Atualização remota em sistemas embarcados baseados em FPGAs

Abstract

No contexto da indústria 4.0, no qual se tem a aplicação de tecnologias avançadas envolvendo automação, inteligência artificial e análise de dados, cada vez mais, as indústrias têm demandado por soluções que aumentem o desempenho de seus processos produtivos, a fim de se destacar em um mercado mais competitivo. Visando ampliar a lucratividade e melhorar a eficiência dos processos, as empresas têm adotado tecnologias avançadas como FPGAs em seus produtos. Essas tecnologias oferecem maior flexibilidade de projeto, alto poder computacional e reduzem o tempo de lançamento dos produtos no mercado. No entanto, é imprescindível uma infraestrutura integrada, que possibilite a atualização remota para corrigir falhas ou otimizar os sistemas computacionais destes produtos, visto que fornecer suporte de atualização in loco se torna impraticável para produtos vendidos em larga escala. Assim, o desenvolvimento de uma arquitetura que viabilize a atualização de sistemas baseados em FPGAs é importante tanto para manter os produtos sempre atualizados com hardwares/softwares mais eficientes e robustos, quanto para reduzir custos associados ao envio de técnicos apenas para este fim. Considerando que os sistemas com FPGAs são normalmente programados utilizando um gravador com acesso físico à interface de comunicação JTAG, o presente trabalho de conclusão de curso destina-se ao projeto, desenvolvimento e implementação de uma solução capaz de oferecer uma infraestrutura que viabilize a atualização remota de sistemas eletrônicos que utilizam FPGAs através de uma interface de comunicação personalizada, com suporte ao protocolo TCP/IP. Para o desenvolvimento deste projeto, foram escolhidos FPGA e os softwares de desenvolvimento da empresa Altera. Além do projeto da arquitetura, também foi construído um protótipo da aplicação, permitindo a demonstração do funcionamento do sistema e sua conexão com um servidor remoto, para demonstrar o funcionamento da atualização remota dos módulos eletrônicos contendo FPGAs. Durante os testes de bancada realizados, foi obtido um tempo de gravação similar aos métodos convencionais, que não oferecem o benefício de uma gravação simultânea e remota.