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通過自校準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

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) 端點的設(shè)計人員需要在邊緣進行更復(fù)雜的計算。端點傳感器數(shù)據(jù)的邊緣計算是減少 IIoT 中心網(wǎng)絡(luò)瓶頸的實用方法。這減少了網(wǎng)絡(luò)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(lián)網(wǎng) (IoT) 應(yīng)用變得越來越復(fù)雜，工業(yè)物聯(lián)網(wǎng) (IIoT) 端點的設(shè)計人員需要在邊緣進行更復(fù)雜的計算。端點傳感器數(shù)據(jù)的邊緣計算是減少 IIoT 中心網(wǎng)絡(luò)瓶頸的實用方法。這減少了網(wǎng)絡(luò)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(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 ADC 數(shù)據(jù)點的數(shù)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(wǎng)絡(luò)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(zhí)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(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 ADC 數(shù)據(jù)點的數(shù)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(wǎng)絡(luò)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(zhí)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(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 端點微控制器，并可以執(zhí)行邊緣處理功能，例如 ADC 數(shù)據(jù)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(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 端點微控制器，并可以執(zhí)行邊緣處理功能，例如 ADC 數(shù)據(jù)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(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)行器的更精細控制。在過程控制中，生產(chǎn)線（過程）的速度主要取決于兩個因素：地板上機器和系統(tǒng)的機械能力，以及控制機器和系統(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，過程中的小改進可能會導(dǎo)致產(chǎn)量增加，但這些改進可能會受到 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因素：地板上機器和系統(tǒng)的機械能力，以及控制機器和系統(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，過程中的小改進可能會導(dǎo)致產(chǎn)量增加，但這些改進可能會受到 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，但可擴展性是一個問題：后期的改進可能會導(dǎo)致計算的復(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)會占用寶貴的計算時間。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(fā)的早期階段，處理模擬數(shù)據(jù)可能很簡單，但可擴展性是一個問題：后期的改進可能會導(dǎo)致計算的復(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)會占用寶貴的計算時間。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 ADC 數(shù)據(jù)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(fù)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(shè)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。