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面向工业物联网的创新平台设计(2)

面向工业物联网的创新平台设计(2)


图3 - 意大利的
Cyberlegs
项目已开发出一套人工识别系统,用以替代下肢并进行康复训练。


负责开发和集成
Cyberlegs
系统的
Nicola Vitiello
博士曾广泛地使用
CompactRIO
开发最初的原型和验证子系统和控制算法,以预测不同患者的准确行走步态(见图
3)。在
NI SOM
中利用
Zynq SoC
的可扩展性,可显地缩小所需封装尺寸和功耗。Vitiello
充分利用该平台的自适应性,让传感器和执行器更具智能,从而为假肢配备了一个可以完全活动的膝盖。这一发展让患者活动更自如一些,比如上下楼梯和上下坡。

机器对机器 (M2M) 通信

Gartner
估计很快地球上的联网设备的数量就会超过人类的数量。到
2022
年,每个家庭都会拥有超过
500
个联网设备,通信基础设施必须能够处理其产生的
35ZB
数据。随着新的智能设备不断推向市场以及新的通信标准和协议层出不穷,企业需要确保采用一种可扩展的框架来设计这些M2M通信解决方案,并对其进行原型设计和测试,才能在竞争中始终稳居领先地位。   

传统的自动测试设备 (ATE) 经优化后,可用来测试遵循了摩尔定律的技术,而且在这方面它做得非常好。但在过去的几十年里,发生了一种微妙的变化,在
IC
中集成越来越多的模拟技术,导致测试挑战远远超出摩尔定律范畴。针对
IoT
的创新要求,测试工程师的任务包括对混合信号系统(同时包括来自传感器、RF天线等的数字和模拟信号)进行验证,并且要在消费品数量级上确保尽可能低的价格。面对未来的测试挑战,传统ATE难以应付。对于
IoT
的智能设备,测试工程师将需要智能
ATE。ST-Ericsson
就是其中的典范。

ST-Ericsson
在智能电话和平板电脑的半导体开发领域堪称业界领先者。它的开发和测试中心遍及世界各地,并且拥有多个特性描述实验室,用于测试和验证公司产品中使用的RF组件和平台。这些平台通常内置多种无线电,例如
GPS、蓝牙、3G

4G
等。对单个测试设备,平台大约需要进行
80
万次测量。由于
ST-Ericsson
开发的芯片极其复杂,这不仅要求验证实验室拥有能够支持各种RF标准的高灵活度,而且还具有足够高的性能来完成非常严格的测试。甚至与这些芯片实现接口连接也需要多重标准和定制数字协议。传统的盒式仪器,如RF分析仪、生成器和数字模式发生器不但体积大、成本高,而且不够灵活。

ST-Ericsson
的测试工程师已经用NI PXI平台更换了他们的传统盒式仪器,并选择使用内置 Xilinx Virtex®-5 FPGA

NI FlexRIO
与各种不同数字标准进行通信,例如串行外设接口 (SPI)和内部集成电路 (I2C) 等通信。当数字适配器模块不可用时,团队可迅速进行自有开发,而无需担心连接
PC
的后端以及与
FPGA
的通信。该公司报告称,总体而言,基于
PXI
的系统与前代解决方案相比速度快
10
倍,成本锐降三倍。此外,PXI
平台还可提供能满足多种数字和
RF
标准要求的灵活性。

未来工厂

在飞机制造领域领先地位的空中客车 (Airbus) 正在发起一项旨在推广新兴技术的研究技术项目,以进一步加强空中客车公司在制造工艺(手工操作如今仍占主导地位)领域的竞争力。空中客车的“未来工厂”意味着广泛使用基于
COTS
模块、具有高度抽象层次的模块化平台,如图
4
所示。在“未来工厂 (Factory of the Future)”中,更智能的工具是提升效率至关重要的组件。这些智能设备可与主要的基础设施或在本地与操作人员进行通信,但仅在需要的时候提供状态感知,并根据网络中的本地和分布式智能制定实时决策。

在生产设备中,智能工具能够通过避免使用物理数据日志和手册,帮助简化生产流程,提高效率。操作人员必须集中精力执行自己的作业任务,在这个过程中他们需要腾出手来使用合适的工具。大多数空中客车之前的无纸化项目措施旨在限制纸张使用,或是用平板电脑取代纸张。但他们仍然在使用被动的“死”数据。



4 - 未来工厂将要求具备分布式联网处理能力和
I/O
功能,以便为制造中需要使用的工具和设备增添智能化的功能。


智能工具提供了一种替代方案,即情景数据。这种数据的生成和使用是连续不断的,换言之就是活的数据。空中客车测试了基于
Zynq SoC的NI SOM,作为所有这些智能工具的基础平台。使用
NI SOM
能加快从设计到原型设计再到部署的开发流程。
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