industrial Internet of Things (IIoT), noto an- dimensioni. Tra i due gruppi appena menzionati esi- che come Industry 4.0, è un fenomeno ancora relati- ste un’area sconosciuta che le aziende più lungimiran- vamente recente. La sua adozione comporta l’installa- ti valutano come un’interessante opportunità. z À già esistenti, il che in ogni caso si traduce in costi si- La mutevole natura dell’industria g À . D g z ÂII T ò h -  dere un vero e proprio atto di fede da parte degli OEM sulla spinta di diversi fattori. Le aziende devono ri- (Original Equipment Manufacturer). durre i costi di capitale. Le apparecchiature stanno raggiungendo il termine della loro vita naturale. La si- Un’infrastruttura software-defined zz ò g . z h P z h  - : - ture critiche, come ad esempio nei settori della difesa, À hé dell’energia, dell’industria, dei trasporti e delle comu- stati realizzati su misura, l’aggiunta di nuove funzio- z - À  - ò  z g . A - ò z che estrarre i dati da questi sistemi per analizzarli e permettere di concretizzare tutti i vantaggi dell’IIoT.  À z ò Q  - À . I z z struttura esistente, sia quando occorra costruirne una è spesso legato al know how di dipendenti che con il nuova. In generale, le aziende interessate ricadono trascorrere del tempo lasciano il loro posto a nuovi col- all’interno di due gruppi. Il primo è quello di coloro che gh g ù . producono apparati industriali high-end e che devono T q - z Á  - nutenzione e di integrazione, ostacola l’innovazione e cludere tecnologie di comunicazione e capacità di ana- la capacità delle aziende di ridurre i costi operativi, . I aumentare la sicurezza, migliorare la tutela dei la- z h - g  z dendo ‘verso l’alto’, verso cioè piattaforme di maggiori richieste del mercato. Per aiutare a superare queste
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À à - strutture critiche che devono nologie come cloud compu- assicurare un funzionamento ting, virtualizzazione, IoT, continuo, ed è ora attivamen- data analytics e piattaforme te impegnata ad ampliare il aperte, oltre alla capacità di cogliere i suggerimenti prove- arricchendolo con soluzioni nienti da settori attigui. W - tanium Control, per esempio, La potenza è una piattaforma software della virtualizzazione commerciale per la virtualiz- Il livello di potenza di calcolo zazione che le aziende posso- richiesto per trattare gli enor- no utilizzare per l’evoluzione mi volumi di dati tipici del dei propri sistemi legacy. La settore IIoT – sia nel cloud sia soluzione fornisce i livelli di Á À - aumentare l’importanza della à À à virtualizzazione a livello en- Fig. 1 – Wind River Titanium Control è una dai sistemi infrastrutturali piattaforma software commerciale per la vir- terprise. La virtualizzazione tualizzazione che le aziende possono utilizza- critici. Questo permette agli À- re per l’evoluzione dei propri sistemi legacy OEM di minimizzare i costi ci di cui usufruiscono già coloro senza interrompere il funzio- namento dei sistemi critici. Le aziende possono inte- i progettisti sono riusciti a realizzare sistemi real-time grare funzionalità per la gestione dei dispositivi di- - rettamente all’interno delle proprie infrastrutture IT q W Q - À Funzionalità smart per sostituire gli approcci legacy In molti settori è richiesto il funzionamento ininterrot- insorgono quando è prevista l’installazione e la messa to dei sistemi per un periodo di cinque-sei anni senza in esercizio su larga scala. - IIoT: un rollout graduale : À  À - à k À - colo all’innovazione per le azienda. VI sono parecchi economici.. In alternativa, grazie all’integrazione di clienti – compresi alcuni gruppi industriali inclusi funzionalità IIoT ‘smart’, le aziende che richiedono nella graduatoria Fortune 100 – che sono passati a In- À à dustry 4.0 in modo graduale e al ritmo più adatto alle ottenendo nel contempo funzionalità più avanzate. Ma loro esigenze. è qui che occorre l’” atto di fede” menzionato all’inizio  : q OE - IIoT: una piattaforma verso il successo sano dall’hardware proprietario a uno più generico, Per le aziende che operano nel settore delle infrastrut- devono essere certi di poter contare sui livelli di prote- ture critiche, l’IIoT offre un’eccezionale opportunità À à  à À - duttività, e conseguire notevoli risparmi. Prodotti in- novativi come sistemi operativi real-time, software per Garanzie dall’IIoT la virtualizzazione e tool per la gestione di dispositivi I prodotti Wind River, incluso il sistema operativo real- possono aiutare a fornire le necessarie garanzie di si- W k À - À à seguire questo risultato. La società vanta una lunga coloro che sono coinvolti in questo settore per il pas- esperienza nella messa a punto di soluzioni per infra- saggio verso Industry 4.0.
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Atollic TrueSTUDIO disponibile per Linux Atollic AB, distribuita in Italia da Fenway Embedded Systems, ha annunciato che la suite di sviluppo Atollic TrueSTUDIO è disponibile anche per l’uso con worksta- tion Linux. Atollic TrueSTUDIO IDE è un diffuso software di sviluppo basa- to su Eclipse /GDB/GCC utilizzato per semplificare la progettazione di dispositivi basati su processori con architettura ARM. La suite è disponibile in due versioni: TrueSTUDIO Lite che può essere scaricata e utilizzata gratuitamente, senza limitazioni sulle dimensioni del codice, per realizzare prototipi e valutare nuovo hardware, e la ver- sione TrueSTUDIO Pro, a pagamento, che invece mette a disposizione anche una serie di tool di sviluppo professionali e il supporto tecnico. Tra le funzionalità proprie della versione PRO ci sono, per esempio, l’ot- timizzazione del sistema, il tracciamento delle eccezioni, l’analisi della memoria, la diagnosi di guasti hardware e altre. La versione 8 di Atollic TrueSTUDIO IDE comprende, fra l’altro, la versio- ne 6.3.1. del compilatore GCC per ARM, il supporto per il debugging thread-aware per FreeRTOS e embOS di SEGGER. PMIC compatto per fotocamere digitali SLR Dialog Semiconductor ha annunciato DA6102, un PMIC (power management IC) che implementa una soluzione di alimentazione completa per fotocamere DSLR e applicazioni alimentate a batterie multicella con tecnologia agli ioni di Litio. Dal punto di vista dell’architettura, DA6102 integra due regolatori buck, un regolatore buck-boost, un controller buck per correnti elevate e due LDO always-on. L’RDS on particolarmente basso dei FET utilizzati permette di raggiungere un’efficienza del 94% per le regolazioni buck e buck-boost. La configurazione della tensione di uscita, della tensione di switching, della sequenza di alimentazione e della protezione dai guasti avviene tramite un’interfaccia I2C. Diverse funzionalità sono comunque configu- rabili tramite OTP. Tra i vantaggi dell’elevata integrazione e efficienza c’è la riduzione dello spazio necessario sul PCB e il minor numero di componenti esterni neces- sari rispetto ad altre soluzioni. La GUI SmartCanvas di Dialog permette inoltre di valutare il componente, accelerando il processo di sviluppo dei prodotti. DA6102 utilizza un package WLCSP con dimensioni di 2,97×3,375 mm ed è disponibile tramite Avnet. Condensatori elettrolitici a lunga vita operativa Vishay Intertechnology ha annunciato l’estensione della vita operativa dei suoi condensatori elettrolitici della serie 159 PUL-SI a 500V. Questi com- ponenti ora possono raggiungere le 5000 ore a +105 °C. I condensatori della serie 159 PUL-SI sono disponibili in diversi formati, da 22×25 mm a 35×60 mm, con tensioni da 200V a 500 e capacità comprese fra 56 µF e 1800 (la tolleranza è del ± 20 %). Per le altre principali caratteristiche tecniche, la corrente di ripple è di 2,8 A, l’ESR massima di 150 mÁ a 100 Hz, mentre la temperatura operativa massima raggiungibile è di 105 °C. Per quanto riguarda le possibili applicazioni di questi componenti i settori spaziano dagli inverter fotovoltaici al controllo di motori industriali agli alimentatori. 91 EMBEDDED SETTEMBRE PRODOTTI | EMBEDDED
Videocamera basata su Gigabit Ethernet FLIR Systems ha rilasciato una nuova videocamera Machine Vision basata su Gigabit Ether- net (GigE): FLIR Blackfly S. Ideale per un’ampia gamma di applicazioni come visualizzazio- ne e ispezione di circuiti stampati, microscopia, robotica, scansione 3D e sistemi di controllo del traffico, il modello Blackfly S combina i più recenti sensori CMOS, compatibilità con GigE Vision e avanzate funzionalità integrate, offrendo agli sviluppatori Machi- ne Vision gli strumenti di cui hanno bisogno per creare soluzioni innovative. I primi tre modelli Blackfly S GigE POE (Power over Ethernet) includono i sensori Sony Pregius IMX264 da 5 MP, On Semiconductor PYTHON 1300 da 1,3 MP e Sony Pregius IMX265 da 3,1 MP. Questi sensori sono combinati con i set di funzionalità di Blackfly S e Spinnaker Software Development Kit, che includono un buffer di frame da 240 MB per aumentare l’affidabilità, IEEE 1588 Precision Timing Protocol, matrice di correzione del colore e I/O seriale. Grazie al fattore di forma cubico (29x29x30 mm) e al supporto per cavi con una lunghezza fino a 100 metri, la linea di prodotti Blackfly S GigE POE offre una notevole versatilità, che ne consente l’utilizzo per numerose applicazioni.
Soluzione per integrare ADAS nei veicoli commerciali VIA Technologies ha presentato il kit VIA Mobile360 ADAS, una soluzione in grado di inte- grare in modo semplice la tecnologia ADAS (Advanced Driver Assistance Systems) all’interno dei veicoli commerciali. Il kit supporta un’ampia gamma di funzionalità ADAS in grado di migliorare la sicurezza del veicolo e del conducente segnalando in tempo reale le condizioni generali della strada, come il cambio di corsia, il controllo della distanza di sicurezza frontale e posteriore, il rilevamento dei veicoli vicini e dei pedoni, aiutando così i conducenti a concentrarsi sulla guida. Il kit combina un design robusto con un modem 4G e tecnologia GPS per il tracciamento da remoto, include quattro fotocamere FOV-50 e un resistente monitor touch HD da 7” pen- sato appositamente per un utilizzo nel settore automotive. Il kit include anche VIA Mobile360 E-Track, un portale cloud in grado di raccogliere, organizzare e gestire le informazioni provenienti dal monitoraggio in tempo reale dei veicoli. È possibile aggiungere fino a due fotocamere FOV-50 ed espandere così le funzionalità di ripresa in diversi ambiti: per il monitoraggio di veicoli più lunghi, per la visualizzazione del conducente e del carico, oltre che per il riconoscimento delle targhe.
PC da 3 litri con slot per schede di espansione PCIe-x16 Il primo PC da 3 litri di Shuttle con slot PCI-Express-x16-3.0 di alta qualità non pone pressoché limiti alle possibilità di espansione. In questo mini PC di soli 7 cm di spessore trova posto qualsiasi tipo di scheda di espansione. A supportare la potenza di calcolo necessaria ci pensano i nuovi pro- cessori Intel Core di 7a generazione e la più avanzata tecnologia drive e di memoria. Il modello XH110G della categoria XPC slim è un Barebone compatto nel formato 25 x 20 x 7,85 cm (P x L x A). La sua scheda madre con chipset Intel H110 supporta memorie DDR4 fino a 32 GB e pro- cessori Intel (LGA1151) fino a 65 W TDP. Due slot M.2, un M.2-2280 e un M.2-2230 possono supportare, ad esempio, un SSD NVMe e un modulo WLAN oppure le tante altre espansioni M.2 disponibili in commercio. La caratteristica più interessantxe di questo nuovo XPC è rappresentata dallo slot PCI-Express-x16-3.0, in grado di supportare schede grafiche e di espansione con adat- tatore da x1 a x16 in formato Single Slot. Per ampliare ulteriormente lo spazio disponibile, l’allog- giamento è stato discretamente modificato in più punti. Il coperchio dell’alloggiamento presenta ora una serie di aperture di ventilazione e lo spazio per l’SDD/il disco fisso da 2,5 pollici è stato spostato nella parte inferiore dell’XH110G, accessibile da uno sportellino separato. 92 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017 EMBEDDED | PRODOTTI
Box computer Linux-Ready per applicazioni M2M GOMA Elettronica, specializzata nella distribuzione di soluzioni embedded e nella produzione di sistemi integrati personalizzati, ha presentato Matrix-710, un box computer a elevata integrazione di Artila Electronics basato sul processore con core ARM Cortex-A5 e sistema operativo Linux. Questo computer è stato progettato per impieghi di controllo industriale, gateway di automazione, gateway mobile e ap- plicazioni intelligenti in ambito energia. Per soddisfare le esigenze di applicazioni M2M, Matrix-710 è dotato di Wi-Fi e GPS. Dispone inoltre di slot miniPCIe per rispondere a esigenze specifiche. Per la memoria, Matrix-710 è dotato di un con- troller DDR a 32 bit che offre fino a 1600 MB/s di larghezza di banda. Per quanto riguarda invece le interfacce, sono presenti diverse possibilità di collegamento fra cui Gigabit, Ethernet 10/100, fino a tre porte USB ad alta velocità, due CAN, SDIO/SD/MMC, UART, SPI, TWI per connettere un’ampia varietà di dispositivi. Dal punto di vista software, Matrix-710 integra il kernel Linux 4.4.x, supporta il file system ETX4 e offre una serie di utility e driver preinstallati, con utili strumenti di gestione di sistema.
Connettori in tecnologia a innesto SKEDD RS Components ha annunciato la disponibilità dei connettori Phoenix Contact basati sulla tecnologia a innesto SKEDD. La nuova serie SDDC di morsettiere per PCB da 3,5 mm di Phoenix Contact assicu- ra una riduzione dei costi di acquisto e installazione. É utilizzabile per la progetta- zione di connessioni filo-scheda per una vasta gamma di applicazioni elettroniche per diversi settori, tra cui automotive, elettronica industriale e di consumo, elettrodo- mestici, armadietti di controllo, elettroutensili e apparecchiature medicali. Queste morsettiere sono dotate di morsetti a molla con innesto senza vite per il collegamento del filo, per cui consentono di risparmiare tempo e rendono superfluo l’uso di altri utensili. La tecnologia a innesto diretto SKEDD di Phoenix Contact consente il contatto diret- to tra il connettore e il circuito stampato, senza bisogno di combinare il connettore maschio e l’attacco sul circuito, con conseguente riduzione dei costi. Non occorro- no saldature perché la morsettiera è dotata di dispositivi di bloccaggio posizionati su ciascun lato del dispositivo.
Pannello TFT rugged da 4,2 pollici TX11D201VM0BAA è la sigla del nuovo modulo di visualizzazione TFT rugged realizzato da KOE. Per le principali caratteristiche, il nuovo modulo ha una diagonale di 4,2”, usa la tecnologia IPS di ultima generazione, ha un risoluzione WQVGA (480x272 pixel), formato wide 16:9 e un’ampia gamma di tempera- ture di esercizio. La tecnologia IPS adottata offre angoli di visualizzazione di 170° (in verticale e orizzontale) un rapporto di contrasto di 1500:1. La retroillu- minazione LED assicura una luminosità di 750 cd/m² e controllo dim- ming PWM integrato. Per le applicazioni, le caratteristiche rugged di questo modulo ne per- mettono l’impiego per il controllo di processi industriali, in strumentazio- ni marine, applicazioni aerospaziali, display per veicoli e apparecchia- ture mediche. La resistenza in ambienti ostili è facilitata dalla gamma di temperature di esercizio compresa tra -30°C e +85°C e dalla gamma di temperature di stoccaggio compresa tra -40°C e +90°C. 93 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017
PRODOTTI | EMBEDDED
Sistema rugged 1.5U Il distributore di soluzioni embedded GOMA Elettronica ha presentato THOR200 di STACKRACK. Si tratta di un sistema rugged 1.5U conforme alle norme MIL-STD-810G che supporta elevate risoluzioni grafiche grazie alla particolare dotazione. Il sistema, infatti, è basato su CPU Intel Broadwell Core i7-5650U (due Core a 2,2/3,2GHz) e utilizza una GPU NVIDIA GT730M (CUDA 384, 719MHz). THOR200 offre fino a 16GB di RAM su XR-DIMM, 64GB per l’SSD, uno slot di espansione mPCIe, 1x 2.5” HDD/SSD, 2x GbE, 2x USB e ingresso di alimen- tazione da 9V a 36V DC. Il sistema utilizza un contenitore completamente sigillato che assicura una prote- zione IP65 (i connettori per le interfacce I/O sono M12) ma, grazie al sistema di raffreddamento a conduzione sviluppato da STACKRACK, la temperatura può spaziare da -40 °C a +70 °C assicurando le massime prestazioni per CPU e GPU. Il sistema rugged THOR200 con NVIDIA GT730M, può essere utilizzato per applicazioni marittime, terrestri e aeree sia in ambiti di difesa che civili.
Console seriale compatta Vertiv, in precedenza Emerson Network Power, ha annunciato una nuova console seriale compatta sviluppata in particolare per i segmenti del mercato Edge per retail, istruzione e finanza con accesso remoto IT e connettività IoT. Avocent ACS800 consente di connettere siti Edge remoti con sensori di monitoraggio am- bientale, dispositivi USB e anche con altri impianti presenti negli edifici come switch di trasferimento automatico e sistemi di controllo di HVAC. I modelli Avocent ACS800 sono offerti con due, quattro o otto porte seriali – con supporto multiprotocollo tra cui RS232, RS485 e RS422 – quattro porte USB, una porta per un sensore ambientale e una porta di uscita digitale. La connet- tività di rete viene garantita da una doppia porta Gigabit Ethernet, un modem analogico opzionale interno, oltre a un router cellulare esterno e opzionale 4G/ LTE, offerto direttamente da Vertiv e supportato grazie a una partnership strate- gica con Cradlepoint. La console seriale Avocent ACS800 sarà disponibile nel terzo trimestre di quest’anno.
Scheda SBC con CPU Intel Atom Apollo Lake-I MEN Mikro Elektronik ha annunciato F26L, una nuova scheda SBC basata su CPU Intel in formato CompactPCI. I processori utilizzati sono quelli Intel Atom della generazione Apollo Lake-I con due o quattro core e funzionalità grafiche avanzate. La scheda CPU è caratterizzata da una dissipazione compresa tra 6,5 e 12 W, mentre la frequenza di funzionamento massima è pari a 1,6 GHz. Il pannello frontale della scheda F26L ospita una porta VGA, due interfacce Gi- gabit Ethernet e. L’uso di schede di espansione permette di aggiungere un’am- pia gamma di UART, quattro porte USB, una porta SATA e un’interfaccia audio ad alta definizione (HD). Quattro interfacce USB 2.0, quattro PCI Express x1 e due Gigabit Ethernet sono accessibili attraverso il connettore di I/O J2 ubicato sulla parte posteriore. Questa scheda è stata progettata per l’uso in applicazioni dove sono pre- viste temperature estreme come per esempio quelle in settori quali trasporti ferroviari, automazione industriale, centrali elettriche e distribuzione dell’e- nergia. Il BIOS AMI UEFI è stato espressamente progettato per i sistemi embedded. 96 EMBEDDED SETTEMBRE EMBEDDED | PRODOTTI
Soluzioni per connettività cellulare pre-certificata 4G/LTE Eurotech ha annunciato due nuovi prodotti, ReliaGATE 10-12 e ReliaCELL LTE, che fornisco- no la connettività cellulare pre-certificata 4G/LTE. ReliaGATE 10-12 amplia la famiglia di gateway IoT Multi-service per applicazioni in- dustriali come per esempio la raccolta dati, la telemetria, il monitoraggio energetico, la connettività brownfield e la manutenzione da remoto dei dispositivi sul campo. ReliaGATE 10-12 è basato su processore Texas Instruments AM3352 ARM Cortex A8 e dotato di 1GB di RAM, 4GB di eMMC e di uno slot MicroSD per lo spazio di archiviazione. Come tutti i gateway IoT Multi-service di Eurotech, il ReliaGATE 10-12 è integrato con Everyware Software Framework (ESF), la versione commerciale ed enterprise-ready di Eclipse Kura, il middleware open-source per gateway IoT basato su Java/OSGi. ReliaCELL LTE, invece, è un modulo cellulare USB che supporta la velocità di trasmissione della rete LTE di Categoria 4. Il livello di protezione è IP67 e sono disponibili versioni sia per il mercato americano (pre-certificate Verizon) che per quello europeo.
SSD Industrial-Grade Transcend ha annunciato SSD430, un SSD industrial-grade compatibile con le specifiche SATA III 6Gb/s e disponibile in formati da 120GB e 240GB. Questo nuovo drive, costruito con chip NAND 3D MLC, ha velocità di trasferimento sequenziale fino a 560MB/s in lettura e fino a 490MB/s in scrittura, mentre la velocità di trasferimento random in lettura arriva fino a 310MB/s e in scrittura fino a 350MB/s. SSD430 è dotato infatti di una cache DRAM DDR3 e di una cache SLC per aumentare la velocità di lettura e di scrittura. Tra le principali caratteristiche ci sono il low-density parity check (LDPC) e l’ error- correction code (ECC). Il drive è stato studiato per un funzionamento stabile ed a lungo termine per vari tipi di applicazioni (PC industriali, macchine automatizzate e sistemi industriali senza ventole). Inoltre, l’unità dispone del Device Sleep Mode, Power Shield, Intelligent Block Mana- gement e Global Wear Leveling, tutti progettati per migliorare la durata e l’affidabilità dei dispositivi.
Controller per alimentatori e caricabatterie USB-C Il controller EZ-PD CCG3PA è una soluzione su chip singolo di Cypress Semiconductor in grado di semplificare il progetto di alimentatori, caricabatteria per dispositivi mobili e auto- vetture e batterie ricaricabili portatili (power bank). Questo controller USB-C supporta lo standard PD 3.0 (Power Delivery) con alimen- tazione programmabile (PPS - Programmable Power Supply) e il protocollo QC (Quick Charge) 4.0 di Qualcomm, che consentono di realizzare nuovi prodotti per l’alimentazione capaci di garantire agli utenti una ricarica più veloce. Il firmware del controllore CCG3PA è programmabile con la conseguente eliminazione di tutte le problematiche connesse all’interoperabilità. EZ-PD CCG3PA integra un core ARM Cortex-M0 e 64KB Flash con funzionalità “read-while-write” per l’aggiornamento del firmware. Appositi circuiti programmabili per il rilevamento di sovra-tensioni e sovra-correnti proteggono i sistemi da sovraccarichi di potenza e altre condizioni di funzionamen- to anomale. Il controllore EZ-PD CCG3PA è disponibile in campioni, mentre la produzione è prevista nel terzo trimestre di quest’anno. É disponibile anche l’apposito kit di valutazione CY4532 CCG3PA. 97 EMBEDDED SETTEMBRE PRODOTTI | EMBEDDED
Stack per il protocollo di comunicazione KNX Avnet Silica ha annunciato la disponibilità di uno stack di comunicazione KNX per micro- controllori Infineon XMC dedicato ai sistemi di building e home automation. Questo nuovo stack, implementato a livello firmware permette ai clienti di ridurre in modo significativo i tempi di sviluppo di prodotti e sistemi basati su KNX mettendo a disposizione una piattaforma completamente certificata. L’offerta da parte di Avnet Silica di KNX Stack NGS per XMC realizzato da Weinzierl, permette infatti ai clienti di acquisire una piattaforma omologata KNX Association capace di accelerare lo sviluppo di dispositivi basati su bus KNX. Lo stack viene eseguito sui microcontrollori XMC1000, comprendenti un core ARM Cortex-M0, e sui microcontrollori XMC4000, che integrano un core Cortex-M4 ad alto rendimento e un’unità di calcolo in virgola mobile. Il supporto Avnet Silica per i sistemi KNX prevede schede di valutazione e tool software, così come workshop di formazione, consulenza sulle architetture di sistema e assistenza completa durante il ciclo di sviluppo delle applicazioni.
Schede microSD UHS-I fino a 256 GB TEE (Toshiba Electronics Europe) ha annunciato la disponibilità a livello europeo di una nuo- va scheda microSD UHS-I, caratterizzata da prestazioni particolarmente interessante per questa categoria di prodotti. La massima velocità in let- tura dichiarata dal produttore per la scheda microSD M203 infatti è di 100 MB/s, mentre le capacità disponibili vanno da 16GB a 256GB. La scheda inoltre è a prova di urto, resistente all’acqua e a prova di raggi x. L’architettura usata per la memoria Flash è quella 3D (BiCS FLASH) di Toshiba La scheda sarà commercializzata in tre diverse versioni con un adattatore per l’uso su telefono cellulare, videocamera e PC, oltre a una versione senza adattatore per l’uso esclusivo su telefono. Le consegne della scheda ai distributori e ai venditori al dettaglio inizierà da gennaio 2018..
Quick starter set congatec ha annunciato il nuovo “quick starter set” COM Express Type 7 che rappresenta per gli OEM l’elemento base per la progettazione di micro server modulari. Questo nuovo “starter set” semplifica la valutazione dei primi server-on-module sviluppati in conformità con lo standard COM Express con pinout Type 7 di PICMG, pronto per essere utilizzato su scala globale per lo sviluppo di cloud, edge e fog server. I progettisti possono semplificare e ridurre gli oneri legati alla validazione dei layout delle loro schede carrier, grazie alla possibilità di riutilizzare schemi di progettazione per schede PCB e componenti già disponibili e sviluppati se- guendo le migliori procedure per l’implementazione dei propri microserver mo- dulari dedicati della prossima generazione. congatec fornisce a titolo gratuito gli schemi della nuova scheda carrier (conga-X7/EVAL) a tutti i clienti registrati. Questo nuovo “quick starter set” è ideale per il progetto di microserver destina- ti ad applicazioni nell’ambito di Industry 4.0 che devono comunicare in real- time, fog server ridondanti e cloudlet (mini data center) per la transcodifica dei dati situati alla periferia delle infrastrutture carrier-grade che operano su larga scala. Il set supporta gli intervalli di temperatura commerciale (da 0 a 60 °C) ed estesa (da -40 a +85 °C) per l’impiego in installazioni sui tetti oppure in applicazioni di trasporto pubblico ed è utilizzabile su scala universale. 98 EMBEDDED 65 • SETTEMBRE • 2017