智能化工廠面臨諸多挑戰(zhàn)

隨著物聯(lián)網(wǎng)（IoT）和工業(yè)4.0的標(biāo)準(zhǔn)化，工業(yè)用設(shè)備需不斷增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)通信能力、拓展諸如視頻和圖形處理等多媒體功能。高速的工業(yè)網(wǎng)絡(luò)通信性能和高清晰度的人機(jī)界面HMI技術(shù)，包括多媒體、3D圖形+Linux已成為實(shí)時的智能工廠所必備的性能。同時，智能化工業(yè)控制需要更高的性能、可靠性、安全性和長期的軟件支持來保證工廠系統(tǒng)運(yùn)行的安全、可靠和更低的成本。

工業(yè)應(yīng)用對軟件Linux的要求非常特殊，一是要求產(chǎn)品生命周期比較長，十年到二十年之間。二是對可靠性、安全性、穩(wěn)定性要求更高。當(dāng)工業(yè)領(lǐng)域中引入新設(shè)備時，這些設(shè)備預(yù)計將會持續(xù)使用十多年。因此，系統(tǒng)開發(fā)人員需要一個可提供高可靠性、強(qiáng)大安全性和長期支持的OSS基礎(chǔ)層。通常的解決方案是采用開源的Linux，由于可以隨時修改，容易造成信息和數(shù)據(jù)的竊取，很難保證系統(tǒng)整個內(nèi)核的穩(wěn)定性和安全性。

瑞薩電子RZ/G2系列MPU為工業(yè)級Linux應(yīng)用掃清障礙

針對上述種種挑戰(zhàn)，瑞薩電子根據(jù)工業(yè)控制的具體需求，推出RZ/G2系列微處理器(MPU)的第二代產(chǎn)品，該系列主要面向工業(yè)與樓宇自動化領(lǐng)域。為這些任務(wù)關(guān)鍵型應(yīng)用和具有高質(zhì)量要求的標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用帶來更高的性能、可靠性、安全性和長期的軟件支持，是瑞薩電子設(shè)計人員考慮的關(guān)鍵所在。

高性能——RZ/G2系列集成64位ARMv8A，含有強(qiáng)大的圖形引擎和4K UHD視頻引擎，能夠提供比競爭對手的嵌入式64位MPU更高的性價比。

RZ/G2系列的CPU性能相較之前發(fā)布的RZ/G1產(chǎn)品組提升了約2.7倍，與市場上任何其它嵌入式64位MPU相比則提升了36%。而為了更好的滿足工業(yè)應(yīng)用需要，RZ/G2系列不但在高端人機(jī)界面(HMI)應(yīng)用方面支持片上3D圖形引擎、4K分辨率H.264和H.265編解碼器、HDMI、LVDS和MIPI-CSI2攝像機(jī)輸入接口，在外部存儲器高速協(xié)議和接口方面還可同時支持最高可達(dá)3200 MT/s的LPDDR4或DDR3L，以及USB 3.0、SATA和PCI-e高速接口，以及QSPI和eMMC千兆位接口的高速通信。

高可靠性——內(nèi)置糾錯碼（ECC），對于高可靠性關(guān)鍵任務(wù)系統(tǒng)至關(guān)重要，能夠減少或消除軟件失效。

伴隨著半導(dǎo)體工藝節(jié)點(diǎn)尺寸的小型化，軟失效敏感性發(fā)生的概率大大增加。而錯誤檢查與糾正(ECC)保護(hù)機(jī)制由于能夠消除因內(nèi)存中數(shù)據(jù)損壞而導(dǎo)致故障的風(fēng)險，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部及外部存儲器錯誤的檢測與糾正，成為提高工業(yè)設(shè)備可靠性的首選應(yīng)對措施。截至目前，RZ/G2系列MPU是唯一在產(chǎn)品組內(nèi)全部器件的所有內(nèi)外部儲存接口上提供ECC糾錯機(jī)制的嵌入式MPU，可與片上L1/L2高速緩存存儲器及外部DDR3L或LPDDR4存儲器配合使用。

超長期的軟件支持——瑞薩電子通過Civil Infrastructure Platform（CIP，民用基礎(chǔ)設(shè)施平臺）為Linux內(nèi)核提供10年以上的支持。

軟件方面，相比同行產(chǎn)品只提供三年Linux內(nèi)核支持的做法，瑞薩電子SLTS Linux內(nèi)核則提供了超過10年的支持與安全防護(hù)，使用戶能夠大幅降低Linux維護(hù)成本，并輕松采用可靠的工業(yè)級Linux。數(shù)據(jù)顯示，僅此一項(xiàng)，用戶每年就可降低數(shù)十萬美元的維護(hù)成本，并顯著縮短工業(yè)設(shè)備的開發(fā)時間與Linux配置成本，而這正是影響開源代碼軟件采用的兩個主要障礙。

之所以能保持10年以上的技術(shù)支持，這得益于2017年2月瑞薩電子加入的民用基礎(chǔ)設(shè)施平臺項(xiàng)目。作為Linux基金會的合作項(xiàng)目，CIP于2016年4月推出，為民用基礎(chǔ)設(shè)施系統(tǒng)的工業(yè)級開源軟件提供基礎(chǔ)層。正是從RZ/G系列開始，瑞薩電子正式將合作項(xiàng)目中的工業(yè)級Linux操作系統(tǒng)引入工業(yè)應(yīng)用的嵌入式平臺中。

瑞薩電子認(rèn)為CIP項(xiàng)目不可或缺，因?yàn)樗商峁┮粋€基礎(chǔ)層以滿足不斷增長的客戶需求。同時該項(xiàng)目也支持瑞薩電子致力于推廣的“智能社會”。作為參與該項(xiàng)目的半導(dǎo)體供應(yīng)商，瑞薩電子旨在大幅減輕系統(tǒng)開發(fā)人員在開發(fā)和維護(hù)方面的額外負(fù)擔(dān)，同時提高工業(yè)設(shè)備軟件的可靠性和實(shí)時響應(yīng)能力。

RZ/G 驗(yàn)證的Linux軟件包 (VLP)——使用瑞薩電子經(jīng)過驗(yàn)證的RZ/G MPU軟件，降低開發(fā)成本并縮短開發(fā)時間。

完整的VLP和驗(yàn)證測試軟件則包含圖形用戶界面(GUI)框架，支持HTML5和Qt、3D圖形、H.264/H.265視頻、以及安全功能；VLP和測試軟件讓用戶可以輕松開發(fā)人機(jī)界面(HMI)及網(wǎng)絡(luò)功能，同時使制造商能夠?qū)⒐I(yè)設(shè)備快速推向市場，并使其擁有類似移動設(shè)備上所實(shí)現(xiàn)的豐富圖形顯示功能。

而作為上述優(yōu)點(diǎn)的集大成者，RZ/G Linux Platform將高性能處理器、經(jīng)驗(yàn)證且可獲長期支持的軟件、開發(fā)工具和參考板完美的結(jié)合在一起。目前，通過民用基礎(chǔ)設(shè)施平臺(CIP)活動的可交付成果，瑞薩電子RZ/G Linux平臺安全解決方案將使用戶能夠?qū)@得IEC 62443-4-2認(rèn)證所需時間縮短達(dá)六個月。按照規(guī)劃，基于RZ/G Linux平臺、支持IEC62443-4-2國際安全標(biāo)準(zhǔn)認(rèn)證的瑞薩安全解決方案將于2019年12月底正式推出。

展望未來，瑞薩電子將繼續(xù)致力于開發(fā)針對智能化工業(yè)的嵌入式解決方案，為推動工業(yè)領(lǐng)域的創(chuàng)新發(fā)展應(yīng)用提供更先進(jìn)的度身定制的軟硬件解決方案。