软件可配置I/O如何改变楼宇自动化

楼宇自动化系统 （BAS） 将照明、能源、暖通空调、安全和安保集成到一个直观的系统中，在楼宇运营的最佳效率与居住者的生产力和舒适度之间取得平衡。虽然楼宇自动化市场非常保守，但它已经看到了可观的增长，主要是由于能源价格上涨、节能意识的提高以及政府在消防安全和安保领域的举措不断增加。新的标准和法规（例如烟雾报警器的 UL 217 标准）已经生效，以使建筑物更安全、更高效、更舒适。此类趋势刺激了新楼宇自动化产品和解决方案的开发，促使制造商在更短的开发周期内交付新技术。

楼宇自动化控制器是一个典型的产品示例，通常缺乏在当今瞬息万变的市场中如此看重的创新敏捷性。控制器是 BAS 的大脑。他们从部署在整个建筑物中的传感器获取数据并执行系统的响应。这意味着控制器需要有一定数量的输入和输出通道。一些控制器仅提供固定通道功能，从而导致架构具有未使用的通道。这些额外未使用的渠道具有无法从客户那里收回的相关成本；但是，启用每个通道的完全可重新配置可确保可以使用所有通道。在理想情况下，BAS 应该有数量有限的备用、未使用的通道，这样客户就不必为未使用的功能付费。

传统上，楼宇自动化控制器对固定和可配置通道都使用离散实现。然而，离散实现的可配置通道控制器的物料清单 （BOM） 可能包含数百个组件。经过多年的发展，分立解决方案已经变得非常高效和优化，以降低 BOM 成本，以满足这个对成本敏感的市场的期望。尽管如此，新趋势和对敏捷开发的更多需求凸显了这种方法的一些主要缺点，例如楼宇自动化控制器中过多产品变体的规划、设计、生产和物流的复杂性。因此，必须根据总拥有成本而不是简化的 BOM 成本角度来评估 BAS 解决方案。

集成与离散

根据需要重新配置通道的能力是消除未使用通道的正确方法，但这本身并不能解决控制器设计的其他缺点。关键概念是使通道设计得以简化、占用空间更小、性能更好的集成。通过集成解决方案，可以使用软件命令轻松配置任何通道的功能。软件可配置输入/输出 （I/O） 技术开辟了轻松设计重用和平台化的可能性，最终降低 BAS 解决方案的总拥有成本并在楼宇自动化控制器的整个产品生命周期中创造价值（见图 1 ）。

图 1. 通过软件可配置 I/O 在开发的每个阶段提高投资回报率。

控制器开发的第一阶段是系统架构。此时，所有客户需求都被考虑在内，并定义了一个新产品。即使在开发的早期阶段，离散解决方案的不灵活性也是一个明显的缺点。客户的各种需求——例如输入和输出通道的比例或数量——可能导致多种设计，这增加了成本并阻碍了对市场需求的敏捷响应。集成的、软件可配置的 I/O 使经过验证的设计在不同应用程序中实现平台化和可重用性。正如本文后面讨论的那样，可重用性对于降低设计和生产成本至关重要。

根据产品定义，设计开始。在这个阶段，设计重用充分体现了它的重要性。与离散实现不同，集成且可配置的 I/O 可实现快速迭代、缩短时间并释放宝贵资源。在硬件和软件设计中，从资源密集型、冗长的多产品变体开发向满足众多要求的单一设计转变可减少研发时间和成本，同时保持成熟架构的高可靠性和稳健性。使用集成、可重新配置设计的“任何引脚上的任何功能”方法，可以更轻松地满足不同应用的需求（参见图 2）。

图 2. 具有软件可配置 I/O 的任何引脚上的任何功能。

从业务开发的角度来看，传统开发策略的缓慢响应会为失去机会或错过客户最后期限带来不必要的风险。集成的可配置 I/O 的灵活性和易用性有助于最大限度地提高投资回报 （ROI），同时尽可能缩短上市时间和创收时间。

从设计阶段开始，下一步是生产阶段。从 BOM 的采购和管理开始，集成解决方案很快就显示出它的优势。离散实现的通用控制器通常包括数百个组件，必须购买、存储在仓库中并运输到生产设施。管理如此大量的不同组件自然会增加总成本。通过单芯片解决方案和可重复使用的设计，简化了 BOM 物流——采购部门与更少的供应商打交道，所需的存储空间也更少。

由于元件数量较少，PCB 可以缩小多达 40%，并且生产中的拾取和放置成本也显着降低。此外，由于软件可配置 I/O 支持设计重用，控制器制造商将需要更多相同类型的 PCB。因此，板上的批量折扣也有助于节省成本。图 3 总结了离散和集成通道功能实现的比较。

图 3. 离散和集成通道功能实现的比较。

最后但并非最不重要的一点是，与多变体、离散实施相比，生产测试遵循统一的程序并且需要更少的时间来设置。增加的设计复杂性甚至可能增加测试失败的风险。认证只是集成的、可重复使用的解决方案可以节省成本和其他资源的另一个例子，在成品物流、安装和技术支持方面不胜枚举。与基于集成软件可配置 I/O 的通用、可重用解决方案相比，当众多不同的设计基于多个平台时，对销售、技术支持团队和安装技术人员的培训要广泛得多。

结论

软件可配置 I/O 为楼宇自动化市场带来了创新，虽然传统上较为保守，但现在正被推动变得更加敏捷并更快地响应不断变化的客户需求。集成和设计可重用性是实现这一转变的关键特性。有些人可能将集成解决方案视为一种简单的 BOM 替代品，实际上可能会增加成本，但实际上，从更大的角度考虑并考虑在整个产品生命周期中创造的整体价值，集成解决方案很快就会胜过任何疑虑。

Analog Devices AD74412R等器件解决了分立设计的缺点，将分立信号链集成在单个芯片中，并提供多个完全可配置的通道。这种类型的设备在整个控制器生命周期中创造价值，从产品定义到设计和生产，再到安装和运行。

审核编辑：郭婷