什么是RX23E-A物聯(lián)網(wǎng)時代的數(shù)據(jù)采集和分布式處理

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設施行業(yè)領域。物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)的目標是通過物聯(lián)網(wǎng)獲取和利用海量數(shù)據(jù)來創(chuàng)造新價值。在物聯(lián)網(wǎng)系統(tǒng)中，DAQ（數(shù)據(jù)采集）負責采集傳感數(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，增加了要測量的通道數(shù)量，增加了工業(yè)網(wǎng)絡功能等。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MCU忙于數(shù)字信號處理，沒有空間分析不斷增加的數(shù)據(jù)，比如比較多個傳感器信號。除非對數(shù)據(jù)進行分析，否則不會繼續(xù)使用數(shù)據(jù)。

圖 1 集中處理與分布式處理的區(qū)別

為了應對這一挑戰(zhàn)，瑞薩電子專注于分布式處理/邊緣計算。在這種情況下，分布式處理/邊緣計算意味著邊緣獲取數(shù)據(jù)并處理數(shù)字信號以使數(shù)據(jù)分析更容易。通過在邊緣端進行數(shù)字信號處理，主機MCU不必在其上分配資源，可以進行更高級的數(shù)據(jù)分析工作。因此，可以預期數(shù)據(jù)的利用會進步。此外，還可以減輕通信和存儲的壓力。

作為分布式處理/邊緣計算的一個例子，瑞薩為多通道隔離模擬測量系統(tǒng)提供了參考設計，該系統(tǒng)針對數(shù)據(jù)采集相關應用，如記錄儀和模擬輸入模塊。該參考設計包括 4 個放置在邊緣側(cè)的 RX23E-A/1 單元和一個使用 RX72M 的主機 MCU。

圖 2 系統(tǒng)配置

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

一些應用需要測量數(shù)據(jù)和階躍響應時間的同步。在本參考設計中，可以在 1 毫秒內(nèi)實現(xiàn) 4 通道同步測量。對于 10 毫秒的數(shù)據(jù)采樣周期，階躍響應時間為 70 毫秒。這些規(guī)范對于處理溫度或壓力等傳感信號的系統(tǒng)來說似乎是足夠的。

圖 3 階躍響應

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

審核編輯：郭婷