德州儀器(TI)模擬業(yè)務(wù)部首席技術(shù)官Ahmad Bahai探討了工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)在半導(dǎo)體領(lǐng)域的主要屬性，尤其是模擬與嵌入式處理技術(shù)在實(shí)現(xiàn)全新智能制造浪潮方面所發(fā)揮的關(guān)鍵作用。
嵌入式傳感器：早在半導(dǎo)體技術(shù)出現(xiàn)之前，制造工廠就已經(jīng)開始使用傳感器了。然而，由于嵌入式處理器和微機(jī)電 (MEMS) 技術(shù)的迅速發(fā)展與創(chuàng)新，傳感器與換能器在制造業(yè)中的廣泛使用進(jìn)入了全盛時(shí)期。在大多數(shù)情況下，嵌入式傳感器的部署將作為工業(yè)傳感器的補(bǔ)充。
在一個(gè)芯片或封裝內(nèi)集成磁性元件、超聲波和光學(xué)傳感器能夠以增量成本的方式來簡化對子系統(tǒng)的診斷和預(yù)測，并且不會對架構(gòu)產(chǎn)生比較大的影響。利用分布式網(wǎng)絡(luò)互連傳感器收集的數(shù)據(jù)來進(jìn)行預(yù)見性養(yǎng)護(hù)是未來智能化工廠在提升效率方面的一個(gè)實(shí)例。在大多數(shù)情況下，嵌入式傳感器是為了與智能模擬前端以及緊密耦合嵌入式信號處理對接，能夠非線性和任何其它缺陷進(jìn)行了校正。高效的電源管理以及與智能采樣技術(shù)對于常開低功耗傳感器的可靠運(yùn)行是十分關(guān)鍵。
嵌入式處理器：將智能化向系統(tǒng)轉(zhuǎn)移意味著在大量的工業(yè)“設(shè)備”中部署超低功耗安全嵌入式處理器。數(shù)據(jù)的本地處理是實(shí)時(shí)及低功耗嵌入式傳感器模塊的關(guān)鍵所在。在智能感測節(jié)點(diǎn)中，功耗少于70uA/MHz的超低功耗嵌入式處理器以及大量智能模擬接口是本地信號和數(shù)據(jù)處理的核心，包括例如FRAM等非易失性存儲器 (NVM) 技術(shù)。用于工業(yè)傳感器的嵌入式處理器會因?yàn)椴煌募傻凸β式涌?、智能電源管理和集成時(shí)鐘基準(zhǔn)而千差萬別。此外，硬件與軟件安全特性的結(jié)合也是保密通信以及IP和數(shù)據(jù)篡改保護(hù)的關(guān)鍵。
網(wǎng)絡(luò)互連：無所不在的連通性是實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。有線與無線連通性的混合使用實(shí)現(xiàn)了工廠車間或倉庫內(nèi)智能機(jī)器和零部件的高度分布式網(wǎng)絡(luò)。在智能工廠中，將IP地址直接分配給機(jī)器和傳感器是不可或缺的。目前，許多應(yīng)用已經(jīng)采用了工業(yè)以太網(wǎng)，而大部分的主要工業(yè)生產(chǎn)商正在考慮使用Wi-Fi?、6LoWPAN、甚至是Bluetooth? Smart等無線技術(shù)。任何一款支持連通性和智能電源管理的嵌入式低功耗MCU都可以由紐扣電池供電運(yùn)行10年。
隔離：為了實(shí)現(xiàn)保護(hù)、抗噪以及可靠運(yùn)行，隔離技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)應(yīng)用。在很多工業(yè)系統(tǒng)中，穿過隔離隔柵來傳輸用于測量與控制的高數(shù)據(jù)速率信息和寬帶信號變得越來越重要。對于工業(yè)接口而言，高效率和針對高壓浪涌的魯棒性是必不可少的。而在高帶寬數(shù)據(jù)隔離應(yīng)用中，可編程邏輯控制 (PLC) 背板、電機(jī)驅(qū)動(dòng)通信和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也是非常普遍的。此外，跨過隔離隔柵來傳輸數(shù)據(jù)和電能在諸如柵極驅(qū)動(dòng)器和用于高壓器件的工業(yè)傳感器柵極驅(qū)動(dòng)器等應(yīng)用中找到了用武之地。
嵌入式傳感器：早在半導(dǎo)體技術(shù)出現(xiàn)之前，制造工廠就已經(jīng)開始使用傳感器了。然而，由于嵌入式處理器和微機(jī)電 (MEMS) 技術(shù)的迅速發(fā)展與創(chuàng)新，傳感器與換能器在制造業(yè)中的廣泛使用進(jìn)入了全盛時(shí)期。在大多數(shù)情況下，嵌入式傳感器的部署將作為工業(yè)傳感器的補(bǔ)充。
在一個(gè)芯片或封裝內(nèi)集成磁性元件、超聲波和光學(xué)傳感器能夠以增量成本的方式來簡化對子系統(tǒng)的診斷和預(yù)測，并且不會對架構(gòu)產(chǎn)生比較大的影響。利用分布式網(wǎng)絡(luò)互連傳感器收集的數(shù)據(jù)來進(jìn)行預(yù)見性養(yǎng)護(hù)是未來智能化工廠在提升效率方面的一個(gè)實(shí)例。在大多數(shù)情況下，嵌入式傳感器是為了與智能模擬前端以及緊密耦合嵌入式信號處理對接，能夠非線性和任何其它缺陷進(jìn)行了校正。高效的電源管理以及與智能采樣技術(shù)對于常開低功耗傳感器的可靠運(yùn)行是十分關(guān)鍵。
嵌入式處理器：將智能化向系統(tǒng)轉(zhuǎn)移意味著在大量的工業(yè)“設(shè)備”中部署超低功耗安全嵌入式處理器。數(shù)據(jù)的本地處理是實(shí)時(shí)及低功耗嵌入式傳感器模塊的關(guān)鍵所在。在智能感測節(jié)點(diǎn)中，功耗少于70uA/MHz的超低功耗嵌入式處理器以及大量智能模擬接口是本地信號和數(shù)據(jù)處理的核心，包括例如FRAM等非易失性存儲器 (NVM) 技術(shù)。用于工業(yè)傳感器的嵌入式處理器會因?yàn)椴煌募傻凸β式涌?、智能電源管理和集成時(shí)鐘基準(zhǔn)而千差萬別。此外，硬件與軟件安全特性的結(jié)合也是保密通信以及IP和數(shù)據(jù)篡改保護(hù)的關(guān)鍵。
網(wǎng)絡(luò)互連：無所不在的連通性是實(shí)現(xiàn)工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)的基礎(chǔ)。有線與無線連通性的混合使用實(shí)現(xiàn)了工廠車間或倉庫內(nèi)智能機(jī)器和零部件的高度分布式網(wǎng)絡(luò)。在智能工廠中，將IP地址直接分配給機(jī)器和傳感器是不可或缺的。目前，許多應(yīng)用已經(jīng)采用了工業(yè)以太網(wǎng)，而大部分的主要工業(yè)生產(chǎn)商正在考慮使用Wi-Fi?、6LoWPAN、甚至是Bluetooth? Smart等無線技術(shù)。任何一款支持連通性和智能電源管理的嵌入式低功耗MCU都可以由紐扣電池供電運(yùn)行10年。
隔離：為了實(shí)現(xiàn)保護(hù)、抗噪以及可靠運(yùn)行，隔離技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于工業(yè)應(yīng)用。在很多工業(yè)系統(tǒng)中，穿過隔離隔柵來傳輸用于測量與控制的高數(shù)據(jù)速率信息和寬帶信號變得越來越重要。對于工業(yè)接口而言，高效率和針對高壓浪涌的魯棒性是必不可少的。而在高帶寬數(shù)據(jù)隔離應(yīng)用中，可編程邏輯控制 (PLC) 背板、電機(jī)驅(qū)動(dòng)通信和工業(yè)互聯(lián)網(wǎng)也是非常普遍的。此外，跨過隔離隔柵來傳輸數(shù)據(jù)和電能在諸如柵極驅(qū)動(dòng)器和用于高壓器件的工業(yè)傳感器柵極驅(qū)動(dòng)器等應(yīng)用中找到了用武之地。
