功能原型系統(tǒng)系列 是幫助您了解原型開發(fā)過程的一系列文章。通過閱讀，可以了解關(guān)鍵概念、原型開發(fā)的優(yōu)點(diǎn)、產(chǎn)品選擇討論以及其他技術(shù)資源。

功能原型系統(tǒng)中I/O的角色

為您的原型系統(tǒng)添加輸入和輸出對于創(chuàng)建真正可以工作的系統(tǒng)而言是十分重要的。通過添加傳感輸入和控制輸出，您可以證明您的設(shè)計(jì)能夠在實(shí)際世界中實(shí)現(xiàn)。完成紙面設(shè)計(jì)、用軟件實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)、甚至在虛擬環(huán)境中仿真設(shè)計(jì)從很大程度上而言，仍然是概念上的練習(xí)。為了向充滿懷疑的投資者證明設(shè)計(jì)的價(jià)值，您需要能夠在實(shí)際世界中存在并且能夠交互的功能設(shè)計(jì)。使用來自原型系統(tǒng)操作的數(shù)據(jù)還幫助您和客戶一起細(xì)化功能需求，并且根據(jù)實(shí)際性能進(jìn)行余下的設(shè)計(jì)。

本文檔提供了在為原型系統(tǒng)添加I/O時(shí)，讓您更快入門并且?guī)椭苊鈫栴}的相關(guān)介紹和資源。

添加I/O的挑戰(zhàn)

模擬還是數(shù)字？

簡單而言，模擬傳感器傳送來自用于進(jìn)行信號(hào)調(diào)理和數(shù)字化的傳感器的原始數(shù)值。通常它們比數(shù)字傳感器具有更高的比特精度，價(jià)格也更便宜，但是在采集鏈中需要更多組件。模擬傳感器挑戰(zhàn)包括在傳感器鏈中排列所有必須的組件，例如合適的模擬數(shù)字轉(zhuǎn)換器（ADC）和信號(hào)調(diào)理。通常這些組件需要和您所選的傳感器配套使用，如果傳感器選擇發(fā)生變化，您需要重新配置整個(gè)采集鏈。

圖1：模擬傳感器采集鏈

數(shù)字傳感器通過在集成電路中，在芯片級(jí)別將信號(hào)調(diào)理和數(shù)字化整合在一起，簡化了采集鏈。它們具有比采集鏈更短的優(yōu)點(diǎn)，但是需要能夠與傳感器使用的特定數(shù)字通信協(xié)議進(jìn)行交互的驅(qū)動(dòng)程序。

圖2：數(shù)字傳感器采集鏈（SPI總線接口）

將所選的傳感器集成到原型系統(tǒng)并按照變化進(jìn)行調(diào)節(jié)

從零開始將傳感器整合到系統(tǒng)中所需的底層知識(shí)以及從系統(tǒng)中采集有意義的數(shù)據(jù)通常是耗費(fèi)時(shí)間和資源的無底洞。傳統(tǒng)傳感器集成的定制特性意味著每個(gè)設(shè)計(jì)修改都帶有昂貴的重建代價(jià)。特別對于傳感器而言，設(shè)計(jì)變化確實(shí)有可能發(fā)生，因?yàn)閷σ?guī)格進(jìn)行理解確保滿足您原型系統(tǒng)的需求本身就是有挑戰(zhàn)性的。

輸出

* 實(shí)現(xiàn)通信接口

* 定制輸出信號(hào)

* 尋找通用解決方案

正如我們所討論的，為原型系統(tǒng)添加I/O可能是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。因?yàn)殡y以估計(jì)構(gòu)建定制I/O解決方案所需的時(shí)間和資源的總成本，通常將它作為原型開發(fā)過程的難點(diǎn)。

RIO解決方案

要克服對I/O進(jìn)行原型開發(fā)中的傳統(tǒng)難點(diǎn)，需要在方案上進(jìn)行變化，特別是需要有效開發(fā)設(shè)備原型但是沒有解決低級(jí)傳感器接口問題所需專用資源的領(lǐng)域?qū)＜摇?/p>

NI工具通過將硬件和直觀的圖形化軟件、可重復(fù)配置I/O設(shè)備、必要的IP以及您所需的支持系統(tǒng)集成在一起，提供了方案上的變化，幫助您解決這些困難。

* 使用直觀圖形化軟件的硬件集成

* 可重復(fù)配置I/O設(shè)備

* IP幫您快速起步

* I2C和SPI總線IP

o 支持系統(tǒng)

下一步

當(dāng)您開始從傳感器接受數(shù)據(jù)并且計(jì)劃使用這些數(shù)據(jù)時(shí)，您可以用現(xiàn)實(shí)世界的數(shù)據(jù)替代用戶界面原型系統(tǒng)中的隨機(jī)數(shù)據(jù)或?qū)嵗a。

成功地將傳感器輸入和控制輸出集成到功能原型中是部署以及批量生產(chǎn)中的一大進(jìn)步。這一步證明您已經(jīng)越過了產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中的最大挑戰(zhàn)。

要學(xué)習(xí)為原型系統(tǒng)添加I/O的技術(shù)細(xì)節(jié)，請參閱下面的相關(guān)資源。要繼續(xù)原型開發(fā)過程的后續(xù)步驟，請返回功能原型系統(tǒng)系列。

NI公司供稿