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www designelektronik de DESIGN&ELEKTRONIK 11 2020 31 Produktionslinien und einer feineren Steuerung von Temperatur Druck und Stellgliedern im System geführt Bei der Prozesssteuerung hängt die Geschwindigkeit der Fertigungslinie bzw des Prozesses hauptsächlich von zwei Faktoren ab von der mechanischen Fähigkeit der Maschinen und Systeme in der Fabrikhalle und von der Effizienz der IIoTNetzwerke die die Sensoren und Aktoren in den Maschinen und Systemen steuern Kleine Prozessverbesserungen können die Produktionkapazität steigern können aber wiederum durch Engpässe im IIoT-Netz verloren gehen Diese Engpässe lassen sich durch mehr Verarbeitung an der Edge reduzieren Die Edge-Verarbeitung am IIoT-Endpunkt lohnt sich besonders für die Verarbeitung analoger Signale Dies mag in den frühen Phasen der IIoT-Entwicklung noch einfach sein aber bei der Skalierung auf Massenfertigung kann es Probleme geben Spätere Verbesserungen können zu unverhältnismäßig mehr Rechenaufwand führen Das Senden aller analogen Rohdaten über das Netzwerk erhöht den Netzwerkverkehr und die Verarbeitung aller dieser Daten am Netzwerk-Hub-Prozessor nimmt wertvolle Rechenzeit in Anspruch Aus diesem Grund ist die Verarbeitung der analogen Daten direkt am Sensor ein praktischer Weg um das Netzwerk effizienter zu machen ■ Intelligente ADCs verarbeiten analoge Daten Bei komplexen analogen Sensoren ist es eine kluge Designentscheidung einen externen ADC zu haben der über eigene Verarbeitungskapazitäten verfügt Dies entlastet nicht nur den IIoT-Endpunkt-Mikrocontroller erheblich sondern erleichtert auch die Selbstkalibrierung des ADC Für solche Aufgaben verfügt Analog Devices über eine Reihe von analogen Präzisions-Mikrocontrollern wie den ADuCM360BCPZ128-R7 Er verwendet einen Arm-Cortex-M3 um zwei 24-Bit-Sigma-Delta-ADCs anzusteuern Bild 1 Die ADCs können 4000 Samples pro Sekunde 4 kSPS von analogen Sensordaten zu erfassen Außerdem verfügt der ADuCM360 über einen 12-Bit-Digital-Analog-Wandler DAC um genaue Spannungen für die Selbstkalibrierung zu erzeugen Der Mikrocontroller kann mit einer Spannung von 1 8 Vbis 3 6 Vbetrieben werden und enthält je einen internen Oszillator mit 32 kHz und mit 16 MHz was die Anzahl der Komponenten in platzkritischen Systemen reduziert Der ADuCM360 verfügt über 128 KB Flash-Speicher und 8 KB SRAM Ein wesentlicher Vorteil des Bausteins ist dass er die Flash-Speicherplätze direkt beschreiben kann ähnlich wie beim Schreiben in SRAM Dadurch kann der FirmwareEntwickler Blöcke des Flash-Speichers einfach als Programmspeicher und auch -Δ Modulator -Δ Modulator 24-Bit -Δ ADC 24-Bit -Δ ADC VREF AIN0 12-Bit DAC Power-On Reset On-Chip 1 8 V Digital LDO On-Chip 1 8 V Analog LDO VBIAS Generator ADuCM360 Buffer Buffer Buffer Selectable VREF Sources AIN1 AIN2 DAC Reset XTALO XTALI SWDIO SWCLK DVDD_REG AVDD_REG AVDD AGND AIN3 AIN4 IEXC AIN5 IEXC AIN6 IEXC AIN7 VBIAS0 IEXC EXTREF2IN+ AIN8 EXTREF2IN AIN9 DACBUFF+ AIN10 AIN11 VBIAS1 IREF GND_SW VREF VREF+ INT_REF IOVDD IOVDD Amp VREF Amp Buf Buf MUX On-Chip Oscillator 16 MHz GPIO Ports UART Ports 2x SPI 2x I²C 2 Timer Watchdog Wakeup Timer PWM Arm Cortex-M3 Processor 16 MHz Memory 128 kB Flash 8 kB SRAM DMA and Interrupt Controller Serial Wire Debug Programming and Debug 19 General-Purpose I O Ports Precision Reference Current Sources Mod2 Gain Mod2 Gain Sinc 3 4 Filter Sinc 3 4 Filter Sinc 2 Filter DAC Temp IOVDD 4 AVDD 4 Bild 1 Der ADuCM360 ist ein vollständiges Datenerfassungssystem mit geringem Stromverbrauch auf einem Chip mit einem Arm Cortex-M3-Kern zwei 24-bit-Sigma-Delta-ADCs mit 4 kSPS und einem 12-bit-DAC