PROFINET Open Seminar 開発セミナー Software Stack FPGA IP core PROFINET 対応製品の開発 2 ユーザ要求要求は多種多様 複雑な規格の仕様を一から勉強するのはちょっと.. できるだけ短期間で 柔軟なスケジュールで進めたい既存のハードウェアを変更することなく PN を対応させたい将来的な仕様拡張に対してシームレスに統合したい同じハードウェアで複数の RTE プロトコルを対応したい ユーザの疑問疑問も多種多様 仕様書から内製しなくてはならない? 自社で開発すると どのくらいの期間がかかる? 開発コストは? 量産化後のコストは? どんなベンダーがどんなソリューションをもっている? プロジェクトの予算とスケジュールにあわせるには どんなソリューションがいい? 1
3 複雑な規格規格の仕様仕様を一からから勉強勉強するのはちょっと.. 通信部分 ( プロトコル ) を専門とするベンダーが それぞれのソリューションを ノウハウとテクノロジーと一緒に提供します お客様は通信のエキスパートになる必要はなく 自社製品の機能開発に注力することができます 開発中のサポートはもちろん製品の認証までお手伝いできます 1 --- モジュール 4 できるだけ短期間短期間で 柔軟柔軟なスケジュールスケジュールで進めたい 既に PROFINET の仕様に対応した PC ボードや組込みモジュールがあります 既存のネットワークと接続するためのゲートウェイもあります 詳細は PC カード 組込みモジュール ゲートウェイのセッションでご紹介します 2
2 --- スタック 既存のハードウェアハードウェアを変更変更することなく PNを対応対応させたい この要望は たくさんのユーザ様からお聞きしております 従来のプラットフォームには Ethernet のコネクタはほぼついているので PROFINET のソフトウェアスタックをポーティングすることで 実現することができます 5 流れとしては...( 例です ) Step 1: ユーザの既存ハードウェアの仕様と PN の要望仕様を確認 Step 2: ユーザはキット等を購入 ベンダー側にユーザと同等の動作環境を用意 Step 3 ( オプション ): ご要望により ワークショップや環境のセットアップとポーティングの試作 Step 4a: ベンダーが ユーザ環境にスタックのポーティング 実装を行う Step 4b: または ユーザがスタックのポーティング 実装を行う Step 5 ( オプション ): ご要望により ユーザ機器の包括的な試験や認証を実施 MOLEX 製品について ( ソフトウエア組込 ) PROFINET IO Development Kits 2 --- スタック 6 ユーザーアプリケーション OS ( スレッド, IRQ, タイマー, 等 ) システムアダプテーション BradCommunications PROFINET IO Development Kits IO Data Image (process, alarm, status) Engine PROFINET IO スタックは 3 つの主要主要コンポーネンツコンポーネンツで構成されますされます コアスタック PROFINET アダプテーション RPC / RT スタックインターフェーススタックユーザーレイヤ : 搭載するハードハード OSに適合適合させます TCP/IP ETHERNET 3
Softing 製品について ( ソフトウエア組込 ) PROFINET IO Stack 2 --- スタック 7 Freescale Intel Nios II ARM others Windows Linux ecos VxWorks OS-9 others Application (PNAK/SDAI/SCAI) Stack Porting Layer Renesas Porting Layer ( ポーティングレイヤ ) ハードウェアとOSに関連した実装部分 ( メモリーアロケーション ドライバー ) Stack Kernel( スタック ) PN の仕様と 外部ファンクションへのアクセス (Porting Layer を介した ) を実装 PN の仕様が拡張された場合もスタックのみ拡張することで対応 高機能な (PNAK) やさしい (SDAI, SCAI) シングルプロセッサと 2 つプロセッサアーキテクチャをサポート Windows Linux ecos VxWorks OS-9 others Freescale Intel Nios II ARM Renesas others 2 --- スタック既存のハードウェアハードウェアを変更変更することなく PNを対応対応させたい将来的な仕様拡張仕様拡張に対してしてシームレスシームレスに統合統合したい 8 メリット既存のハードウェアが使用できます PN の仕様が拡張されても ユーザはシームレスに移行することが可能スクラッチからハードウェアを開発する事と比較すると より短い時間でマーケットへ出せますコントローラとデバイスが一つのアプリケーションに実装できます デメリット開発はやや大変実装上のリスク ( シングルプロセッサソリューションではパフォーマンスの問題 重要な機能がサポートできない スケジュール問題など ) 最新機能 (IRT) は不可能 4
3 --- FPGA 同じハードウェアハードウェアで複数複数の RTE プロトコルを対応対応したい 9 グローバルなマーケットを対象とするユーザ様からは 将来的には共通のプラットフォームで複数の RTE を展開されたいというご要望をお聞きします 流れとしては Step 1: 評価キットを購入していただきます ( サンプル PLC プロジェクト 開発環境等含む ) Step 2: ユーザ自身のハードウェアに対して固有の FPGA デザインを作成します Step 3: ベンダーが固有の FPGA デザインに対してソフトウェアをジェネレーションします Step 4 ( オプション ): ユーザは PN ワークショップに参加 またはサポート契約ができます Step 5: ライブラリ上にアプリケーションを開発 ( ポーティング ) していただきます 3 --- FPGA 同じハードウェアハードウェアで複数複数の RTE プロトコルを対応対応したい 10 GPIO IP Cores スィッチ IP コアデェイジーチェーントポロジー可能 MRP サポート FPGA ユーザアプリケーション (SDAI) Library DP RAM (SDAI) PROFINET IO Device/Controller Switch ecos Nios II Nios II(CPU) にスタックと OS を搭載コンフォーマンス B 対応ユーザは通信部分の詳細は不要 PN 以外の RTE も対応可能 Device 用 Controller 用の 共通 なので 各種 RTE に対応 IT パスへの透過的アクセス 5
3 --- FPGA 同じハードウェアハードウェアで複数複数の RTE プロトコルを対応対応したい 11 メリット FPGA の利点を活かすことができます柔軟性 ユーザ特有の機能拡張を追加 IP コアで実装できます必要なインテグレーションの労力は比較的少ない一つの FPGA の中に全ての必要な機能を統合する最適化ソリューション透過的 IT パスの統合はリアルタイムイーサーネットと標準 IT を一つのハードウェアでの使用を可能にします デメリットユーザは IC( メモリ ) が利用可能か注意しなければなりません FPGA のノウハウが必要です FPGA+IP Core ライセンスのコストが 1 プロトコル専用の ASIC より高くなる可能性があります 12 選択肢専用 ASIC PC ボード カード組込み通信モジュールゲートウェイ FPGA ベース IP Core Software Stack のインプリメントなどなど... マイクロフェアでは 各社がご提案するソリューションの詳細をご説明しております 是非 お立ち寄りいただきまして 最適な手法を見つけてください 6
13 資料提供 : 日本モレックスモレックス株式会社 Softing ( ガイロジック株式会社 ) 7