智能互联网为工业设计带来新的设计思考（新一代推行的智能制造、工业互联网和以前纯）

为了跟上工业4.0的快速发展，工业物联网系统开发商需要依靠智能、安全、互联的设备来实现工厂和楼宇自动化。特别是，电机是当今工厂和自动化过程的基石，电机控制设备已成为自动化市场的重要组成部分。

多轴工业驱动器、基于以太网的时间敏感网络(TSN) 通信和工业自动化控制系统(IACS) 安全是自动化应用的关键技术。这些工业应用具有复杂的电机驱动、通信和安全要求，如果没有优化的处理平台，应用开发可能会很困难。智能工业物联网(IIoT) 系统必须与用户和其他设备进行通信、共享数据和交互，并安全地处理所有这些任务。

为了满足这些工业4.0应用的需求，恩智浦宣布推出i.MX RT工业驱动程序开发平台，使系统设计人员能够在单一综合平台上开发和测试工业用例，在采用安全设计的同时加快上市时间方法。恩智浦的i.MX RT 工业驱动程序开发平台提供全面的模块化解决方案，汇集多项关键技术，重新定义下一代安全IIoT 设备，推动向真正智能工厂的转型。

该平台旨在简化IIoT 开发，支持多轴电机控制、确定性TSN 通信、人机界面(HMI)、机器对机器(M2M) 接口以及工业4.0 所需的网络弹性工业安全。目标应用包括机械臂、移动工业机器人、3D 打印机、电机驱动器、多轴机械以及交流和伺服驱动器。虽然该平台针对工业应用进行了优化，但它也可用于楼宇自动化（例如HVAC 和电梯/自动扶梯电机控制）以及消费应用（例如白色家电，即带有电机的大型电器，包括冰箱、洗衣机）机和烘干机）。

i.MX RT工业驱动开发平台简介

恩智浦将最新的工业4.0技术集成到全面的硬件和软件平台中，帮助开发智能、安全的工业物联网应用。灵活、模块化的i.MX RT 工业驱动程序开发平台支持多电机控制和确定性TSN 通信，同时为符合标准的工业网络安全奠定坚实的基础。该平台硬件基于i.MX RT1170 交叉MCU 系列和EdgeLock SE05x 安全元件构建。

利用工业级i.MX RT1170 交叉MCU 的800 MHz 性能，展示了i.MX RT1170 MCU 同时控制四个永磁同步电机(PMSM) 的能力。除了处理先进的电机控制算法外，i.MX RT1170 器件还具有备用带宽来支持显示器、确定性以太网TSN、数据记录、故障检测以及将通过ISA/IEC 62443-4 SL3 标准认证的安全方法。该平台与板载EdgeLock SE05x 安全元件一起提供了即用型多板解决方案，可加速当今工业应用的评估和验证。

灵活的多板方法

该工业驱动开发平台由三块主板组成：集成单个i.MX RT1170跨界MCU器件的子卡、用作子卡扩展外围板的数字板以及可处理200W输出功率以控制传感器的数字板用于无传感器电机的功率级电路板。根据应用规范，开发人员可以向系统添加一到四个功率级板，这为独特的设计要求提供了更大的灵活性。

让我们仔细看看您可以使用此开发平台探索的一些关键特性和功能：

多轴电机控制

工厂车间多轴系统的典型方法是使用通过实时通信协议连接的多个单电机驱动器。最新的平台为多轴应用提供了更有效的方法。使用单个MCU 设备控制四个电机有助于减少工厂自动化应用所需的驱动器、电缆和网络组件的数量。该平台演示并提供有关使用MCU 外设和栅极驱动器进行单、双、三或四电机控制的指导。

工业确定性通信

如今，工业设备很少以独立模式（即不连接到网络）进行部署。确定性通信对于支持向工业4.0 的演进至关重要，而以太网TSN 正在成为这种通信的支柱。对于终端节点设备，尤其是那些控制电机等执行器的设备，支持TSN 并与运营技术(OT) 网络无缝集成是一项关键要求。

故障检测

现场的每台工业设备都应该能够检测各种系统故障并做出反应。由于电流尖峰、异常电压、高温或来自其他传感器的外部信号，这些设备必须能够进入故障安全模式，直到故障得到纠正。该功能包含在工业驱动开发平台中，该平台在其综合软件架构中利用即时中断服务。

数据记录

生产数据、用户访问、警报、错误和故障对于监控、分析和审核工厂或建筑物的正常运行非常重要。对于需要确定如何使工业系统保持最佳状态的现场工程师来说，全面的日志记录是一项关键功能。这个工业驱动的开发平台可以为开发人员在工业物联网设备中设计和集成自己的数据记录子系统提供参考点。

远程监控

物联网革命为我们带来了超互联的家庭、建筑和工厂。从完整的“数字孪生”到SCADA 系统，大多数传输的数据都具有监控目的。只有确保对现场物联网设备进行可靠的远程监控，才能实现这些示例。 i.MX RT工业驱动程序开发平台指导开发人员如何在终端设备和监控系统（例如笔记本电脑、服务器或其他现场设备）之间建立安全通道。

安全的用户交互

工业设备只能与受信任的用户或其他设备进行交互。这个工业驱动的开发平台利用恩智浦的安全设计方法来实施管理关键基础设施的工厂所需的安全策略。该平台仅在经过适当的身份验证和验证后才支持受信任的用户和机器对机器的交互。该平台演示了设计人员如何利用凭证配置来实现此功能。

网络弹性工业安全

虽然为网络物理攻击做好准备是一项必要的策略，但同样重要的是要了解，如果攻击成功，受影响的IIoT 设备可以恢复到之前的受信任状态。这就是网络弹性的原则。该工业驱动程序开发平台集成了嵌入式EdgeLock SE05x 安全元件，使设备能够检测其是否受到损害（例如，恶意代码注入），然后自动启动到可信映像，确保删除不受信任的代码，从而实现网络弹性。

ISA/IEC 62443-4 参考

i.MX RT工业驱动程序开发平台提供有意义的指导和帮助信息，帮助开发人员轻松完成恩智浦产品的工业安全认证流程。虽然该平台为ISA/IEC 62443-4-1/2 合规性提供了宝贵的参考，但目前尚未为其最终产品授予自动认证。恩智浦计划在2022 年底之前为该平台获得IEC 62443-4-1/2 认证。

i.MX RT工业驱动开发平台系统图

核心平台技术

i.MX RT工业驱动程序开发平台为开发人员提供了创建智能、安全和互联工业设备所需的基本技术。该开发板支持以下NXP 技术：

i.MX RT1170 交叉MCU 系列：该MCU 系列是EdgeVerse 边缘计算平台的一部分，采用双核架构，结合了Arm Cortex-M7 和Cortex-M4 内核，可实现实时功能和卓越的MCU 可用性，以及物有所值。

NAFE 的下一代模拟前端(AFE) 平台具有软件可配置的模拟输入，适用于高精度数据采集和状态监测系统

PF5020：多通道PMIC，专为高性能工业和汽车应用而设计，具有集成功能安全选项。

GD3000：场效应晶体管(FET) 预驱动器，设计用于三相12-48V 电机控制。

TJA115x：具有硬件防火墙、入侵检测和入侵防御支持的CAN 收发器为CAN 网络上的分层安全性提供基于硬件的非加密基础。

TJA146x：具有待机模式的CAN 信号增强收发器，适用于5 Mbps 的CAN FD 通信。

PN7462 NFC 读卡器：NFC Cortex-M0 是一款多功能一体化MCU，具有用于访问控制的可选接触接口。

EdgeLock SE05x：经过认证的EdgeLock 安全元件系列，具有扩展加密功能，适用于多行业物联网用例。

简化工业设计流程

今年下半年，恩智浦将推出工业驱动开发板，并通过恩智浦分销渠道进行销售。该应用程序包包括示例代码和设计文件，以及全面的技术文档。

审稿编辑：郭婷