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通過自校準模擬智能微控制器提高物聯網邊緣的智能

1951221 2022-11-24 | pdf | 264.91KB | 次下載 | 免費

資料介紹

隨著物聯網 (IoT) 應用變得越來越復雜，工業物聯網 (IIoT) 端點的設計人員需要在邊緣進行更復雜的計算。端點傳感器數據的邊緣計算是減少 IIoT 中心網絡瓶頸的實用方法。這減少了網絡流量，同時也減少了主集線器處理器的計算負載。然而，該方法有其缺點。隨著物聯網 (IoT) 應用變得越來越復雜，工業物聯網 (IIoT) 端點的設計人員需要在邊緣進行更復雜的計算。端點傳感器數據的邊緣計算是減少 IIoT 中心網絡瓶頸的實用方法。這減少了網絡流量，同時也減少了主集線器處理器的計算負載。然而，該方法有其缺點。例如，常見的 IIoT 邊緣應用是處理周期性模數轉換器 (ADC) 傳感器數據。對于高精度模擬數據，數百個 ADC 數據點的數學處理、解釋和插值會顯著增加邊緣主機處理器的負載，從而可能影響整個網絡的性能。此外，高精度 ADC 可能需要在 IoT 端點的主機微控制器的固件中執行自校準，這可能會延遲所有邊沿處理，直到校準完成。例如，常見的 IIoT 邊緣應用是處理周期性模數轉換器 (ADC) 傳感器數據。對于高精度模擬數據，數百個 ADC 數據點的數學處理、解釋和插值會顯著增加邊緣主機處理器的負載，從而可能影響整個網絡的性能。此外，高精度 ADC 可能需要在 IoT 端點的主機微控制器的固件中執行自校準，這可能會延遲所有邊沿處理，直到校準完成。本文將向開發人員展示如何使用 Analog Devices 的精密模擬微控制器作為智能 ADC 外設。它將解釋這些模擬微控制器的特性如何使其適用于用作單芯片數據采集系統，輕松連接到 IIoT 端點微控制器，并可以執行邊緣處理功能，例如 ADC 數據點處理和自校準，而不會影響性能在主要端點微控制器上。本文將向開發人員展示如何使用 Analog Devices 的精密模擬微控制器作為智能 ADC 外設。它將解釋這些模擬微控制器的特性如何使其適用于用作單芯片數據采集系統，輕松連接到 IIoT 端點微控制器，并可以執行邊緣處理功能，例如 ADC 數據點處理和自校準，而不會影響性能在主要端點微控制器上。為什么要在邊緣處理模擬傳感器數據？為什么要在邊緣處理模擬傳感器數據？隨著 IIoT 系統變得越來越復雜，它們需要處理的數據也越來越復雜。對于工業控制應用，閥門和一些電機正在從開環系統轉向閉環系統，其中精密模擬傳感器必須檢測微小的閥門或電機位置。對于過程控制應用，增加的處理導致更快的生產線和對系統中的溫度、壓力和執行器的更精細控制。隨著 IIoT 系統變得越來越復雜，它們需要處理的數據也越來越復雜。對于工業控制應用，閥門和一些電機正在從開環系統轉向閉環系統，其中精密模擬傳感器必須檢測微小的閥門或電機位置。對于過程控制應用，增加的處理導致更快的生產線和對系統中的溫度、壓力和執行器的更精細控制。在過程控制中，生產線（過程）的速度主要取決于兩個因素：地板上機器和系統的機械能力，以及控制機器和系統中的傳感器和執行器的 IIoT 網絡的效率. 在某些情況下，過程中的小改進可能會導致產量增加，但這些改進可能會受到 IIoT 網絡瓶頸的阻礙。通過在邊緣執行更多處理，可以減少這些瓶頸。在過程控制中，生產線（過程）的速度主要取決于兩個因素：地板上機器和系統的機械能力，以及控制機器和系統中的傳感器和執行器的 IIoT 網絡的效率. 在某些情況下，過程中的小改進可能會導致產量增加，但這些改進可能會受到 IIoT 網絡瓶頸的阻礙。通過在邊緣執行更多處理，可以減少這些瓶頸。IIoT 端點的邊緣處理特別有利于處理模擬信號。在 IIoT 開發的早期階段，處理模擬數據可能很簡單，但可擴展性是一個問題：后期的改進可能會導致計算的復雜性增加。通過網絡發送所有原始模擬數據會增加網絡流量，并且在網絡集線器處理器上處理所有這些數據會占用寶貴的計算時間。因此，在邊緣處理模擬數據是提高網絡效率的實用方法。IIoT 端點的邊緣處理特別有利于處理模擬信號。在 IIoT 開發的早期階段，處理模擬數據可能很簡單，但可擴展性是一個問題：后期的改進可能會導致計算的復雜性增加。通過網絡發送所有原始模擬數據會增加網絡流量，并且在網絡集線器處理器上處理所有這些數據會占用寶貴的計算時間。因此，在邊緣處理模擬數據是提高網絡效率的實用方法。使用智能 ADC 在邊緣處理模擬數據使用智能 ADC 在邊緣處理模擬數據數百個 ADC 數據樣本的邊緣處理很容易使 IIoT 端點中的主微控制器不堪重負。對于復雜的模擬傳感器，擁有一個也有自己的處理能力的外部 ADC 是一個明智的設計決策。這不僅減輕了 IIoT 端點微控制器的大量負載，而且還使 ADC 的自校準變得更加容易。