智能工业物联网边缘（edge）平台的关键属性

《智能工业物联网边缘（edge）平台的关键属性》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、白皮书：AllProgrammable器件
容IT-OT融合方法2连接：从现有标准到未来协议4WP493(v1.0)2017年9月6日网络安全：硬化的和适应未来威胁的能力5软件定义的硬件5智能工业物联网边缘边缘计算：可扩展、低成本与实时6传统处理器的辅助FPGA8（Edge）平台的关键属性新工业时代针对寿命的软硬件可编程性8结论9作者：ChetanKhona入门9修订历史9免责声明10赛灵思AllProgrammableSoC和7系列FPGA不仅可为当今的汽车应用免责声明10工业物联网(IIoT)平台提供最

2、广泛的功能，而且还能为未来发展提供最大的灵活性。在工业系统的整个生命周期内实现最高的投资回报以及最低的总拥有成本。摘要本白皮书以工业通信、网络安全和边缘计算（从简单数据优化到机器学习）为例，®重点介绍赛灵思Zynq-7000SoC和ZynqUltraScale+™MPSoC对工业物联网®嵌入式系统的适用性与好处。这些器件将ARM应用处理器与FPGA逻辑（可编程硬件）、外设及其它嵌入式模块完美结合在一起，使用户能够在他们系统的软件智能与硬件优化之间取得理想平衡。本白皮书将探讨工业设备的生命周期及如何结合软件和

3、可编程硬件在短期内从根本上提升提升系统的功能，同时如何在迅速变化的工业物联网市场趋势中延长系统的使用寿命。本白皮书还将介绍协助在软件和可编程硬件间分配功能的软件工具，同时说明不选用AllProgrammable解决方案带来的业务风险与成本。©2017年赛灵思公司版权所有。赛灵思、赛灵思标识、Artix、ISE、Kintex、Spartan、Virtex、Vivado、Zynq及本文提到的其它指定品牌均为赛灵思在美国及其它国家的商标。所有其他商标均属于其各自所有者的财产。WP493(v1.0)2017年9月6

4、日china.xilinx.com1智能工业物联网边缘（Edge）平台的关键属性IT-OT融合方法工业物联网(IIoT)指涉及边缘设备、云应用、传感器、算法、安全性、保密性、大量协议库、人机界面(HMI)及其它必须互操作元素的多维度紧密耦合的系统链。一些人将IIoT愿景描述为运营技术(OT)与信息技术(IT)的融合，但实际上目标更为深远。OT应用的时间敏感性和IT应用的数据密集性要求所有这些元素融为一体，如期、可靠地执行关键任务。但与另一项关键要求（即寿命周期）会存在冲突。寿命周期可确保系统供应商及其客户的

5、这些IIoT系统的投资回报。在IIoT系统的分析、机器学习、网络安全等一系列基础底层技术方面正取得重大进展。然而，在扩展的生命周期进行修改或升级，这种紧密集成要求会给这些系统严格的时间性造成不必要的连锁反应。应对这一挑战的最常见方法，就是寻求一款可用作IIoT边缘系统核心的嵌入式电子组件——其具备可用的最佳规范，能够轻松应对意外情况。边缘系统是指位于网络边缘，最贴近实体工厂及其它工业环境（如运动控制器、保护继电器、可编程逻辑控制器等类似系统）的决定性嵌入式通信与实时控制引擎。千兆赫时钟频率、内存容量加大、输

6、入/输出端口数量增多、最新加密引擎，看起来可为尚未知晓的未来需求提供解决方案。但是在应对工业设备的时间尺度时，因为其关键子系统的工作时间尺度是几百毫秒（或更短），却需要在工厂内和偏远地点工作数十年，仅依靠先进的多核嵌入式处理器在IIoT领域的扩展，最多只能算一种想象。在最坏的情况下，这是一种短视做法，会导致一系列难度大、成本高的市场营销和工程权衡取舍，而权衡取舍的主要目的是管理性能瓶颈造成的功能时序问题。鉴于所涉时间尺度，在IIoT边缘亟需更高的扩展自由度。通过使用可编程硬件来增强运行在嵌入式处理器内核上的

7、软件，可以释放这样的扩展自由度。这种一致性更高的方法，可以轻松管理确定性、时延和性能，消除IT与OT域间以及OT域中子系统内的干扰。实时非实时属性确定性非确定性时间尺度10ms以上边缘云生命周期10-30年3年图1：典型IIoT系统的时间尺度、属性和生命周期通过并行方式，提供硬件虚拟化等功能的处理器能产生可持续价值，这不仅让架构师能够整合新的客户操作系统，而且还可提供所需的自动化和隔离水平。同时还提供始终有用的特性，例如像内存保护（奇偶，或最好的纠错码[ECC]）这样永不过时的特性。采用专用硬件来增强静态处

8、理器架构，实现劳动分WP493(v1.0)2017年9月6日china.xilinx.com2智能工业物联网边缘（Edge）平台的关键属性工，让各硬件各司其职，这对嵌入式电子行业来说绝非新模式。还需要注意的是，随时间自动调整任务与劳动分工。例如最新预测维护算法，其所需的传感器输入数量多于此前的输入数量。让硬件负责增量计算，可维持总体负载以及处理子系统的周期时间（这是最重要的）。对购买和安装系统的客户以及在未来数十