Xilinx客户塑造美好的未来（3） 控制系统, 传感器, 安全性, 风电场, 天气

苹果也疯狂

实现工业物联网 (IIoT) 使用的信息物理系统
过去二十年来工业市场客户使用赛灵思器件在工厂效率和安全性方面已经取得了明显的进步。如今，IIoT所有主要细分市场的客户都在利用赛灵思All Programmable FPGA和SoC构建具备传感器融合、智能运动/电机控制和更智能更快速企业级连接功能的、且符合保密性和安全性标准的智能平台。这些All Programmable平台也是由众多智能风机组成的智能风电场的基础技术，每台风机因此都能够适应不断变化的天气条件，实现最大效率。这些风机与控制系统和企业级系统连接，由控制系统和企业级系统监测磨损情况，并安排预防性维护，避免整个系统发生故障。

随着UltraScale和UltraScale+的容量、功能及处理能力的提升，赛灵思IIoT客户将能够推动这些智能平台进一步发展，使其具备更高的智能化，从而满足新一代信息物理系统需求。比如使用Zynq MPSoC的七个处理器，客户可将更多传感器和电机/运动控制功能集成到单个器件中，实现用其他ASSP+FPGA配置无法企及的实时响应。Zynq MPSoC的片上处理和逻辑将提供更出色的自我监测和诊断功能。当设备状态改变时或需求增减时，设备可采用自愈算法或部分重配置功能来优化性能。另外，Zynq Ultrascale+ MPSoC还能与基于ZynqSoC的系统良好协同工作。

在智能城市应用中，企业可在智能城市监控网边缘网使用基于Zynq SoC的智能传感器系统来增强摄像头分辨率，并开展对象检测和实时威胁分析。然后，企业可以使用 Zynq Ultrascale+ MPSoC来同步从每个基于Zynq SoC的智能传感器接收到的数据，一旦发现有威胁、异常行为、事故或拥塞情况，就通报给交通管理部分或有关部门。

除了构成信息-物理系统的核心，在工厂中 Zynq Ultrascale+ MPSoC也起着类似的作用，可作为由基于Zynq-SoC的电机控制系统、运动控制系统以及融合工厂生产线质量安全系统组成的工厂网络的宏控制器。企业可运用七个处理器协调从ZynqSoC控制系统接收的实时响应和分析任务。同时可以开展元数据分析并通过专有网络（完全符合安全和可靠性标准）及新兴高速5G无线网络和SDN/NFV有线网络将分析结果通告给整个企业。

赛灵思的5G、SDN/NFV和云计算方案
自上个世纪80年代以来，赛灵思器件在每一代无线和有限网络基础设施中都发挥着重要的作用。随着每一个摩尔定律周期，赛灵思器件的容量和功能不断增长，以致于今天的All Programmable器件让设计团队能够打造出具有前所未有高系统可编程性和差异化的新型网络系统。

借助其7系列、20nm Ultra-Scale和即将推出的16nm UltraScale+器件，赛灵思使其客户今天能够将具有最高可编程功能的5G和SDN/NFV基础设施快速投放市场。赛灵思All Programmable FPGA、SoC和3D IC是满足5G和SDN/NFV提出的不断演进的软硬件要求的最灵活的平台。此外，在云计算业务将随5G和SDN/NFV网络发展迅速扩张的大势下，赛灵思器件还是满足处于云计算业务核心的数据中心系统的单位功耗性能的理想可编程解决方案。

在SDN/NFV 领域中，赛灵思All Programmable技术可帮助客户打造出具有侵入检测、负荷均衡和流量管理等功能的设备。赛灵思支持数据流的有效管理与路由，各种通信协议，并可按需提供可编程数据层加速功能。

在5G应用中，客户正在运用赛灵思All Programmable器件开发分布式小型蜂窝、带有数百个天线的大规模MIMO系统和通过Cloud-RAN开展集中化基带处理的平台。

对处于云计算中心地位的数据中心而言，赛灵思器件能帮助客户企业开发出具有最大可编程性和极高单位功耗性能的设备。这些设备能够针对不断变化的处理能力、时延和电源要求而精心优化，满足机器学习、视频转码、图像和语音识别、大数据分析、Cloud-RAN以及数据中心互联等各种应用需求。

赛灵思智能安全方案
有如此多令人振奋的技术正在开发中并必将达到全新的先进度、自动化和智能化水平，同时还要互联互通，安全措施必须要跟上。

赛灵思在军用/航空和安全领域拥有数十年的经验，通过防篡改技术提供物理安全，保护实现在赛灵思器件上的IP和敏感数据免遭物理攻击。赛灵思还通过容错设计提供应用安全。这种设计技术可确保设计能够防止错误扩散。使用赛灵思器件和IP核，客户能实现多种类型的容错技术，包括实时系统监控、模块化冗余、看门狗报警、按安全等级或分类隔离、隔离测试逻辑以便安全移除。

头脑越聪明，创新越多
为在如此众多的市场中让所有这些蓄势待发的创新更快地瓜熟蒂落，赛灵思近期推出了用于简化编程工作的SDx™开发环境。这款新产品将赛灵思器件的性能及可编程性优势带给比以往广阔得多的用户群。SDx环境通过高级语言提供设计入门，让软件工程师和系统架构师能使用自己习惯使用的语言为赛灵思器件编程（见《赛灵思中国通讯》第 56 期封面报道）。世界上的软件工程师数量远超硬件工程师数量，比例达到10：1。

在SDN/NFV领域，赛灵思All Programmable技术可帮助客户打造出具备侵入检测、负荷均衡和流量管理等功能的设备。赛灵思支持数据流的有效管理和路由、各种通信协议并可按需提供可编程数据层加速功能。

为推动SDN进一步创新，赛灵思推出最新SDNet™软件定义环境，让系统工程师能够运用高级语言构建可编程数据层解决方案，以满足网络的独特性能和时延要求。为推动NFV和其他网络架构及拓扑进一步创新，开发人员可借助赛灵思的SDAccel™环境，让系统工程师和软件工程师使用C、C++和OpenCL™在赛灵思FPGA中为逻辑编程，以提升虚拟化网络功能 (VNF) 的性能。

为推动需要嵌入式处理的视频/视觉、ADAS/无人驾驶车辆和IIoT应用进一步创新，软件和系统工程师可利用赛灵思SDSoC™开发环境并采用C++语言创建完整的系统。这样他们就能够让该环境的编译器把速度较慢的功能实现在ZynqSoC的逻辑块中或MPSoC的逻辑块中，达到优化系统性能的目的。这种，架构师和软件工程师可以创建出用双芯片平台无法企及的具有卓越性能和功能的系统。

在我们迅速接近视频/视觉、ADAS/无人驾驶车辆、IIoT、5G无线、SDN/NFV和云计算融合的里程碑之际，我们肯定会看到一系列为我们的社会带来重大变革，而且很可能是有益改变的创新。今天我们正处在所有这些创新的初期阶段，赛灵思已准备好帮助客户，把卓越的产品推向市场。在本期《赛灵思中国通讯》特刊的后续篇幅中，读者将有机会洞窥赛灵思客户正在为这些新兴市场开发的众多令人振奋的创新技术的一角，一瞥他们今天如何运用赛灵思的All Programmable解决方案让这些创新很快变为我们所有人的现实。



图1 - 客户正在运用赛灵思All Programmable可编程解决方案为ADAS、工业物联网、视频/视觉、5G无线、SDN/VFV网络和云计算等新兴市场开发创新型解决方案。


图2- 在客户大量使用赛灵思Zynq-7000 All Programmable SoC构建融合传感器ADAS平台的推动下，高级驾驶员辅助系统的先进性正在迅速提高。



图3 - Industry 4.0是从嵌入式系统向信息-物理系统迈进的一场变革，其凭借先进处理能力让智能制造、智能基础设施和智能城市变为现实。这很可能掀起世界第四次工业革命。