施耐德公司2019年6月份推出了M262 PLC ，這是一款適用于物聯網高性能邏輯與運動控制器，
施耐德公司的PLC被人的感覺是網路介面比較豐富，這幾年 創新的腳步快一點，M262同樣是如此，它的最左邊是2個獨立的以太網網口，網路支持EtherNet/IP和Modbus TCP，網口1速度是100Mbit/s，同時支持實時運動控制總線(支持EtherNet/IP 和 Sercos在同一電纜中運行)，網口2速度為1Gbit/s，支持徑訓鏈連接和RSTP環網，而徑訓鏈介面在物理上是兩個以太網口實作的，所以實際上需要三個以太網口，
M262的主模塊上帶有了運動編碼器和高速IO，
M262又被稱為工業物聯網PLC，因為它具有嵌入式直接云平臺接入和加密通信協議，翻譯過來的意思就是M262的以太網口支持云協議（MQTT、HTTP、JSON、OPC UA）和網路安全加密（TLS），可以直接和云平臺相連接，這樣設備就可以通過控制器直接上云，
在這里就不多寫M262 的細節了，免得小編認為我在幫忙推銷產品，畢竟這類產品也太多了，我并沒有過分地關注它，
驚喜的發現
讓我關注它的是一位網友拆解了M262 （詳見”施耐德PLC內部拆解，果然厲害” 一文），滿足了我這個工程師的八卦心理，
讓我驚喜的是從這篇文章中發現，M262 居然采用了Xilinx 公司的ZYNQ 7000 芯片！
這段時間我一直在糾結高端控制器應該使用什么樣的MCU 芯片，在這之前，我也拆解過一些PLC，給我的印象它們大多是PLC廠商專門定制的CPU為主，也有一些廠商使用NXP 的MCU，這是我第一次看到在PLC 中使用Xillinx 公司的ZYNQ，
嵌入式MCU 的選擇
作為小型的工業控制設備制造廠商，通常沒有足夠的技術和資金實力開發專用芯片，況且現代SOC 芯片越來越復雜，開發的周期長，即便是PLC 大廠要能夠快速地產品迭代，也無法自己開發，因此，使用專業半導體廠商設計的通用MCU 成為主流，現階段可以選擇的適合工業控制領域的MCU廠商也并不多，主要包括了TI，ST，NXP，Microchip以及日本的瑞薩公司，它們的產品普遍使用ARM 內核，主要包括了Cortex-M 系列和Cortex-A 系列產品，在筆者看來，低端產品可能使用STM32 系列為主，目前已經達到1GHz 主頻的H7 系列，以及H7/M4 雙核芯片，在Cortex-A 系列，以NXP的i.mx 系列產品，目前已經出現了雙核，4核甚至更多核的MCU，比如i.mx8有兩個cortex-A72,4 個cortex-A53 核兩個cortex-M4F ，
而NXP 的Layerscape系列產品出現了LS2088 具有8核Cortex-A74 64bit ARM內核，而且以網路為擅長，
microchip和日本瑞薩的MCU 具有許多工業控制介面核軟體支持，在專用控制器中應用廣泛，
目前國產MCU停留在專用MCU（手機，影像監控，電表計費等）以及替代ST 公司產品的階段，以ARM 核為主，少數采用RISC-V核mips 內核，比如瑞芯微，全志的產品主要面向視頻監控，人臉識別等應用領域，也有人用來做工業網關，控制器的應用，
通用MCU 的困惑
使用通用MCU 開發工業控制器存在如下困惑：
外圍電路無法滿足應用的需要
在許多場合，我們與其說是在選擇MCU，還不如說是在選擇外圍介面，但是這樣的選擇是很麻煩的，特別是許多的外圍電路的引腳都是復用的，要選擇完全符合應用需要的MCU 相當困難
擴展外圍介面困難
同樣地，如果要擴展外圍介面電路，比如，從一個以太網口擴展為2個以太網口更加困難，有時不得不重新選擇不同廠商的MCU，硬體修改起來相對還比較簡單，而軟體就可能從頭開始去熟悉，花費的精力很大，
硬體邏輯無法保護，
想必大家都有這樣的感受，選擇通用MCU難以保護產品的知識產權，仍然有一些聰明的家伙從事破解軟體的事情，
為什么選擇ZYNQ
當看到施耐德的M262中選擇xillinx的ZYNQ，感徑訓然開朗，在PLC 控制器中使用ZYNQ 是非常合理，
通俗地講ZYNQ 芯片是在原來FPGA 芯片中增加了一個硬核的MCU，或者說是在MCU 在增加了一個功能強大的FPGA，這種FPGA+MCU的芯片帶來的優勢是明顯的，
1 可以使用FPGA 構建IO外圍電路，比如構建多個以太網介面，或者SPI，PWM介面，
我們不再擔心標準外圍電路不夠的問題
2 可以使用第三方設計的IP核在FPGA 中實作，比如EtherCAT介面，海德漢EnDat2.2 編碼器介面等等，
3 自行設計具有知識產權的IP核，比如數字濾波，特殊的通信介面，控制演算法的等等，現在甚至可以將Matlab/Simulink ，Labview 的演算法直接產生HDL、verlog 語言，經過vivado 的編譯之后下載到ZYNQ 中的FPGA 中運行，
4 ZYNQ 中包含了cortex-A級別的應用處理器，可以跑Linux 作業系統，而在施耐德M262 中跑的的高大上的Vxworks RTOS，小型公司可以采用Linux + Xenomai的方案，國產RT-Thread OS 也開始支持ZYNQ，不過沒有使用過，不知道是否成熟，
在PLC 中使用ZYNQ 芯片能夠滿足PLC 對高速控制介面的硬體實作，原本需要額外的FPGA 芯片來完成，采用ZYNQ減少了MCU與外接FPGA 之間的連線，增加它們之間的帶寬，也減少了PCB 的面積，畢竟PLC 對體積是有要求的，
加快了產品的系列化設計和迭代速度，某些功能只需要更改ZYNQ中的控制邏輯和軟體就可以實作不同的介面，協議和控制邏輯，
這些特性都是通用MCU 無法比擬的，
ZYNQ的問題也是明顯的
1 價格比通用MCU貴
2 ZYNQ 要比通用MCU 更復雜，開發難度有所增加
ZYNQ 產品
適合控制領域的ZYNQ 產品包括了兩大系列
-Zynq-7000 SoC
-Zynq UltraScale+ MPSoC
相比之下，ZYNQ 7000 更具備成本優勢，而且為了實作硬實時性能，使用7020 雙核產品更加合適，
其它使用ZYNQ 的產品
其它公司也開始使用ZYNQ ，比如NI 的cRIO,roboRIO 都是采用了ZYNQ
據說菲尼克斯的PLC Next 也是采用了ZYNQ，看來自動控制行業使用ZYNQ 是趨勢
結束語
在PLC 等控制設備中使用ZYNQ芯片是非常合理的，只是這顆芯片目前還有點貴，順便介紹一本書《The ZYNQ Book》，好像有中譯本，新的一年，讓我們一起來玩玩ZYNQ 吧！
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