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通過自校準(zhǔn)模擬智能微控制器提高物聯(lián)網(wǎng)邊緣的智能

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

資料介紹

隨著物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 應(yīng)用變得越來越復(fù)雜，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 端點(diǎn)的設(shè)計(jì)人員需要在邊緣進(jìn)行更復(fù)雜的計(jì)算。端點(diǎn)傳感器數(shù)據(jù)的邊緣計(jì)算是減少 IIoT 中心網(wǎng)絡(luò)瓶頸的實(shí)用方法。這減少了網(wǎng)絡(luò)流量，同時(shí)也減少了主集線器處理器的計(jì)算負(fù)載。然而，該方法有其缺點(diǎn)。隨著物聯(lián)網(wǎng) (IoT) 應(yīng)用變得越來越復(fù)雜，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 端點(diǎn)的設(shè)計(jì)人員需要在邊緣進(jìn)行更復(fù)雜的計(jì)算。端點(diǎn)傳感器數(shù)據(jù)的邊緣計(jì)算是減少 IIoT 中心網(wǎng)絡(luò)瓶頸的實(shí)用方法。這減少了網(wǎng)絡(luò)流量，同時(shí)也減少了主集線器處理器的計(jì)算負(fù)載。然而，該方法有其缺點(diǎn)。例如，常見的 IIoT 邊緣應(yīng)用是處理周期性模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 傳感器數(shù)據(jù)。對于高精度模擬數(shù)據(jù)，數(shù)百個(gè) ADC 數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)學(xué)處理、解釋和插值會顯著增加邊緣主機(jī)處理器的負(fù)載，從而可能影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能。此外，高精度 ADC 可能需要在 IoT 端點(diǎn)的主機(jī)微控制器的固件中執(zhí)行自校準(zhǔn)，這可能會延遲所有邊沿處理，直到校準(zhǔn)完成。例如，常見的 IIoT 邊緣應(yīng)用是處理周期性模數(shù)轉(zhuǎn)換器 (ADC) 傳感器數(shù)據(jù)。對于高精度模擬數(shù)據(jù)，數(shù)百個(gè) ADC 數(shù)據(jù)點(diǎn)的數(shù)學(xué)處理、解釋和插值會顯著增加邊緣主機(jī)處理器的負(fù)載，從而可能影響整個(gè)網(wǎng)絡(luò)的性能。此外，高精度 ADC 可能需要在 IoT 端點(diǎn)的主機(jī)微控制器的固件中執(zhí)行自校準(zhǔn)，這可能會延遲所有邊沿處理，直到校準(zhǔn)完成。本文將向開發(fā)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(shè)。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(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，輕松連接到 IIoT 端點(diǎn)微控制器，并可以執(zhí)行邊緣處理功能，例如 ADC 數(shù)據(jù)點(diǎn)處理和自校準(zhǔn)，而不會影響性能在主要端點(diǎn)微控制器上。本文將向開發(fā)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(shè)。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(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，輕松連接到 IIoT 端點(diǎn)微控制器，并可以執(zhí)行邊緣處理功能，例如 ADC 數(shù)據(jù)點(diǎn)處理和自校準(zhǔn)，而不會影響性能在主要端點(diǎn)微控制器上。為什么要在邊緣處理模擬傳感器數(shù)據(jù)？為什么要在邊緣處理模擬傳感器數(shù)據(jù)？隨著 IIoT 系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，它們需要處理的數(shù)據(jù)也越來越復(fù)雜。對于工業(yè)控制應(yīng)用，閥門和一些電機(jī)正在從開環(huán)系統(tǒng)轉(zhuǎn)向閉環(huán)系統(tǒng)，其中精密模擬傳感器必須檢測微小的閥門或電機(jī)位置。對于過程控制應(yīng)用，增加的處理導(dǎo)致更快的生產(chǎn)線和對系統(tǒng)中的溫度、壓力和執(zhí)行器的更精細(xì)控制。隨著 IIoT 系統(tǒng)變得越來越復(fù)雜，它們需要處理的數(shù)據(jù)也越來越復(fù)雜。對于工業(yè)控制應(yīng)用，閥門和一些電機(jī)正在從開環(huán)系統(tǒng)轉(zhuǎn)向閉環(huán)系統(tǒng)，其中精密模擬傳感器必須檢測微小的閥門或電機(jī)位置。對于過程控制應(yīng)用，增加的處理導(dǎo)致更快的生產(chǎn)線和對系統(tǒng)中的溫度、壓力和執(zhí)行器的更精細(xì)控制。在過程控制中，生產(chǎn)線（過程）的速度主要取決于兩個(gè)因素：地板上機(jī)器和系統(tǒng)的機(jī)械能力，以及控制機(jī)器和系統(tǒng)中的傳感器和執(zhí)行器的 IIoT 網(wǎng)絡(luò)的效率. 在某些情況下，過程中的小改進(jìn)可能會導(dǎo)致產(chǎn)量增加，但這些改進(jìn)可能會受到 IIoT 網(wǎng)絡(luò)瓶頸的阻礙。通過在邊緣執(zhí)行更多處理，可以減少這些瓶頸。在過程控制中，生產(chǎn)線（過程）的速度主要取決于兩個(gè)因素：地板上機(jī)器和系統(tǒng)的機(jī)械能力，以及控制機(jī)器和系統(tǒng)中的傳感器和執(zhí)行器的 IIoT 網(wǎng)絡(luò)的效率. 在某些情況下，過程中的小改進(jìn)可能會導(dǎo)致產(chǎn)量增加，但這些改進(jìn)可能會受到 IIoT 網(wǎng)絡(luò)瓶頸的阻礙。通過在邊緣執(zhí)行更多處理，可以減少這些瓶頸。IIoT 端點(diǎn)的邊緣處理特別有利于處理模擬信號。在 IIoT 開發(fā)的早期階段，處理模擬數(shù)據(jù)可能很簡單，但可擴(kuò)展性是一個(gè)問題：后期的改進(jìn)可能會導(dǎo)致計(jì)算的復(fù)雜性增加。通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送所有原始模擬數(shù)據(jù)會增加網(wǎng)絡(luò)流量，并且在網(wǎng)絡(luò)集線器處理器上處理所有這些數(shù)據(jù)會占用寶貴的計(jì)算時(shí)間。因此，在邊緣處理模擬數(shù)據(jù)是提高網(wǎng)絡(luò)效率的實(shí)用方法。IIoT 端點(diǎn)的邊緣處理特別有利于處理模擬信號。在 IIoT 開發(fā)的早期階段，處理模擬數(shù)據(jù)可能很簡單，但可擴(kuò)展性是一個(gè)問題：后期的改進(jìn)可能會導(dǎo)致計(jì)算的復(fù)雜性增加。通過網(wǎng)絡(luò)發(fā)送所有原始模擬數(shù)據(jù)會增加網(wǎng)絡(luò)流量，并且在網(wǎng)絡(luò)集線器處理器上處理所有這些數(shù)據(jù)會占用寶貴的計(jì)算時(shí)間。因此，在邊緣處理模擬數(shù)據(jù)是提高網(wǎng)絡(luò)效率的實(shí)用方法。使用智能 ADC 在邊緣處理模擬數(shù)據(jù)使用智能 ADC 在邊緣處理模擬數(shù)據(jù)數(shù)百個(gè) ADC 數(shù)據(jù)樣本的邊緣處理很容易使 IIoT 端點(diǎn)中的主微控制器不堪重負(fù)。對于復(fù)雜的模擬傳感器，擁有一個(gè)也有自己的處理能力的外部 ADC 是一個(gè)明智的設(shè)計(jì)決策。這不僅減輕了 IIoT 端點(diǎn)微控制器的大量負(fù)載，而且還使 ADC 的自校準(zhǔn)變得更加容易。