利用傳感數(shù)據(jù)的物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)已越來越多地引入制造和基礎(chǔ)設(shè)施行業(yè)領(lǐng)域。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的目標(biāo)是通過物聯(lián)網(wǎng)獲取和利用海量數(shù)據(jù)來創(chuàng)造新價(jià)值。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，DAQ（數(shù)據(jù)采集）負(fù)責(zé)采集傳感數(shù)據(jù)。隨著物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的發(fā)展，數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)也在不斷發(fā)展，增加了要測(cè)量的通道數(shù)量，增加了工業(yè)網(wǎng)絡(luò)功能等。不過，據(jù)說只有百分之幾的采集數(shù)據(jù)被利用。數(shù)據(jù)利用率沒有得到充分利用的原因之一是數(shù)據(jù)分析跟不上不斷增加的數(shù)據(jù)量。如下圖所示，現(xiàn)有集中式系統(tǒng)中的主機(jī)MCU忙于數(shù)字信號(hào)處理，沒有空間分析不斷增加的數(shù)據(jù)，比如比較多個(gè)傳感器信號(hào)。除非對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，否則不會(huì)繼續(xù)使用數(shù)據(jù)。

圖 1 集中處理與分布式處理的區(qū)別

為了應(yīng)對(duì)這一挑戰(zhàn)，瑞薩電子專注于分布式處理/邊緣計(jì)算。在這種情況下，分布式處理/邊緣計(jì)算意味著邊緣獲取數(shù)據(jù)并處理數(shù)字信號(hào)以使數(shù)據(jù)分析更容易。通過在邊緣端進(jìn)行數(shù)字信號(hào)處理，主機(jī)MCU不必在其上分配資源，可以進(jìn)行更高級(jí)的數(shù)據(jù)分析工作。因此，可以預(yù)期數(shù)據(jù)的利用會(huì)進(jìn)步。此外，還可以減輕通信和存儲(chǔ)的壓力。

作為分布式處理/邊緣計(jì)算的一個(gè)例子，瑞薩為多通道隔離模擬測(cè)量系統(tǒng)提供了參考設(shè)計(jì)，該系統(tǒng)針對(duì)數(shù)據(jù)采集相關(guān)應(yīng)用，如記錄儀和模擬輸入模塊。該參考設(shè)計(jì)包括 4 個(gè)放置在邊緣側(cè)的 RX23E-A/1 單元和一個(gè)使用 RX72M 的主機(jī) MCU。

圖 2 系統(tǒng)配置

RX23E-A/1單元除了A/D轉(zhuǎn)換外，還進(jìn)行數(shù)字濾波處理和物理量轉(zhuǎn)換，利用其將MCU和高精度AFE集成到一個(gè)芯片中的優(yōu)勢(shì)。這允許 RX72M 執(zhí)行只有主機(jī) MCU 才能執(zhí)行的高級(jí)數(shù)據(jù)分析，例如比較從每個(gè)邊緣獲取的數(shù)據(jù)。

一些應(yīng)用需要測(cè)量數(shù)據(jù)和階躍響應(yīng)時(shí)間的同步。在本參考設(shè)計(jì)中，可以在 1 毫秒內(nèi)實(shí)現(xiàn) 4 通道同步測(cè)量。對(duì)于 10 毫秒的數(shù)據(jù)采樣周期，階躍響應(yīng)時(shí)間為 70 毫秒。這些規(guī)范對(duì)于處理溫度或壓力等傳感信號(hào)的系統(tǒng)來說似乎是足夠的。

圖 3 階躍響應(yīng)

該解決方案已作為應(yīng)用說明“RX23E-A 組通道間隔離模擬測(cè)量系統(tǒng)”（文檔編號(hào) R01AN5679EJ0110）在網(wǎng)上發(fā)布。

審核編輯：郭婷