Cyclone III FPGA在工业领域的应用

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解决方案
工业以太网
运动控制
资源

挑战

您是否在设计产品以更新生产设备，或者实现物流车间的自动化? 您需要应对多变的业务需求同时尽量降低生产成本吗? 您需要保持对成熟产品线的供应吗? 如果这样，Cyclone^® III FPGA 可以帮助您解决这些难题。它的可编程体系结构、开发工具和多种开发知识产权(IP)，包括Altera灵活的Nios^® II 32 位处理器，使其成为各种工业应用的有效解决方案，这些应用有工业以太网、图像控制、嵌入式控制和移动控制等。

解决方案

Cyclone III FPGA 前所未有地同时实现了低成本、低功耗和高性能，能够灵活地应对多变的市场需求。 Cyclone III 器件是可编程的，因此能够重复使用设计，从而降低了成本，支持各种不同的协议，例如不同类型的工业以太网。此外， Cyclone III FPGA 能够长期供货，您不必担心产品过时的问题。表 1 列出了 Cyclone III FPGA 在工业应用上的部分优势。

特性	优势
表1. Cyclone III FPGA在工业应用上的关键优势
产品寿命终了保护	Altera的器件在产时间非常长，降低了产品管理过时的风险。
工业温度支持	支持 -40°C 到100°C 恶劣的工作环境。
Nios II 嵌入式软核处理器	世界上最通用的嵌入式软核处理器，适合实现低成本微控制器。
每一型号都有丰富的存储器资源	所有 Cyclone III 器件系列型号都有高达 4 Mbits的嵌入式存储器，以及较高的存储器至逻辑比。
安全	Cyclone III LS FPGA支持目前最新的安全特性，例如FPGA比特流FIPS-197 (256位AES)加密和篡改探测电路，防止对采用了FPGA的设备进行伪造、克隆或者逆向剖析。
冗余	很多工业应用使用冗余技术来实现故障保护功能。Altera新的设计分离特性使您能够在单片Cyclone III LS FPGA中迅速轻松的设计冗余功能。
灵活的列驱动接口支持	集成差分缓冲，包括LVDS、mini-LVDS 和低摆幅差分信号 (RSDS)，实现和各种显示器的接口。
视频和图像处理 (VIP) 包	9个经过预先优化的视频和图像 IP 内核，包括去隔行器、缩放器和滤波器，缩短了开发时间，减少了投入，提高了效能。
低功耗	EP3C120器件包括119K逻辑单元(LE)，近4 Mbits的存储器，以及288个乘法器，而结温85°C 时的典型静态功耗只有179mW。

工业以太网

Cyclone III FPGA不但支持多种工业以太网标准，而且还能适应新兴的协议。这样，您可以开发最新的路由器、集线器和转换器。利用一片低成本 Cyclone III 器件和以太网 PHY ，您能够在设计中以高性价比实现任何业界标准。利用多种介质访问控制 (MAC) 硬件模块和 Nios II 嵌入式微处理器对器件进行编程，同时支持多种标准。您还可以利用同一 MAC 和以太网驱动软件支持多个相同的以太网端口 ( 参见图 1) 。

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图1. 工业以太网结构图

图1. 工业以太网结构图

运动控制

世界上95％的工业电机都是不进行控制的，价格便宜，但是功效不高。更新到速率可调控制电机，功效可以提高85％，大大降低了工业设备的用电需求。Cyclone III FPGA很好的集成了最新工业以太网标准、下一代协议和精确的速率可调电机控制功能。

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资源

表 2 列出了启动设计所需要的资源。

类别	资源	说明
表 *2. 设计资源*
开发套件资源
	Mercury Code工业以太网套件	合作伙伴EBV提供的开发套件为PROFIBUS和Interbus-S提供两路工业以太网PHY和四个RS-485收发器。
	IXXACT工业以太网适配器模块	合作伙伴IXXACT自动控制公司为Powerlink、PROFINET IO和EtherNet/IP提供的工业以太网适配器模块。
	IXXACT工业以太网套件	适用于PCI总线系统的IXXACT Powerlink接口板，它具有基于FPGA的以太网控制器，提供带有相应RJ-45连接器的Powerlink加速和双端口集线器。
	EtherCAT工业以太网套件	合作伙伴Beckhoff提供的EtherCAT评估平台(EL9830基本板，带有FB1122控制器卡)
	Fieldbus工业以太网套件	合作伙伴Softing AG提供的现场总线套件，连接现场器件，连接PROFINET IO、EtherNet/IP和Modbus/TCP实时以太网协议。
	MotionFire电机控制平台	与合作伙伴艾睿电子和国家半导体公司联合开发的开发平台，它结合了工业以太网和12个电机驱动控制功能。提供这一套件的视频简介。
	FalconEye电机控制参考设计	这一参考设计提供硬件和源代码，使经验丰富的电机控制或者FPGA开发人员能够加速其基于FPGA的电机控制功能开发。
	Cyclone III FPGA开发套件	Altera及其合作伙伴提供多种开发套件组合，起价只有199美元，帮助您迅速开始Cyclone III 设计。每一套件包括了您评估并设计Cyclone III FPGA所需的一切。可以通过Altera的在线 eStore，或者Altera分销合作伙伴来订购这些套件。
软件和IP资源
	Nios II 嵌入式处理器	世界上最通用的处理器，由使用方便的开发工具以及多种FPGA开发套件组合为其提供支持。
	存储控制器	Altera及其合作伙伴为DDR和DDR2提供的存储控制器IP，以及其他流行的外部存储器接口。
	工业以太网解决方案	Altera合作伙伴提供多种工业以太网解决方案和IP；合作伙伴IXXACT自动控制公司、Softing AG、Beckhoff、Automata GmbH & Co Kg以及MoreThanIP提供的Ethernet/IP、EtherCAT、Powerlink、PROFINET、Modbus/TCP、SERCOS III和IEEE 1588。
	IEC61131 支持	KW 软件和3S软件的工业控制语言导入到Nios II 处理器中。
	AMPP 合作伙伴	合作伙伴为工业和其他应用领域提供CAN、图像处理和其他IP以及开发解决方案。
视频点播资源
	下一代工业革命：低成本Cyclone III FPGA	网播视频格式的15分钟Cyclone III FPGA典型工业应用特性和优势简介(包括工业以太网、图像控制和嵌入式控制)。
	具有MotionFire平台的PowerWise Design TV	国家半导体公司的Host Rick Zarr引入了MotionFire开发平台，使系统设计人员能够开发基于FPGA的电机控制设计。客户包括来自艾睿电子和Altera公司的工程师。
白皮书
	灵活的工业以太网解决方案(PDF)	简要介绍怎样使用 FPGA 来为需要工业以太网互联的应用建立灵活的解决方案。

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