FPGA’s (Field Programmable Gate Arrays) zouden we in het veld programmeerbare logische bouwstenen kunnen noemen. In het verleden werd vooral de telecom-industrie als doelmarkt voor deze componenten gezien. Tegenwoordig worden echter ook industriële netwerken opgebouwd met deze bouwstenen.
De configuratie van een FPGA wordt opgeslagen in een geheugen, dat op verschillende manieren kan zijn opgebouwd. Afhankelijk van het type FPGA kan men dan units maken die eenmalig te programmeren zijn of die op de werktafel of zelfs in het veld te herprogrammeren zijn. Met name de laatste categorie is de laatste tijd populair geworden, omdat de functionaliteit op elk moment weer kan worden aangepast. Daartoe is wel een extra stukje intelligentie nodig om de configuratie vanuit het geheugen in de functieblokken te krijgen.
Configuratie
De gebruiker moet een configuratie in de FPGA plaatsen voordat de functionaliteit daadwerkelijk aanwezig is. Een CAD-programma is vaak de basis. Bij de grote FPGA’s is een dergelijk programma te complex en volledig afhankelijk van de hardware. Daarom leveren de fabrikanten tools om vanuit standaard HDL’s (Hardware Description Languages) de configuraties te kunnen samenstellen. Inmiddels zijn verschillende softwareomgevingen beschikbaar met vertaalmogelijkheden met conversies vanuit bijvoorbeeld C en ADA.
Tegenwoordig zijn er ook mogelijkheden voor hogere programmeer-omgevingen, zoals Matlab en Simulink van The Mathworks en LabView van National Instruments. Met laatstgenoemde kan zowel de FPGA als de (eigen) real-time controller worden geprogrammeerd (foto). Op internet zijn ook projecten te vinden voor de vertaling vanuit IEC 61131 omgevingen.
Industriële netwerken
Reeds in de jaren negentig was het mogelijk om bijvoorbeeld de CAN VHDL core te kopen om hiermee een eigen chip te maken. Voor CAN was dit altijd alleen in speciale gevallen interessant omdat CAN-controllers door de hoge aantallen veel goedkoper waren. Voor industriële Ethernet-alternatieven moeten door het niet-deterministische gedrag van het standaard protocol meestal speciale hardware worden toegevoegd.
Er zijn leveranciers van specifieke netwerkoplossingen, die eigen FPGA-oplossingen aanbieden voor de netwerkimplementatie. Het wachten is echter nog op een ‘plug and play’ oplossing die op een willekeurig Ethernetnetwerk wordt aangesloten en zichzelf hiervoor configureert.
Het volledig artikel vindt u in het oktober-nummer van Aandrijftechniek.
