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Kostenoptimierte FPGA-Plattformen für MSR-Anwendungen

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Die APOR-Plattform für MSR-Anwendungen

FPGA-Plattform: In diesem Beispiel für industrielle Anwendungen mit verschiedenen Bauteilen
FPGA-Plattform: In diesem Beispiel für industrielle Anwendungen mit verschiedenen Bauteilen
(Bild: MSC / Parametric Engineering)
Parametric Engineering entwickelte die APOR-Plattform vor dem Hintergrund, dass die Implementation oder Aufrüstung eines bestehenden Regelungssystems für einen FPGA-Einsatz sehr viel Zeit benötigt, wenn der Entwickler das System ohne bestehende Grundlagen aufbauen muss.

Um diesem Umstand entgegenzuwirken, hat Parametric Engineering GmbH ein modulares Grundsystem entwickelt, das die grundsätzlichen Komponenten eines mit der Aussenwelt kommunizierenden Regelungssystems implementiert. Diese Komponenten können jederzeit ausgetauscht werden.

Mit Hilfe der APOR-Plattform können vernetzte Regelungssysteme in kürzester Zeit entwickelt werden. Die Highlights der Plattform sind:

  • Sehr schnelle Regelung
  • Parallelisierung von Regelstrecken
  • Adaptive Vorverzerrung
  • Modulsynchronisation
  • Host Interface mit Systemkontrolle
  • Einfache Adaptierung mit IP-Blocks
  • Schlanke Low Power IP
  • Komplette Plattformlösung: Hardware, IP, Software, Support

Vorteile der Plattform für den Kunden

Kunden bietet die Plattform Vorteile wie kurze Entwicklungszeit, Rapid Prototyping, tiefe Kosten durch produktionsbereite OEM-Module und Fokus auf Kundenapplikation.

Durch die Parallelisierung und die Möglichkeit, stabile Systeme mit mehreren parallelen Regelkreisen zu realisieren (Leistungs- oder Temperaturregelung, Frequenz- und Phasensynchronisierung sowie adaptive Vorverzerrung), wird die dem System zugrundeliegende programmierbare Hardware optimal ausgenutzt. Die bestehenden Module sind vom Platzverbrauch her optimiert und technologieneutral entwickelt worden. Daher ist eine Portierung auf beliebige FPGA-Technologien ohne signifikanten Zusatzaufwand möglich.

Microsemi IGLOO basierende APOR-Hardwaremodule

Die auf Microsemi IGLOO basierenden APOR-Hardwaremodule dienen als Ausgangspunkt für OEM-Module oder eine Integration der Hardware im System des Kunden. Die Flash-basierenden FPGAs sind groß genug, um die IP aufzunehmen und in Stückzahlen kosteneffizient.

Die durchgehend geringe Stromaufnahme von 10 mA – 30 mA vereinfacht die Integration erheblich. Die kostenoptimierten Hardware-Module beinhalten schon die Spannungsregelung für die Core-Spannung, einen Taktgeber, Temperaturmessung für sechs resistive Kanäle und zwei Analog-Kanäle mit je einem ADC, Buffer und kapazitiver Isolation.

Die FPGA-IP ist mit flexiblen Preismodellen lizenzierbar. Eine Debug-Software, mit der sich das System parametrisieren lässt, unterstützt die Integration. Der PC verbindet sich hierbei direkt mit dem On-Chip-Bus des APOR-Systems. Er kann über eine USB-Schnittstelle das Gesamtsystem charakterisieren und einstellen. Die nicht benötigten Teile der FPGA-IP lassen sich nach erfolgreichem Einstellvorgang aus dem System entfernen oder gegen andere austauschen. Zur Unterstützung von Web-basierter Kontrolle und Steuerung kann zum Beispiel ein FPGA mit integriertem Mikrocontroller benutzt werden, etwa ein SmartFusion.

* Andreas Koschak ist Eigentümer und Geschäftsführer der Parametric Engineering GmbH

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