Secondo quanto riportato dall’Osservatorio del Politecnico di Milano, in Italia il mercato dell’Internet of Things (IoT) ha registrato una crescita del 9%, a fronte di un fatturato di 9 miliardi di euro e di un totale di “155 milioni di oggetti connessi, 2,6 per abitante”.
I dati non sono rilevanti soltanto per quanto riguarda il mercato B2C, ma anche in merito a quello B2B, a fronte di una filiera produttiva in cui le iniziative smart factory sarebbero in forte ascesa. Sempre secondo l’Osservatorio milanese, “il 25% delle grandi aziende e il 22% delle medie imprese ha avviato almeno un progetto nell’ultimo anno, evidenziando una tendenza in aumento rispetto ai due anni precedenti.”
Dati che si commentano da soli ma che portano, allo stesso tempo, a fare una riflessione più ampia. Nell’era dell’Industrial Internet of Things, infatti, i dispositivi sono sempre meno di matrice standard, non si limitano più a eseguire funzioni predefinite. Emergono per le capacità superiori di comunicazione, apprendimento, reazione in tempo reale e integrazione in ecosistemi complessi.
Ciò implica parametri nuovi nella componentistica elettronica, ma soprattutto più dinamici. Il risultato è una progettazione di soluzioni hardware e software su misura: il cuore pulsante dell’innovazione.
Oggi vi raccontiamo qualcosa di più su tale argomento focalizzandoci su un aspetto cruciale ma ciononostante non pienamente valorizzato, ovvero la sinergia tra FPGA (Field Programmable Gate Array) e firmware embedded software.
Per chi poi desiderasse approfondire, è possibile trovare ulteriori informazioni sul sito Vt100.srl, che vede al centro le soluzioni sviluppate da una realtà italiana altamente specializzata. VT100 è infatti artefice di un approccio integrato nella progettazione elettronica in grado di abilitare tecnologie IIoT complesse, capaci di rispondere in maniera ottimale a parametri di mercato ogni anno più esigenti.
Le sfide attuali dell’Industrial Internet of Things
Alla base dell’IIoT o Internet of Things Industriale o ancora Industrial Internet of Things – queste le denominazioni con cui è più conosciuto – troviamo una connessione smart, e dunque intelligente, di dispositivi, sistemi e macchinari tramite sensori avanzati e reti digitali.
L’intento non è soltanto quello di generare connessione, ma di farlo in modo reale e in maniera efficiente, scalabile e sicura. Ecco una panoramica delle sfide attuali che l’IIoT è chiamato a soddisfare:
- Elaborazione locale per garantire un’autonomia operativa superiore, anche in assenza di connessione continua. Qualcosa che risulta fattibile grazie all’integrazione della tecnologia di edge computing, definita da Microsoft nel modo seguente: “l’edge computing consente ai dispositivi in posizioni remote di elaborare i dati nel “perimetro” della rete, dal dispositivo o da un server locale. E quando i dati devono essere elaborati nel data center centrale, vengono trasmessi solo i dati più importanti, riducendo al minimo la latenza”.
- Maggiore resistenza a condizioni critiche, come sbalzi di temperatura, vibrazioni o umidità elevata.
- Maggiori standard di sicurezza, un fattore conseguito in maniera sinergica e integrata. Ciò rappresenta un valore aggiunto in tutti quei contesti dove il rischio di attacchi informatici si rivela più alto, comportando la necessità di adottare misure di cybersecurity importanti, onde evitare che tale elemento possa impattare sulla produzione.
- Interoperabilità tra dispositivi eterogenei. Un valore aggiunto tipico dell’Industrial Internet of Thing nonché quello che ha contribuito di più alla sua diffusione. Si assiste infatti a dispositivi che comunicano attraverso protocolli diversi.
- Scalabilità ai massimi livelli. Le soluzioni dell’IIoT sono pensate per adattarsi all’evoluzione del sistema produttivo e alla crescita aziendale. Questo si verifica maggiormente nel momento in cui le imprese optano per una progettazione su misura delle componenti elettroniche.
Il ruolo della programmazione FPGA e dei firmware embedded software nell’IIoT
Alla luce di quanto detto fino a questo momento è facile intuire come, a fronte di queste richieste, le soluzioni tradizionali difficilmente siano in grado di garantire prestazioni affidabili. Da qui la necessità di dispositivi altamente configurabili, capaci di adempiere a compiti specifici, scalabili e con un’alta capacità di aggiornamento – e dunque di adattamento – nel tempo.
È in questo contesto che entrano in gioco la programmazione FPGA e lo sviluppo di software firmware embedded. Ma di cosa si tratta? Vediamolo insieme.
Cosa si intende per FPGA
Per FPGA – acronimo di Field Programmable Gate Array – si intendono dei dispositivi hardware programmabili che danno modo di conseguire delle logiche digitali personalizzate.
Diversamente dai microcontrollori standard, che eseguono istruzioni software in sequenza, le FPGA consentono di riconfigurare completamente l’hardware interno.
Il ruolo dei firmware embedded software
Se le FPGA rappresentano l’hardware programmabile, il firmware embedded è ciò che ne regola le azioni. Funge quindi da ponte tra funzionalità elettroniche e risposte operative.
Questa categoria di software è predisposta per lavorare a stretto contatto con l’hardware – ed è dunque dedicata – e viene avviata, nella maggior parte dei casi, durante l’accensione del macchinario, essendo salvata in memoria non volatile (come quella Flash).
Il valore aggiunto di una progettazione su misura
La sinergia di una progettazione tailor made che vede al centro FPGA e firmware personalizzati presenta molteplici vantaggi, assicurando un’operatività elevata specialmente per i sistemi di controllo in real time e un’adattabilità a 360°: questo grazie al fatto che le FPGA si prestano a essere integrate direttamente nella macchina.
Il connubio con programmi firmware embedded dedicati garantisce standard di sicurezza dei dati superiori, a fronte di un coordinamento ottimale di funzioni multiple all’interno dell’ecosistema produttivo.
Il risultato è un’ottimizzazione delle risorse e dei passaggi della supply chain, una riduzione considerevole dei consumi energetici e un’integrazione ottimale con i sistemi già esistenti. Quest’ultimo aspetto viene implementato anche in chiave futura, vista la semplicità superiore in termini di aggiornamento delle nuove tecnologie.
