樓宇自動化系統(tǒng)（BAS）將照明、能源,、HVAC,、安全和安保集成到單個直觀的系統(tǒng)中，從而在樓宇的最佳運行效率與居住者的生產(chǎn)率和舒適度之間取得平衡,。盡管樓宇自動化市場非常保守,，但它卻取得了可觀的增長，主要推動因素是能源價格上漲、對節(jié)能的認識提高以及政府在消防和安保領域的舉措不斷增加,。新的標準和法規(guī)（例如UL 217煙霧報警器標準）已經(jīng)生效,，目的是讓建筑物更安全、更高效,、更舒適,。這些趨勢刺激了新的樓宇自動化產(chǎn)品和解決方案的開發(fā)，促使制造商以更短的開發(fā)周期交付新技術,。這種節(jié)奏變化為BAS公司提供了通過平臺化,、功耗更低、尺寸更小的靈活系統(tǒng)解決方案滿足此類需求的機會,。

　　有些產(chǎn)品常常缺乏當今瞬息萬變的市場所重視的創(chuàng)新敏捷性,，樓宇自動化控制器就是其中的一個典型例子?？刂破魇荁AS的大腦,，其從建筑物中廣泛部署的傳感器獲取數(shù)據(jù)，并執(zhí)行系統(tǒng)響應,。這意味著控制器需要有一定數(shù)量的輸入和輸出通道。有些控制器僅提供固定的通道功能,，導致架構包含未使用的通道,。這些額外的未使用通道會有一些關聯(lián)費用無法從客戶那里收回。然而,，如果每個通道都有完全重新配置的能力,，那么所有通道都能得到利用。在理想情況下,，BAS應具有一定數(shù)量的備用通道,，以使客戶不必為未使用的功能付費。使通道功能完全可配置可為BAS的設計和部署提供最大的靈活性,。

　　圖1.利用AD74412R可在每個開發(fā)階段提高投資回報率

　　傳統(tǒng)上,，樓宇自動化控制器的固定和可配置通道均采用分立實現(xiàn)方式。但是,，分立實現(xiàn)的可配置通道控制器的物料清單（BOM）可能包含數(shù)百個元器件,。經(jīng)過多年發(fā)展，分立式解決方案已經(jīng)變得非常高效,，而且優(yōu)化得非常好,，BOM成本降低到與這一對成本敏感的市場的預期一致的水平。然而,，新趨勢和對敏捷開發(fā)的更大需求凸顯了這種方法的一些主要缺點,，例如：樓宇自動化控制器的產(chǎn)品變體太多，導致規(guī)劃、設計,、生產(chǎn)和物流異常復雜,。因此，BAS解決方案必須根據(jù)總擁有成本而非簡單化的BOM成本來評估,。

　　集成與分立

　　根據(jù)需要重新配置通道的能力是消除用不著通道的正確方法,，但單憑這點并不能解決控制器設計的其他缺點。關鍵概念是集成,，通過集成簡化通道設計,、減小尺寸并提高性能。借助集成解決方案,，利用軟件命令便可輕松配置任何通道的功能,。軟件可配置的輸入/輸出（I/O）技術為簡化設計重用和平臺化提供了可能性，最終將能降低BAS解決方案的總擁有成本,，并為樓宇自動化控制器的整個產(chǎn)品生命周期創(chuàng)造價值（參見圖1）,。

　　控制器開發(fā)的第一階段是系統(tǒng)架構，此時要考慮所有客戶需求并定義新產(chǎn)品,。即使在開發(fā)的這一早期階段,，分立解決方案的不靈活也是一個明顯的缺點?？蛻舻牟煌枨蟆巛斎牒洼敵鐾ǖ赖谋嚷驶驍?shù)量——可能導致產(chǎn)生多個設計,，這會增加成本并阻礙對市場需求的敏捷響應。集成的軟件可配置I/O支持平臺化,，使得一個經(jīng)過驗證的設計可以在不同應用中重復使用,。可重用性對于降低設計和生產(chǎn)成本至關重要,，稍后將加以討論,。

　　定義好產(chǎn)品之后，設計即啟動,。在此階段,，設計重用充分顯示了其重要性。與分立實現(xiàn)不同,，集成且可配置的I/O可以快速迭代,，縮短開發(fā)時間，并釋放寶貴的資源,。硬件和軟件設計均從資源密集型,、冗長、多產(chǎn)品變體開發(fā)轉向通過單一設計來滿足眾多需求,，這樣可減少研發(fā)時間和成本,，同時保持成熟架構的高可靠性和穩(wěn)健性,。利用集成式可重新配置設計的“任何引腳提供任何功能”方法，滿足不同應用的需求要容易得多（參見圖2）,。

　　圖2.軟件可配置I/O使任何引腳可提供任何功能

　　從業(yè)務開發(fā)角度看,，常規(guī)開發(fā)策略的響應速度很慢，會帶來不必要的風險,，導致錯失機會或錯過客戶最后期限,。集成式可配置I/O的靈活性和易用性有助于最大程度地提高投資回報率（ROI），同時盡可能縮短上市時間和收益時間,。

　　完成設計階段之后,，下一步是生產(chǎn)階段。從BOM的采購和管理開始,，集成解決方案很快就會顯示出其優(yōu)勢,。分立實現(xiàn)的通用控制器常常包含數(shù)百個元器件，這些元器件都需要采購,、在倉庫中儲存并運輸?shù)缴a(chǎn)設施,。管理如此大量的不同元器件自然會增加總成本。而采用單芯片解決方案和可重復使用的設計,，BOM物流就會簡單得多——采購部門需要打交道的供應商更少,，所需的儲存空間更小。

　　圖3.分立和集成通道功能實現(xiàn)的比較

　　由于元器件數(shù)量減少,，PCB尺寸可減小多達40％,，生產(chǎn)中的貼裝成本也顯著降低。此外,，由于軟件可配置I/O支持設計重用，控制器制造商將需要更多同類型的PCB,。因此,，電路板的批量折扣也有助于節(jié)省成本。圖3總結了分立和集成通道功能實現(xiàn)的比較,。

　　最后但并非最不重要的一點是,，與多個變體的分立實現(xiàn)相比，生產(chǎn)中的測試遵循統(tǒng)一的程序,，設置所花費的時間更少,。設計復雜性的增加甚至可能會提升測試失敗的風險。集成式可重復使用解決方案可以從多方面節(jié)省成本和其他資源,，認證就是一個例子,，此外還有成品物流、安裝,、技術支持等方面,。當許多不同設計基于多個平臺時,，與基于集成式軟件可配置I/O的通用可重用解決方案相比，對銷售,、技術支持團隊和安裝技術人員的培訓會更加繁瑣,。

　　結論

　　軟件可配置I/O為樓宇自動化市場帶來了創(chuàng)新，該市場傳統(tǒng)上偏保守,，但在多種因素的推動下,，它正變得更加敏捷，并能更快地響應不斷變化的客戶需求,。集成和設計可重用性是實現(xiàn)這種轉變的關鍵特性,。有些人可能認為集成解決方案是簡單的BOM替代品，實際上可能會增加成本,，但事實上,，從更大的角度看待這件事，并考慮其在整個產(chǎn)品生命周期中創(chuàng)造的總體價值,，集成解決方案很快就會打消任何疑問,。

　　為了克服分立設計的缺點，ADI公司開發(fā)了完全可通過軟件配置的I/O AD74412R,。該器件將分立信號鏈集成在單個芯片中,，并提供四個完全可配置的通道。從產(chǎn)品定義到設計和生產(chǎn),，再到安裝與運行,，AD74412R可在整個控制器生命周期中創(chuàng)造價值。它是市場上的第一款此類產(chǎn)品,，為客戶提供一種簡便的方法來增加投資回報,，同時縮短產(chǎn)品上市時間和收益時間。

　　圖4.完全可通過軟件配置的集成I/O—AD74412R

作者簡介

Michal Raninec是ADI公司自動化與能源事業(yè)部工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)解決方案部門的前系統(tǒng)應用工程師,。其專業(yè)領域包括電化學氣體檢測和無線傳感器網(wǎng)絡,。Michal畢業(yè)于捷克布爾諾科技大學，獲得電子工程碩士學位,。