Altera 工业解决方案目录
下载全新的一体化 Altera® FPGA 工业解决方案目录，了解如何提高系统开发速度和效率。
利用Altera®FPGAs在工业自动化领域从边缘到云端进行创新
借助Altera FPGAs，各行各业能够开发安全、可靠和优化的设计。
利用Altera®FPGAs解决行业挑战
Altera提供的解决方案支持工业自动化中从边缘到云的创新。借助我们的FPGAs，各行各业可以开发安全、可靠和优化的设计。我们提供各种FPGAs和 ARM 核心集成 SoC 设备、工具、IP、参考解决方案等，以满足各种应用使用案例，包括人工智能、边缘计算和机器人。
智能电力
在智能能源应用中使用 FPGA 可带来更高的性能、灵活性、实时处理、能效、集成能力、可扩展性和更强的安全性等优势。这些优势有助于开发高效、可靠和智能的能源系统，以支持可持续和优化的能源生产、分配和消费。
随着运输车辆电气化，关注的对象从燃油消耗转向电能消耗以及电源转换器的效率和成本。直流快速充电 (DCFC) 技术用于 3 级电动汽车充电站。充电完全在充电站内进行，使用直流电，用户可以在 30 分钟内为电动汽车充满电。
FPGA 的独特之处在于能以极高的频率实现定制化数字控制。其有利于减小被动元件的大小和成本，并最大限度地减少交流和直流电转换过程中的电能损耗。
FPGA 还支持电池管理。与交流电充电不同，直流快速充电存在电动汽车电池超载的风险，随着时间的推移，这可能会导致电池衰减或失去续航能力。FPGA 支持电池和 BMS，可提供必要的计算能力，以在电池组之间均匀分配负载、消除衰减威胁并延长电池寿命。
生产可靠、效率更高、成本更低的太阳能或光伏 (PV) 系统对于提高太阳能的竞争力极为重要。这给设计符合以下要求的逆变器架构带来了挑战：
- 性能可靠、使用寿命长，可使用集中发电为不断增长的电力需求提供分布式可再生能源。
- 使用高级控制算法和能源拓扑结构，例如三电平绝缘栅双极晶体管 (IGBT) 和宽带隙 SiC-FET，可以提高效率并降低单位成本。
- 符合当地电网规范，包括能源质量监测和控制。
过去，传统的光伏逆变器架构包括 DSP（用于最大功率点跟踪 (MPPT) 和 DC-DC 控制）、FPGA（用于 DC-AC 控制），可能还包括独立的 MCU（用于处理系统通信）。通过将 DSP 控制回路、DC-DC 和 DC-AC 转换以及通信集成在单个器件上，这三个独立的系统组件可以聚合成一个Altera FPGA。
电力分配和电网管理正在经历变革，并已成为新技术方法的焦点，原因如下：
设备老化。
分布式能源 (DER) 可导致电网不稳定，例如越来越多的太阳能电池板向电网回馈电力并在车库中为电动汽车充电。
符合当地电网规范，包括能源质量监测和控制。
寻求可靠性、资本支出/运营支出降低和房地产成本节约的公用事业公司。
公用事业公司需要实现设备的标准化，以避免被供应商锁定。
Altera FPGAs是新近转型的电网的理想选择。它们能满足冗余网络中的实际交换要求。我们的FPGAs通过 HSR/PRP 冗余和不断发展的 HSR/PRP 标准来满足 Gbps 以太网流量性能要求。
入门
三相加速双向 AC/DC 转换器
此设计示例演示了用于电动汽车充电的三相升压双向 AC/DC 转换器的实现。MAX® 10 和 Cyclone® V SoC FPGA 开发套件是此参考设计的目标设备。
MAX® 10 DC-DC 转换器
设计示例演示了可通过可变电压控制 (VVC) 技术来控制混合 DC-DC 转换器的数字控制器。该设计使用面向FPGAs的 DSP Builder（高级模块集）来仿真并合成 VHDL 控制。该设计针对的是 MAX 10 FPGA 开发板。
FRS（Flexibilis 冗余交换机）
FRS 是提供 HSR /PRP 功能的 IP 内核，支持 3–8 端口的三速第 2 层交交换机 (1Mbps/10Mbps/1Gbps)。您可以查看 TTTech 的评估套件、用户手册和参考设计。
机器人
FPGA 为机器人应用带来了低延迟、功能安全、确定性计算、连接性等优势。其支持 AMR、AGV 和六轴机器臂等静态和移动机器人。我们提供多种机器人解决方案。
机器人在工业工作场所中日益普及。超高速工业机器人可处理装配、焊接和取放等困难且危险的任务。协作机器人在与人类并肩合作时需要一个功能安全的环境。自主移动机器人 (AMR) 许多都是视觉引导式的，可单独地在云控制集群中运行。
Altera FPGAs通过以下方式满足工业机器人的需求：
- 确定性计算：为机器人技术带来精度和多轴电机控制优势，显著降低材料成本，减少延迟以提高精度。
- 连接性：时效性网络 (TSN) 可协调单个机器人与多个机器人之间的多个轴。
- 功能安全： 功能安全数据包 （FSDP） 和经过 TÜV Rheinland 认证的 CAT3 PLD 安全概念提供了 FuSa 功能，并通过缩短客户的认证周期加快了产品上市速度。
使用Altera® FPGA 视频和视觉处理 IP 套件、 OpenVino™ 工具套件和 FPGA AI Suite，您可以部署颜色和形状检测之外的视觉功能，例如安全隐患检测和对象识别/分类。
Veo Robotics：FreeMove 3D 保护系统
Veo Robotics 使用Altera FPGAs 为其 Veo FreeMove* 3D 保护系统启用，以实现灵活的人机协作。
入门
Agilex™ 5 FPGA 片上驱动器，带功能安全设计示例
此设计展示了使用 Agilex™ 5 SoC 器件实现 IEC 61508 SIL 2 和 ISO 13849 Cat 3 PLd 安全认证。该设计基于 TÜV Rheinland Cyclone V SoC FPGA Cat 3 PLd 和 SIL 2 安全概念。
Agilex® 7 FPGA 片上驱动设计示例
这款片上驱动器电机控制参考设计是 Agilex 7 设备上的一款集成驱动器系统。它演示了最多两个三相永磁同步电机 （PMSM） 或无刷直流 （BLDC） 电机的同步控制。该设计可以适应其他电机类型。
Agilex™ 7 FPGA 安全片上驱动器设计示例
此设计扩展了现有的 Agilex 7 器件芯片上驱动器设计示例。它包括一项安全功能，展示了 Agilex™ 7 SoC 器件如何根据 TÜV Rheinland 批准的 Cyclone V SoC FPGA安全概念实现 IEC 61508 SIL 2 或 ISO 13849 Cat 3 PL d 安全认证。
Cyclone® V 和 MAX® 10 FPGA 片上驱动设计示例
这种片上驱动器电机控制参考设计是单 Cyclone V SoC 或 MAX 10 FPGA上的集成驱动器系统。它实现了单轴和多轴矢量控制（FOC），最多同时控制四个永磁同步电动机。
机器视觉和人工智能
FPGA 可实现数据的直接采集、流水线式图像处理以及确定性和低延迟的人工智能部署。
机器视觉技术正在迅速发展，以实现更高的图像分辨率、更高的帧速率、新接口的采用和人工智能的采用。
用于机器视觉的摄像机和其他设备执行一系列任务，如图像信号处理 (ISP)、视频传输、格式转换和分析。随着摄像头传感器不断进行技术升级、人工智能和基于深度学习的视频分析的进步，Altera FPGAs下一代机器视觉摄像头、抓帧器和视觉控制器中扮演着关键角色：
- 灵活连接多种类型的图像传感器和 MV 系统设备。
- 快速处理以集成包含缺陷像素校正、gamma 校正、动态范围校正和降噪等技术的全图像传感器管道 （ISP）。
- 支持 AI 深度学习框架、模型和拓扑结构，以实施基于 FPGA 的卷积神经网络 (CNN) 推理加速器。
滨松集团：高性能工业摄像头
Hamamatsu 选择 Arria® 10 和 Cyclone® 10 FPGA 用于高性能 ORCA-Quest* 科学摄像头和新型 X 射线食品检测系统，是因为它们具有实时图像处理能力和高带宽接口。
Critical Link LLC: MityCAM
Critical Link LLC 将Altera FPGA AI 套件集成到其 MityCAM 相机评估套件中，用于具有 USB3 视觉接口的佳能 5MP 图像传感器。它还使用Arria® SoC FPGA在一个芯片中执行对象检测、图像处理工作负载和传感器/显示接口。
开始使用图像信号处理 (ISP) 设计示例
借助一系列 Altera FPGA IP 核创建您的高级摄像头产品。这些 IP 内核具有定制的实时、低延迟图像和视频处理功能，并且易于使用，具有丰富的编程接口 （API） 和标准接口，可实现即插即用流程，从而加快您的 ISP 产品上市时间。
智能制造
FPGA 能够无缝集成传感器、执行器和机器学习算法等各种组件和系统，从而促进智能制造环境中的智能决策、预测性维护和自适应控制。
电机和驱动器为无数的工业流程提供动力，包括生产、装配、包装、机器人、计算机数控 (CNC)、机器工具、泵和工业风机。这些电机驱动的系统占据工业能耗的 2/3 以上，因此节能运行对于工厂利润至关重要。
使用Altera FPGAs和 SoC FPGAs设计电机控制和运动控制系统，可通过以下优势显著降低总体拥有成本：
- 系统集成： 在单台设备上集成工业网络、功能安全、编码器和功率级接口以及数字信号处理 （DSP） 控制算法，减少了物料清单 （BOM） 成本、能耗和可靠性方面的挑战。
- 可扩展性能：在整个产品线上使用单个可扩展平台。借助更快速、更高级的确定性控制回路提升性能。
- 功能安全：使用符合机械指令 IEC61508 安全标准的设备和工具，减少达到合规所需的时间和精力。
可编程逻辑控制器 (PLC) 是一种用于控制工业流程自动化的工业计算机。PLC 是一种基于计算机的固态设备，其设计能够承受恶劣的工厂条件，并对不同的工业流程进行实时监控。
PLC 几乎广泛应用于所有工业流程，但目前的系统作为封闭系统，通常针对特定领域进行优化。随着工业 4.0 进一步推动网络多领域自动化，PLC 作为一种软件功能被集成到更大的计算平台（如边缘计算机）中，以实现工作负载整合。
FPGAs通常用于 I/O 扩展、工业以太网和现场总线通信设备，以实现 PLC 的确定性、低延迟并行计算。此外，FPGA用于功能安全，因为一些 PLC 用于安全关键型应用。英特尔及其合作伙伴提供各种 IP 内核以及安全认证的 SKU 和功能安全数据包。
英特尔和 TTTech 的 TSN 解决方案
IEEE 802.1 TSN 可混合和匹配来自不同供应商的工业硬件和软件解决方案，来提供实时确定性连接。
Altera 和 TTTech Industrial Automation AG 提供一款无前期许可费用、无单位版税报告要求，并且无延误协商的即购即用解决方案。
英特尔® FPGA 支持的 TTTech TSN IP 解决方案：
3/5 端口 10/100/1000 Mbit/s 交换端点
IEEE 802.1 AS、IEEE 802.1 CB、Qbv、Qbu、Qcc
Linux* 内核 4.14 LTS
- 直通、存储和转发
采用 Altera 和 Softing 的工业以太网解决方案
为了将传统工业以太网无缝集成到您的设计中，Altera and Softing Industrial Automation GmbH 提供了一款无前期许可费用、无单位版税报告要求，并且无延误协商的即购即用解决方案。
此解决方案包含 Profibus、Profinet、EtherCAT、EtherNet/IP 和 Modbus 协议。使用外部安全 CPLD 解锁在启动时加载至 FPGA 的协议 IP，跟踪许可过程。
Exor 嵌入式 SoM（模块系统）
Exor 为 TSN 和棕地协议提供基于Altera FPGA的生产可部署 SoM 和 RRK，这些 SoM 和 RRK 已在制造用例中得到验证，具有强大的质量和长生命周期支持。
ISO 13849-1 Cat.3 PLd
我们的“技术安全概念”说明了如何根据 ISO 13849-1 和 IEC 61508 SIL 2 标准实现 Cat. 3 PL d 等效风险降低，并通过了 TÜV Rheinland 的审核和批准。它以面向工业过程自动化和机械安全应用的 Cyclone® V SoC FPGA和外部安全逻辑 （ESL） 器件为例，展示了基于Altera SoC FPGA的系统的一种可能实现。
功能安全数据包 (FSDP)
利用工具和设备认证以及我们经认证的安全完整性 3 级 (SIL3) 功能安全数据包中的指引，开发人员可以缩短 IEC 61508 开发时间，并降低许多安全关键型工业应用中的认证风险。
此外，安全隔离设计流程保留了 FPGA 快速升级/漏洞修复的优势，同时减少了整个设计重新认证的必要。
NewTec 的 SafeFlex 安全参考主板
为了进一步减少客户在需要达到 SIL3 的 IEC 61508 认证和 IEC 13849 PLe Cat 4 的安全设计上的投入，Altera和 NewTec 合作开发了 SafeFlex 功能安全参考电路板。
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