基于SoC FPGA的工业和马达控制方案设计

附加的微控制器或FPGA来处理各个马达控制器之间的通信。通常使用的以太网协议是Profinet、EtherNet/IP和EtherCAT标准，这些标准仍然在不断演进。其它协议包括CAN和Modbus。在这种情况下使用SoC方案的优势是在单一FPGA平台上支持多种工业以太网协议标准。

　　根据最终系统目标，有可能通过重用IP和协议堆栈（用于通信）来优化系统的成本，或者通过在硬件（FPGA）和软件（ARM Cortex-M3处理器）中仔细划分功能来优化性能。美高森美SmartFusion2 SoC FPGA器件具有内置CAN、高速USB、以及一个千兆以太网模块，这是MSS的一部分。高速SERDES模块用于实施涉及串行数据传输的协议。

　　安全性

　　美高森美SmartFusion2 SoC FPGA器件能够提供多项设计和数据安全功能，差分功率分析（DPA）认证反篡改保护和加密等设计安全功能可帮助保护用户的IP。SoC FPGA器件还包括多项数据安全特性，比如纠错编码（ECC）硬件加速器、AES-128/256，以及SHA-256服务。针对于数据安全性，提供EnforcIT IP Suite和CodeSEAL软件安全构件。EnforcIT IP套件包括一套可定制内核（作为网表），有效地移动安全层面至硬件中。CodeSEAL将对策措施注入固件中，并且能够独立使用，或者作为EnforcIT升级。实施协议的灵活性允许设计人员使用多个安全层来认证来自中央监控控制器的信息。

　　可靠性

　　在多个市场中安全标准的发展推动了高可靠性需求，SmartFusion2 FPGA器件经设计满足高可用性、安全关键性和任务关键性系统需求。以下是SmartFusion2 SoC FPGA器件提供的某些可靠性特性。

　　SEU免疫能力零FIT率配置

　　高可靠性工作需要单粒子翻转（SEU）免疫能力零（FIT）率的FPGA配置，由于采用Flash来配置路由矩阵和逻辑模块中的晶体管，SmartFusion2架构对于alpha或中子辐射具有免疫能力。基于SRAM FPGA器件在海平面的FIT率为1k至4k，在海平面之上5000英尺则高出很多。高可靠性应用可接受的FIT率低于20，这使得SmartFusion2最适合于这些应用。

　　EDAC保护

　　SmartFusion2 FPGA器件具有错误检测与校正（EDAC）控制器， SEU错误日益普遍，即使在地平面也不例外， 使用该特性，可保证在MSS存储器上防止SEU错误。

　　无需外部配置器件

　　在具有大量FPGA器件的复杂系统中，使用外部配置器件会降低可靠性。在上电时，FPGA花费时间进行配置，这在使用多个FPGA器件的应用中带来了设计复杂性。SmartFusion2 SoC FPGA在器件内部包括了配置存储器，这具有上电即可运行的额外优势。

　　军用温度等级器件

　　SmartFusion2 SoC FPGA器件针对军用温度条件进行了全面的测试。美高森美军用等级FPGA器件提供从10k至150k逻辑单元，并伴有允许访问加密加速器和数据安全功能的特性。

　　总结

　　美高森美SmartFusion2 SoC FPGA器件使用高度优化的马达控制IP模块和经过验证的参考设计，能够提供多项降低工业设计TCO（总体拥有成本）的功能。从微控制器迁移的客户能够重用某些传统代码，同时FPGA设计人员能够充分利用FPGA架构和ARM Cortex-M3处理器来创建高效的架构，允许马达控制模块和通信模块同时集成在单一器件中。通过提供ARM Cortex-M3处理器，能够实现灵活的设计和智能化分区，并可针对性能和成本而进行优化。MSS还可以在运行时注入和记录数据，加速FPGA设计调试。SmartFusion2平台还提供实施工业通信协议的多种选项，这款器件提供多项可同时用于设计和数据安全的安全特性，以及满足可靠性需求的特性。SmartFusion2系列器件备有强大的生态系统支持，能够帮助客户以最低TCO来开发工业级解决方案。

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