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，在建筑物的最佳运营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，但经历了可观的增长，主要受能源价格上涨、节能意识增强以及政府在消防和安全领域的举措增加等推动。新的标准和法规，例如烟雾报警器的 UL217 标准，已经生效，以使建筑物更安全、更高效和更舒适。这些趋势推动了新的楼宇自动化产品和解决方案的开发，促使制造商以更短的开发周期提供新技术。

楼宇自动化控制器是一个典型的产品示例，这些产品通常缺乏在当今瞬息万变的市场中所重视的创新敏捷性。控制器是 BAS 的大脑，从广泛部署在建筑物中的传感器获取数据并执行系统响应。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，导致架构包含未使用的通道。这些额外的未使用渠道会产生一些相关费用，这些费用无法从客户那里收回。但是，如果每个通道都具有完全重新配置的能力，则可以利用所有通道。理想情况下，BAS 应该有一定数量的备用通道，这样客户就不必为未使用的功能付费。

图 1.在每个发展阶段利用杠杆提高投资回报率

传统上，楼宇自动化控制器的固定和可配置通道都以离散方式实现。但是楼宇自控系统方案，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。多年来，离散解决方案已经变得非常高效和优化，将 BOM 成本降低到与这个对成本敏感的市场的预期一致的水平。然而，新趋势和对敏捷开发的更大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的产品变体过多，导致规划、设计、生产和物流异常复杂。因此，必须根据总拥有成本而不是简单的 BOM 成本来评估 BAS 解决方案。

集成和离散

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，但它本身并不能解决控制器设计的其他缺点。关键概念是集成，它简化了通道设计、减小了尺寸并提高了性能。借助集成解决方案，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) 技术提供了简化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）。

控制器开发的第一阶段是系统架构楼宇自控系统方案，其中考虑所有客户要求并定义新产品。即使在这个开发的早期阶段，离散解决方案的不灵活性也是一个明显的缺点。不同的客户需求——例如输入和输出通道的比率或数量——可能会导致多种设计，这会增加成本并阻碍对市场需求的敏捷响应。集成的软件可配置 I/O 支持平台化，允许在不同应用程序中重复使用经过验证的设计。可重用性对于降低设计和生产成本至关重要，这将在后面讨论。

一旦定义了产品，设计就开始了。在这个阶段，设计重用充分展示了它的重要性。与离散实现不同，集成和可配置的 I/O 可实现快速迭代、缩短开发时间并释放宝贵资源。硬件和软件设计都已从资​​源密集型、冗长的多产品变体开发转变为通过单一设计满足众多需求，从而减少开发时间和成本，同时保持成熟架构的高可靠性和稳健性。使用集成可重构设计的“any pin-for-any”方法更容易满足不同应用的需求（见图2）.

图2.软件可配置 I/O 允许任何引脚提供任何功能

从业务发展的角度来看，传统的发展策略反应迟缓，并引入不必要的风险，导致错失机会或错过客户最后期限。集成可配置 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)，同时最大限度地缩短上市时间和创收时间。

完成设计阶段后，下一步就是生产阶段。从 BOM 的采购和管理开始，集成解决方案迅速显示出它的优势。离散实现的通用控制器通常包含数百个需要采购、存储在仓库中并运送到生产设施的组件。管理如此大量的不同组件自然会增加总体成本。凭借单芯片解决方案和可重复使用的设计，BOM 物流更加简单——采购部门必须与更少的供应商打交道，并且需要更少的存储空间。

图3.离散和集成通道功能实现对比

由于元件数量减少，PCB 尺寸最多可减少 40%，生产中的贴装成本也显着降低。此外，控制器制造商将需要更多相同类型的 PCB，因为软件可配置 I/O 支持设计重用。因此，板上的批量折扣也有助于节省成本。图 3 总结了分立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，生产中的测试遵循统一的程序，与多个变体的离散实现相比，设置时间更短。增加的设计复杂性甚至可能增加测试失败的风险。集成的可重复使用解决方案可以通过多种方式节省成本和其他资源，认证就是一个例子，此外还有成品物流、安装、技术支持等。当许多不同的设计基于多个平台时，销售、技术支持团队和安装技术人员的培训可能比基于集成软件可配置 I/O 的通用可重用解决方案更加繁琐。

综上所述

软件可配置 I/O 为楼宇自动化市场带来了创新，该市场传统上是保守的，但在许多因素的推动下，它变得更加灵活，对不断变化的客户需求做出响应。集成和设计可重用性是实现这一转变的关键特性。有些人可能认为集成解决方案是简单的 BOM 更换，实际上可能会增加成本，但实际上，从更大的角度来看，考虑到它在整个产品生命周期中创造的整体价值，集成解决方案将很快打消任何疑虑。

为了克服分立设计的缺点，ADI 公司开发了完全软件可配置的 I/. 该器件将离散信号链集成到单个芯片中，并提供四个完全可配置的通道。从产品定义到设计和生产，再到安装和运行，整个控制器生命周期都在创造价值。它是市场上同类产品中的第一个，它为客户提供了一种增加投资回报率的简便方法，同时缩短了上市时间和创收时间。

图 4.完全软件可配置的集成 I/O——

关于作者

是 ADI 公司自动化与能源事业部工业物联网解决方案事业部的前系统应用工程师。他的专业领域包括电化学气体检测和无线传感器网络。毕业于捷克布尔诺科技大学，获得电气工程硕士学位。

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