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Internet in a Chip – Interview to Cristian Randieri
 
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(Italian) Internet in a Chip – Interview to Cristian Randieri


Crescono sul mercato le soluzioni a costo contenuto per aggiungere ai dispositivi e ai sistemi embedded anche la connettività al Web            

Una delle principali sfide tecnologiche nella creazione di soluzioni per portare Internet anche nel mondo importanti applicazioni in campo industriale è stata senz’altro quella di riuscire a sviluppare sistemi a costo contenuto e in grado d’integrarsi il più possibile con le tecnologie già esistenti e più largamente diffuse nel mondo aziendale. Per varie ragioni, per molti anni creare dispositivi e sistemi di questo genere è stato impossibile o difficilmente praticabile. Ma oggi, grazie alle ultime evoluzioni dell’elettronica che hanno portato all’introduzione sul mercato di nuove tecnologie, microprocessori più potenti e compatti e, al contempo, a un continuo aumento della capacità di memoria dei chip flash, il sogno della ’embedded connectivity’ sta gradualmente concretizzandosi in una realtà. Parlando dell’argomento viene subito spontaneo cercare d’inquadrare in modo un po’ più chiaro il concetto di ’embedded Internet’, facendolo descrivere direttamente da qualche fornitore di tecnologia. Nel fare ciò però ci si accorge in un primo momento che nella letteratura del settore talvolta questa definizione viene usata in vari modi per identificare in senso abbastanza ampio differenti tipi di sistemi hardware e software. “Credo che ’embedded Internet’ – dice Antonio Cirella, amministratore delegato di Inware -sia uno dei termini più abusati del recente passato. Noi abbiamo cominciato a vendere sistemi di ’embedded Internet’ nel 1998, e predicavamo nel deserto. Oggi con tale terminologia vengono inglobati sistemi ‘Linux Embedded’ e ‘Device Servers’, che poco hanno a che fare con l’embedded Internet, dove il sistema di sviluppo ha la sua rilevanza ma spesso è assente o non facilmente identificabile. I dispositivi embedded Internet devono infatti aggiungere la ‘Internet capability’ al più classico sistema embedded, che tradizionalmente è un componente oppure un sistema programmabile, destinato appunto alle applicazioni embedded, in unione ad altri componenti o sistemi”.

Dello stesso avviso è Cristian Randieri, presidente di Intellisystem Technologies: “Nel corso del tempo il termine ’embedded Internet’ ha assunto diversi significati che ancora oggi, a mio avviso, sono in continua evoluzione. Per la nostra azienda, nella sua accezione più ampia, con questo termine ci riferiamo a un’architettura server di tipo software integrata all’interno di un sistema a microprocessore embedded caratterizzato da risorse di calcolo limitate, capaci di supportare lo stack Tcp/Ip (Transfer Control Protocol/Internet Protocol) al fine di poter gestire applicazioni tipiche del Web. Appare evidente che una definizione più mirata scaturisce dalla verticalizzazione dell’applicazione hardware/software che si vuole realizzare”. In sostanza un embedded Internet device (EID) si può intendere come un dispositivo embedded in grado di utilizzare la tecnologia Internet. I componenti software che vanno a costituire la base comune di funzionalità per gli EID sono più o meno gli stessi del mondo dei computer tradizionali (non embedded). Anche qui vi è un Web server HTIP (HyperText Transfer Protocol) embedded che, assieme al resto dello stack base di protocolli di networking Tcp/Ip definiti dai diversi livelli del modello ISO/OSI (SMTP – Simple Mail Transfer Protocol; SNMP – Simple Network Management Protocol; FfP – File Transfer Protocol; ICMP – Internet Contro! Message Protocol; NAT – NetworkAccess Translation; UDP- User Datagram Protocol; DNS- Domain Name Server; DHCP- Dynamic Host Contro! Protocol; Telnet; Ethernet; PPP – Point to Point Protocol; PPPoE – PPP over Ethernet, ecc.) si occupa del supporto e della gestione di tutte le attività di comunicazione su Internet/Intranet. Il sistema software può inoltre integrare un Web browser, per consentire la visualizzazione delle informazioni; Java, oltre ad altri componenti grafici e driver per il supporto di determinati tipi di hardware.

Connettività embedded: ancora poco diffusa in Italia 

Nel nostro Paese i sistemi ’embedded Internet’, nonostante le loro potenzialità in termini applicativi e i progressi della tecnologia, sono per ora ancora poco presenti nelle aziende. La diffusione dell’embedded Internet · dice Cirella di lnware • in Italia è ancora molto scarsa, in genere perché le infrastrutture sono inadeguate. Attualmente insomma se ne parla molto, ma poco si realizza con i potenti sistemi embedded Internet che il mercato mette oggi a disposizione.

La diffusione di tali sistemi nelle aziende · commenta invece Cristian Randieri di lntellisystem Technologies · è legata alla tecnologia che esse stesse possiedono in termini di capacità d’interconnessione con la rete Internet e relativa condivisione delle risorse. Il mercato italiano risulta essere uno dei più promettenti perché, essendo giovane, consente la possibilità di migrare dai sistemi classici ai sistemi embedded, senza passare attraverso soluzioni intermedie, permettendo alle imprese di trarre il massimo profitto con il minimo sforzo formativo.

Integrazione morbida 

In termini di integrazione con l’infrastruttura It preesistente, la realizzazione di una soluzione embedded Internet non appare particolarmente invasiva: “Di fatto a mio parere – spiega Randieri – non esiste un impatto considerevole sulle infrastrutture esistenti poiché, essendo oggi la maggior parte delle aziende interconnesse a Internet mediante una rete locale Ethernet, i sistemi embedded Internet ne rappresenterebbero una naturale estensione e non una sostituzione. Il punto di forza di tali sistemi è proprio quello di essere ‘cross platform’ e di appoggiarsi su un’infrastruttura di rete che da anni risulta essere la più versatile e aperta. Se poi si considera il fatto che l’applicazione della tecnologia Web a un sistema embedded permette la creazione d’interfacce utente mediante il linguaggio HTML, i vantaggi che derivano dall’adozione di tale strategia permettono di ottenere un’interfaccia ‘user friendly’, a basso costo, cross platform, e network ready”. La ricaduta in termini di possibili applicazioni fa intravedere molte opportunità interessanti per l’industria. “Lo scenario -commenta Cirella – potrebbe essere quello della totale integrazione tra l’infrastruttura It di gestione e controllo e quella di produzione, oggi decisamente divise tra loro. Alcuni nostri clienti, devo dire abbastanza pionieri nel settore, hanno verificato che l’embedded Internet offre potenzialità talmente avanzate dal punto di vista dell’integrazione e analisi dei dati che hanno sviluppato appositi team di lavoro su tale progetto”. Inoltre, sottolinea Cirella, quando si parla di applicazioni per embedded Internet si potrebbe commettere l’errore di considerare in modo restrittivo le potenzialità offerte dalla tecnologia attuale, che invece sono molto ricche. “In effetti – dice – le macchine ‘Internet enabled’ possono comportarsi autonomamente e interagire con la rete, dove sono presenti altre macchine oppure utenti. Possono ad esempio mandare e-mail, eseguire chiamate Tcp/Ip, visualizzare informazioni su pagine Web: insomma ogni abituale elemento caratteristico di Internet diventa oggettivamente caratteristico anche dell’embedded Internet. I vantaggi per l’utente sono indubbi: poter disporre di intelligenza a bordo macchina condivisibile in ogni parte del mondo”. Ma ribadisce: “Soprattutto il vantaggio e di avere un dispositivo ‘pensante’ e in grado d’interagire in maniera autonoma con la rete”. Nel comparto dell’industria vi possono essere varie applicazioni verticali.

“Nel mondo business – dice Randieri – grazie alle collaborazioni con Tim per la connettività GSM e con Elsacom/Globalstar per la connettività satellitare il nostro centro ricerche ha messo a punto soluzioni per il telecontrollo di sistemi che spaziano dalla semplice videosorveglianza al controllo di processo”. In particolare Intellisystem punta a creare sistemi controllabili da remoto con qualsiasi dispositivo, che può essere un normale telefono cellulare o una workstation. “Ad esempio – aggiunge – è possibile interconnettersi all’impianto di videosorveglianza aziendale mediante un comune telefonino di ultima generazione oppure effettuare un’operazione di reset di apparecchiature hardware mediante un semplice squillo dal proprio cellulare”.

Protocollo Ethernet: una base comune 

Nel progettare soluzioni e dispositivi embedded Internet uno degli obiettivi e anche accrescere il più possibile l’interoperabilità dei sistemi, possibilmente attraverso l’uso di infrastrutture economiche, già diffuse e affidabili. Una di queste nel mondo aziendale e industriale è Ethernet, una tecnologia che nonostante la sua non più giovane età (è nata nel 1973) continua a evolversi e a confermarsi molto valida e apprezzata. Le reti locali (Lan) cablate che utilizzano questo standard sono ormai molto diffuse in qualunque edificio moderno e non solo; inoltre tale tecnologia è ben conosciuta e dispone di un’ampia gamma di strumenti e programmi di supporto. Ethernet è poi adeguata all’utilizzo con Tcp/Ip e oggi sono numerose le soluzioni che la integrano anche nei dispositivi embedded. Un esempio può essere portato citando il recente annuncio (qualche mese fa) da parte di Microchip del prodotto ENC28J60, un Ethernet controller compatto (28 pin) che permette d’integrare in Internet anche i piccoli microprocessori a 6-8 pin per creare applicazioni specifiche per il settore embedded. Un bel passo in avanti rispetto al passato, se si considera che i normali controller delle schede Ethernet presenti nel mondo pc tradizionale sono molto più ingombranti (usavano bus ISA – Industry Standard Architecture; oggi soprattutto bus PCI – Peripheral Component Interconnect e anche PCI-Express). L’Ethernet controller di Microchip è inoltre conforme allo standard IEEE 802.3 per garantire una completa interoperabilità con tutti gli altri sistemi ed è commercializzato con uno stack di protocolli software Tcp/Ip modulare, che permette allo sviluppatore di creare un opportuno set di funzionalità di comunicazione a seconda delle necessità di progettazione. A livello di utilizzo questo tipo di dispositivi può essere applicato per espletare varie funzioni di gestione remota nel campo della building automation oppure per il controllo a distanza dei sensori di allarme o di quelli antincendio. Sempre con l’abbinamento di un opportuno stack Tcp/Ip funziona il microcontrollore a 16-bit MC9S12NE64, prodotto da Freescale Semiconductor. Si tratta di una soluzione ‘single chip’ Ethernet flash-based che integra un controller embedded EMAC (Ethernet Media Access Controller) 10/100 e un Ethernet Physical Layer (EPHY). È stata ideata per consentire ai progettisti la realizzazione a costo contenuto di soluzioni embedded Ethernet ‘end-node’, per applicazioni che vanno dalla connessione in rete di attrezzature di produzione, al collegamento via Internet di ‘home appliance’ intelligenti per l’automazione degli ambienti domestici.

Esigenze real-time 

Vi sono anche casi in cui nei sistemi embedded, come ad esempio nelle infrastrutture di controllo industriale presidiate da vari dispositivi attuatori e sensori, è spesso necessario soddisfare requisiti di risposta del sistema in modalità ‘real-time’ rispetto agli eventi. Per questo tipo di applicazioni il normale standard Ethernet risulta inadatto o insufficiente a causa dei suoi vincoli intrinseci (collisioni tra pacchetti, ecc.) che si contrappongono alla necessità dell’utente di ottenere dal sistema embedded un comportamento deterministico, in grado di garantire risposte in tempi di reazione precisi e definiti. Proprio per risolvere questo tipo di esigenze, fra le soluzioni più recenti e accreditate (alcune delle quali hanno ad esempio necessità di hardware dedicato), oggi emerge lo standard Ethernet Powerlink (EPL). Quest’ultimo è un protocollo sviluppato e promosso dal consorzio EPSG (Ethernet Powerlink Standardization Group), fondato nel 2003 come un’associazione indipendente a Winterthur (Svizzera) da un gruppo di aziende di primo piano operanti nel settore dell’automazione. Il protocollo Ethernet Powerlink utilizza lo standard Fast Ethernet, ma esteso tramite specifici meccanismi per rendere possibile un trasferimento dei dati e tempi di risposta di tipo deterministico. Fra le sue applicazioni principali si hanno ad esempio quelle in cui occorre gestire lo scambio di dati fra sistemi PLC (Programmable Logie Controller – controllori a logica programmabile). Ethernet Powerlink si posiziona in maniera strategica sul mercato, in un contesto in cui gli utenti in prospettiva tenderanno sempre più a scegliere soltanto soluzioni aperte evitando quelle proprietarie, che possono renderli dipendenti da variabili che non sempre sono in grado di controllare. Tuttavia questo protocollo non rappresenta soltanto una tecnologia real-time che fornisce apertura e completa indipendenza da ogni singolo vendor (non richiede Asic proprietari o altro hardware non standard). Ethernet Powerlink è conforme agli standard internazionali, supporta ogni tipo di topologia di rete e i protocolli basati su lp (fcp, Udp, ecc.) e, come assicura lo stesso consorzio, è una tecnologia comprovata e matura, contando oltre 60 mila nodi installati in vari stabilimenti di produzione.

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Intervista a cura di Giorgio Fusari, pubblicata sulla rivista Elettronica Oggi Embedded N. 13 – Novembre 2005.

Con Cristian Randieri, presidente e CEO di Intellisystem Technologies; Antonio Cirella, amministratore delegato di Inware.

Per scaricare l’articolo pubblicato sulla rivista seguire il link riportato di seguito http://www.intellisystem.it/portfolio/eo-embedded-novembre-2005/

Cristian Randieri

Cristian Randieri is a brilliant intelligent and great proactivity person and an effective communicator and visionary. He has built a strong (and deserved) reputation as someone with vision, diligence and honour. Cristian is not a simple engineer but he is a real Scientist. His knowledge is not restricted to the area it covers, but its impressive passion for all the technical topics led him to acquire great skills even in areas far from his original studies. Cristian is able to address and solve complex technical problems with excellent results. He is a valuable writer with great scientific background formed with more than 15 years of active research on experimental Nuclear Physics performed in the most famous international research laboratories such as CERN, ESRF, INF. He write about HI-Tech solutions topics and advanced research study applied to industry. With more than 150 scientific & technical publications, he is also, a technical and famous writer in Italy due to his interviews released to the most famous Industrial Italian magazines. Actually, he is the President & CEO of Intellisystem Technologies an Italian Research & Developments company committed to develop and sell innovative and advanced solutions.

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