无论是工厂还是海上钻井平台，对于连接能力和先进功能的需求都日趋增长。卓越的实时软件系统以及强有力的处理器都要派上用场。
当Sumiya Donna Imam接管飞思卡尔半导体工业市场开发经理的时候，她告诉Control Engineering自己工作的第一个任务就是工业控制系统的开发者怎样驱动嵌入式系统的发展。我们邀请她做了一个专门的报告来阐述她的研究。
工业控制应用一度被认为相对它们的需求是唯一的－需求习惯、专利、针对极端、腐蚀甚至有时有爆炸的条件下的稳健性和可靠性而设计的复杂冗余系统。而这些行业现在都倾向于开放，随时供货，技术逐渐公开，这样做不仅有利于简化管理和监控运营过程，而且还可以应用于特殊情况。
现在，机器生产商们希望每一台电子设备都可以轻松安全的连入网络，具有足够的柔性可以及时高效的接入，并且节点数降到最低。这种对于无缝互操作性的需求给工业控制应用带来了以下变化：
■ 从8位转变为32位架构，
■ 以太网无处不在，以及
■ 商业现货 (COTS)硬件。
跨越16位
尽管外围设备、低价格以及电力需求仍然保证8位架构的出货量维持在一个很高的水平
诸如运动控制这样的高性能、高准确度、高速的模拟和数字测量、采样和信号处理应用，只是开发人员跨越16位直接转向32位架构的一部分原因。首先，他们看到低端32位处理器和16位处理器的价格差异很小，而且他们还要考核整个转化过程的总收益。
在要求耗电量低、并且需要大量传感器的场合，多个8位处理器的设计可以满足对于处理器耗能的需求。然而，这种设计只有在需要交换的信息量很少的情况下才可以运行的很好。
确定性的和高频沟通、以及高性能的要求，就使32位处理器显得更具吸引力。32位的处理器可以高效率运行协议栈，这也是促进转变的一个因素。这些栈需要大型的硅引脚和可编程门阵列（FPGA）的柔性，在一台设备里安装一个32位处理器就可以处理这些命令。对于那些必须执行复杂控制功能、驱动人机界面以及面向任务管理运行实时系统的场合，32位处理器同样优势巨大。
以太网的连通性解决问题
以太网作为一种沟通和监控的连接方法，对于包含模拟和数字设备的混合控制系统来说，已经不再只是一种新奇的解决方案或是发展趋势。从90年代开始，它的应用就已经变得很普遍。对于工业网络，以太网已经是最主要的物理层标准。以太网凭借着全球通用、接入方便、宽带和开放标准，允许控制设备供应商满足以软件为中心以及可远程连接用户的高可重配系统的需求。
基于现存的以太网，I/O设备（比如传感器、阀门或者固定中转设备）和隶属设备对于更高水平处理的要求，催生了用于数据传输的更大带宽以及和更高网络层次的连通性。
绝大多数的供应商都同意，工业领域的客户总是有危险的环境－包括随时改变的温度、电磁和射线干扰和振动－需要定制的单机解决方案，于是完全倾向于使用以太网。
仅仅是以太网线缆并不能进行通讯；TCP和IP协议确保了我们在家或者是办公室里网络的连通性。然而，这些协议并不能解决工业设备用户的特殊需要。为了确保任务可以完成、数据可以准时传递、以及故障可以及时修复，“确定性”就成为工业协议提供的一个必要元素。
过去，很多制造商依赖于专利化的“自产”协议来解决独特的工业问题。因此，今天遗留下来的协议或者诸如PROFIBUS、CAN这样的现场总线仍然很普遍甚至应用还在增长，这是因为它们已经经过了实践检验，并且被市场上的很多产品所支持。
基于遗留现场总线的产品并不能阻止系统集成商认识到高速机器网络的好处，也不妨碍他们看到提升现有以太网软硬件以针对工业设备的配置、连接和控制确定应用层协议的能力。不可避免的，集成商们要求控制元件同诸如Ethernet/IP、Ethernet Powerlink（EPL）以及时间同步协议（IEEE 1588）这样的以太网协议兼容。以太网系统和现场总线系统的互通也是应对这一趋势的权宜之计。
PROFIBUS在全球的安装超过1500万台，是世界领先的现场总线。它的设计终止了点对点的连线，帮助降低了网络安装成本和应用的复杂性。这些应用包括工厂自动化、安全设备、电动机和运动控制。
现场总线对于线缆和摆放错误更为敏感，一般的传输方法（比如RS-485）限制一个PROFIBUS段的设备数量最多为32台。像PROFIBUS这样的现场总线正在受到EPL之类的以太网协议的挑战，因为它们需要所有传统的以太网硬件和软件来配置、连入和控制工业设备。以太网则是高速和宽带通讯的康庄大道。
E
对于那些要求数据传输要求很高要控制在几微秒、以及微妙级以下的时间同步场合，EPL是很合适的。它是一种SW应用，同所有的以太网硬件和传输控制协议（TCP）/IP协议套件向兼容。
当前的应用已经达到每个循环100ms的水平，时间偏差（Jitter）低于1ms，这可以满足对于实时性和确定性的最高要求。
通过在实时域和非实时域使用IP为基础的协议，EPL的无缝通讯深入到传感器和起动器的层级。使用一台专门路由器分离了实时和非实时域，确保了所有部分的安全性。
尽管EPL正在推广，并且在像PROFIBUS一样被接受，EPL的主要优势却在于它的应用界面可以CANopen方案确定的机制中，所以它可以连入CANopen或者与其整合。这就为用户提供了更多的技术资源和更多的独立于供应商的系统设计。
现货硬件使转变更容易
当系统工程师试图去享受32位机带来的高性能的时候，几种设计复杂性就出现。能源消耗、针的兼容性、工具转换以及额外的负责编程是罪魁祸首的几大原因
这就引出了工业市场变化所需的第三个主要驱动力－向现货硬件和通讯栈进发。值得注意的是，商业现货最主要的用户之一是航天和国防工业。这一趋势在其他的工业垂直行业中也明显。诸如像PCI工业计算机制造商组织（PICMG）这样的协会在发展，它有450个公司成员，来协同开发针对高性能工业应用的COM Express这样的开放产品，这种趋势日益明显。
现货硬件相对低廉的价格，以及用户降低设计周期时间的需要，促成了8位向32位架构的转化。同时，不需要奢侈的认证和遵循标准也是出现这一趋势的原因。更重要的是，它允许设计者花更多的时间在强化特性和功能，或者降低最终产品的成本上。同现货硬件一样，预配置、检验和接入软件协议栈的增长也得益于广大的客户。
定制化和专利性的硬件及软件解决方案，一旦被供应商当作市场优势，就不再满足用户对于柔性和设备间互操作性的要求。开发和维护独特的软硬件平台所需的成本要高于升级和重用现货协议栈的成本。
飞思卡尔半导体早就认识到了这样一个趋势：仅仅依靠硅已经不能再将系统设计人员吸引到复杂的下一代网络工业设备和系统。为了满足工程师们对高性能、确定的实时解决方案日益增长的需求，飞思卡尔在领先硬件和软件解决方案提供商的协作下，发布了全面的生产准备开发平台MPC8360E-RDK。这个平台顺应了当前驱动工业市场的三个趋势。具有预整合、预测试和应用准备的功能，系统基于MPC8360E，其中处理器包含PowerQUICC II Pro产品族的全功能QUICC引擎，最高速度达到500MHz，使用e300内核的话则可以达到667 MHz。
QUICC引擎可以在一台设备上支持大量网络协议，它的可编程微码允许未来对类似FPGA之类的协议进行修改，提供比专门应用整合电路方法给大的灵活性。它还可以通过优化处理器功能将中心处理器从通讯和协议交换中解放出来。
同步性
IEEE 1588-2002是网络测量和控制系统的精确时钟同步协议。它用来使具有不同的内在准确度、分辨度以及稳定等级的系统时钟同步，以获得整个系统在亚微码级别的同步准确性。同标准不同，它可以使网络中的结点包括传感器、起动器以及电力转换器同步，并且占用的网络和本地时钟资源最少，这就使安装方便、基本不需要维护的简单系统成为可能。
