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TI推出业界首款支持千兆TSN网络的处理器Sitara AM6x

2018-11-07

  近日,据外媒报道,德州仪器(TI)宣布推出新一代面向工业控制的微处理器Sitara AM6x。TI称其为“业界首个支持多协议千兆时间敏感网络(TSN)的处理器系列”

  “如果你在过去几年里关注TI,那么你已经注意到我们已经将我们的业务重点大幅转移到工业和汽车市场,”TI Sitara处理器营销总监Adrian Valenzuela在接受EETimes采访时表示,“我们的目标是成为工业领域的全球领导者。”

  事实上,在最近的第三季度财报电话会议上,TI的投资者关系负责人David Pahl也曾表示,“我们继续将战略重点放在工业和汽车市场,我们不断在工业和汽车市场注入资金和推动计划,以加强我们的地位,我们相信工业和汽车将成为增长最快的半导体市场,这些市场对于半导体技术的需求越来越多,以满足多样性和长寿命,所有这些都将转化为我们投资组合的高回报。“

  实际上,TI推出的全新Sitara AM6x系列产品,正是TI在工业市场的关键所在。

  鉴于TI已拥有大量工业处理器产品组合,AM6x如何与众不同? Valenzuela说:“首先,Sitara AM6x是第一款支持千兆时间敏感网络的处理器;其次,我们非常重视可靠性和功能安全性。“

  工业4.0

  Sitara AM6x处理器系列旨在满足不断发展的工业4.0需求。

  然而,工业4.0是一个松散定义的术语,既过度使用又模糊不清,“未来一切都可能被描述为工业4.0。”Valenzuela强调道:“实际上工业4.0中有最基本的两个关键要求—即可靠性和低延迟。”

  在工业物联网市场中,经典的工厂车间“自动化程度越来越高,互联程度也越来越高,但由于可靠性问题,有线设备总是比无线更受欢迎。”Valenzuela说。在这种情况下,工厂管理人员要求连接网络优于现有的IEEE标准,比如TCP/IP以太网就缺乏必要的可靠性或确定性。”

  Valenzuela说,想象一下重达1,000磅的机器人手臂,建造一辆重达3000磅的车辆。“你希望事情能够始终如一地保持精确度,同时具有极低的延迟和确定性。”

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  TSN的使用场景

  出于这个原因,工业市场中的许多参与者已经开发了专有的工业网络通信协议并且在工厂车间实施它们。此类专有工业协议包括EtherCAT、PROFINET、HSR/PRP和OPC-UA。

  如果TI打算引领工业市场,它必须准备好进行长时间的游戏。

  虽然它首次使用基于IEEE标准的TSN协议来宣传Sitara AM6x,但TI补充说,同一处理器也支持现有的传统工业通信协议。Valenzuela告诉我们,处理器配备了“专用硬件加速器”,可配置为支持多种工业协议的加速器,无需重新设计硬件。

  为什么千兆?

  与10/100兆以太网标准不同,TSN是IEEE标准的扩展,能够在工业网络上实现千兆的通信速率。

  Valenzuela承认工厂管理者可能更喜欢坚持自己的工业网络通信协议,而不是立即跳到TSN。EtherCAT,PROFINET和HSR/PRP等传统协议未来几十年仍将存在,并且不会有任何问题。“Valenzuela指出,“事实上,许多工厂管理者可能不会改变。”

  然而,一旦机器视觉被应用于工厂车间中,管理人员就会发现带宽需求急剧增加。 “他们将需要千兆带宽。”Valenzuela说。

  工厂车间的机器人或自动引导车辆将视频流推送到网络上的其他节点而不是云端,将引发对带宽的迫切需求。

  当被问及TSN标准与专有协议时,Valenzuela表示,除了TSN可以提供的更高速度之外,“基于标准的协议是面向未来的,这是IEEE的标准。它不太可能改变,未来也将得到更多支持。“

  他补充说:“另一方面,使用传统的专有协议,您需要许可您的技术,这可能涉及许可费用,以确保工厂网络上工业网络连接的不同系统之间的互操作性。”

  探寻AM6x内部

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  AM6x框架图

  Sitara AM6x系列配备四核或双核Cortex-A53选项。当被问及可扩展性时,Valenzuela强调AM6x以及TI较旧的AM3,4或5都是用相同的软件,满足快速升级要求。

  他解释说,我们的目标是为客户提供更多功能,而无需对软件进行大规模更改。

  AM6x正在经过T?V S?D IEC 61508 SIL-3认证:“我们的客户可以达到硬件SIL-3级功能安全性,但是,在这个处理器上运行的应用程序也同样需要通过功能安全认证。”

  Sitara AM6x的另一个重要元素是“硬件诊断措施保护的片上隔离双Arm Cortex-R5F MCU子系统。”(on-chip, isolated dual Arm Cortex-R5F MCU subsystem protected by hardware diagnostic measures.)虽然TI先前的一些处理器支持“虚拟化”,但Valenzuela指出,“这是我们的第一个专用IP,确保客户能够将其应用程序认证为功能安全。“

  Sitara AM6x支持纠错码(ECC)内存保护。当位翻转发生时,ECC将知道并纠正内存中的错误。 TI指出,ECC和保护机制适用于所有片上存储器和外部存储器接口。

  Valenzuela还强调了增强的片上安全性。 AM6x提供“安全启动,安全存储(受防火墙保护的加密内存)和安全加速器(加速数据处理以执行安全功能的硬件加速器)。”

  作为“工业级”产品,工作温度为-40°C至105°C。

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  AM6x产品系列一览

  目前Sitara AM6x系列样片可以开始申请,但量产需要到2019年下半年。Valenzuela解释说,“开发人员通常需要12个月来设计工业应用。”

  开发人员现在可以通过TI商店提供基于Sitara处理器的开发套件,AM65x工业开发套件(IDK)和AM65x评估模块(EVM)的售价分别为819美元和898美元。