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BEIJER ELECTRONICS É esta a altura apropriada para escolher HMI baseados no Windows CE? A convergência das tecnologias baseadas no computador e na automação está rapidamente a tornar-se uma realidade no mundo do controlo industrial. A linha fronteiriça que as separa é cada vez mais ténue à medida que os clientes solicitam sistemas de maior acessibilidade e maior interacção entre os dispositivos de hardware e software. Mas é esta acessibilidade a melhor solução? Tommy Håkansson, Gestor Técnico da Beijer Electronics que é líder mundial no fornecimento de HMI, avalia a importância da utilização do Windows CE da Microsoft. Até há poucos anos, Beijer Electronics oferecia aos seus clientes unicamente HMI baseados em sistemas de operação Real-time feitos de acordo com as necessiadades (ver nota no final do artigo). Contudo, têm continuamente monitorizado as novas tecnologias e esperado pela altura apropriada para oferecer às actuais e futuras demandas dos clientes, uma solução segura, eficaz e a custo eficiente. Com a chegada do novo sistema operacional do Windows CE (frequentemente chamado CE.NET), e processadores que maximizam o seu desempenho, esta é a altura de oferecer propostos de maior acessibilidade de HMI. Neste momento, Beijer Electronics expandiu o portfolio dos seus produtos e criou os novos terminais da série EXTER na plataforma operacional do Windows CE.NET.
Figura 1
O Windows CE não é tão vulnerável a ataques externos como um sistema baseado no PC
ACESSIBILIDADE, CONFIANÇA E VULNERABILIDADE Uma das maiores vantagens de um sistema operativo baseado num desktop normal de um de um PC é a sua acessibilidade, mas isto subjuga-se à sua vulnerabilidade ao abuso e à confiança de funcionar sem falsos problemas. Um sistema operacional adaptado ao tempo real, virtualmente, não tem abertura, mas é extremamente seguro e virtualmente invulnerável a acessos não autorizados. O meio termo para isto é a utilização do Windows CE. Não é tão aberto/acessível como um sistema baseado num PC, mas tem uma maior segurança e é certamante menos vulnerável a ataques externos. Antes de explicar as razões que conduzem à escolha de CE.NET, o me-
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lhor é clarificar alguns pontos que explicam em quê e como consistem os elementos internos do HMI, permitindo uma fácil compreensão das vantagens e desvantagens da utilização do sistema operativo de HMIs baseados no Windows CE.
HARDWARE, O SISTEMA OPERATIVO E A APLICAÇÃO Qualquer dispositivo de um CPU consiste basicamente em três elementos principais. O primeiro é o Hardware, que é composto pelo processador, memória, I/O e outros componentes electrónicos. O segundo elemento é o “Sistema Operativo” que gere o acesso a hardware, o controlo sobre o software de aplicação (load/start/stop), o armazenamento de ficheiros e ainda fornece um programa de aplicação interface (API) para quem desenvolve a aplicação. O terceiro e último elemento é a “Aplicação”, que é o software que desempenha as tarefas do utilizador. Os engenheiros do projecto da Beijer Electronics, quando iniciaram o desenvolvimento do novo conceito da série EXTER, analisaram todas as opções de sistemas operacionais presentes e ainda por chegar, tais como Microsoft (vários), Linux, QnX, VXworks e mesmo o sistema operativo asiático, Tron. Inclusive analisaram novos sistemas operacionais horizontais como o Windows Mobile, o qual lidera certas aplicações. Contudo, Figura 2 Os terminais da EXTER oferecem Ethernet 10/100 inperceberam que este não cumpria todos tegrada, RS232, RS422/485, os requisitos para o uso em sistemas de entrada de USB e Compact Flash-slot. consumidor inteligentes.
SOBRE OS SISTEMAS OPERACIONAIS LINUX E EMBEDDED XP Uma das razões pela qual foi escolhido o Windows CE.NET foi a sua flexilbilidade no tamanho do footprint. O footprint dita a quantidade de memória física que o dispositivo de hospedagem necessita para armazenar e executar o sistema operativo. Sendo assim, com um grande footprint, pode haver efeitos significativos a nível do preço de produção. Por exemplo, o Windows XP-Embedded requer normalmente 4 vezes mais memória para a sua instalação do que o Windows CE.NET. Foi considerada ainda a
terminais ao mesmo tempo do HMI API (browsers de Internet, etc.) CE.NET ainda permite um alto nível de integração de software através da utilização de serviços Web NET Compact Framework e XML. Estes serviços não se encontravam disponíveis em versões anteriores do Windows CE, e introduzem o CE numa era completamente nova ao nível de facilidade de utilização e comunicação. Estes serviços web são pequenas e discretas aplicações base de software que se ligam umas às outras no dispositivo, a outros dispositivos e a grandes aplicações na Internet. Estes blocos fornecem verdadeiro acesso aos novos terminais da série EXTER e permite-lhes ser utilizados para transferências de informação tipo PC.
mercado. Por isso, os HMI da série EXTER, puderam ser produzidos e testados de forma mais rápida. Dado que um processador RISC requer menos transistores do que processadores SISC, isto também significa que são de tamanho muito inferior. Esta redução no tamanho conduz à necessidade de menos potência, à não refrigeração do CPU, e por isso, produzem menor ruído. Uma vez que o CPU não requer sistema de refrigeração, não existem vibrações nos circuitos principais. Ao não ter partes movíveis, também fornece uma mediçaõ de Mean Time Between Failures (MTBF) muito alta, e ao contrario dos CPU com sistema de refrigeração, o pó não é sugado para o HMI, evitando assim que se deposite nos componentes (dépositos de pó em componentes podem causar excessos de calor e reduzir eficiência e a durablidade dos mesmos).
QUAL O COMPUTADOR PARA EXECUTAR O WINDOWS CE.NET? Outra decisão que os engenheiros tiveram de enfrentar enquanto projectavam o novo HMI foi qual o processador que seria melhor para executar a plataforma operacional escolhida. O Windows CE pode ser construído para a sua utilização em 4 diferentes tipos de arquitecturas de CPU. O software compilado por uma arquitectura de CPU não pode executar-se noutro sem recompilação prévia, por isso a decisão do CPU no qual iria utilizar-se era crítica. Arquitecturas MIPS de CPUS foram consideradas. As MIPS ofereciam uma plataforma de hardware extremamente segura, mas não maximizavam o potencial do CE.NET. Após inúmeras analises, foi escolhido, como cérebro para os novos terminais da EXTER, um CPU 300 MHz 32bit XScale de elevado desempenho da Intel.
O SISTEMA DE GUARDAR FICHEIROS GARANTE A INTEGRIDADE DOS DADOS A utilização de processadores XScale ARM da Intel permite que os HMI da EXTER ofereçam um sistema de ficheiros totalmente seguro ao utilizar PSM (Intel’s Persistent Storage Manager). PSM integra Figura 4 O PSM da Intel garante que os ficheiros e os dados do funções de armazenamento de ficheiros sistema não se perdem e códigos num único chip flash, fornemesmo quando falha a energia enquanto são cendo rápido acesso e garantindo que os introduzidos ficheiros e os dados do sistema não se perdem mesmo quando falha a energia enquanto são introduzidos. PSM também significa que o HMI pode ser desligado imediatamente, não precisando o operador de esperar enquanto o sistema encerra. Isto poupa valioso tempo de produção e melhora a confiança no geral de todo o processo.
SOBRE OS CUSTOS DE LICENÇA
Figura 3
A Beijer Electronics escolheu o CPU XScale da Intel como cérebro dos novos terminais da EXTER
Os processadores XScale são uma gama de CPUs Reduced Instruction Set Computer (RISC). XScale é um processador Advanced RISC Machines (ARM) com algumas características extra. Os processadores ARM são a mais comum arquitectura utilizada nas aplicações do Windows CE, nomeadamente nos mercados dos PCs Pocket, e é esta compatibilidade com os PCs Pocket que torna o processador XScale a escolha perfeita para os novos HMI.
PORQUE NÃO UTILIZAR UM PROCESSADOR TIPO X86 BASEADO NUM PC?
Com o Windows CE.NET, o sistema operativo é aplicado no HMI e por isso não é necessário comprar licenças de utilizador directamente à Microsoft. A Beijer Electronics compra um pacote à Microsoft e responsabiliza-se por todos os requisitos de actualizações e apoio. Isto não acontece com os sistemas operacionais Desktop PC, onde a licença é vendida individualmente pela Microsoft, sendo esta responsável por todo o apoio e actualizações necessárias.
EM CONCLUSÃO Com a combinação do Windows CE.NET e os processadores XScale no HMI da série EXTER, existe agora poder de processamento suficiente para qualquer possível solução. Utilizando o CE.NET como sistema operativo para os novos HMI da Beijer Electronics, existe a vantagem da incorporação de futuros desenvolvimentos e conexões, mantendo todas as possibilidades de desenvolvimento disponíveis e de oferecer uma sistema acessível e estável com uma plataforma muito segura para clientes do sector industrial.
Há muitas razões pelas quais foram escolhidos processadores XScale da Intel em vez de CPUs baseados no PC. A razão principal é porque a maior parte dos vírus de software são designados por PCs e atacam primeiramente os processadores tipo ×86. Como os processadores XScale são CPU RISC, fornecem processamento de dados em aplicações simples mais rápido do que em sistemas CISC, Complex Instruction Set Computer, que tipicamente se executam em processadores ×86. *Nota do artigo:
A vantagem de utilizar processadores baseados em RISC é que ofereceu baixos custos à Beijer Electronics, assim como uma rápida entrada no
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Um sistema operacional Real-time é um em que é garantida a resolução de quasquer interrupções dentro de um prazo máximo especificado.