）。 虽然我们都注意到，在工厂、加工厂甚至一些新构建的自动化系统中，传感器的使用显著增加，但普遍的使用的传感器也带来一个重要变化，就是需要在这些旧款IO。 这就需要构建存在尺寸和热量限制的高密度IO模块。 在本文中，我将重点介绍数字IO，在后续文章中再介绍模拟IO。
通常，PLC中的数字IO由分立式器件，例如电阻电容或有独立FET驱动组成。 为了尽可能减小控制器的尺寸，并且要求可处理2到4倍的通道数，这些都促使从分立式方案向集成式方案转变。
我们可以用整篇文章来阐述分立式方法的缺点，尤其是每个模块处理的通道数达到8个或以上的情况下，但只要说到高热量/功耗、数量庞大的分立式组件（从尺寸和平均故障间隔时间(MTBF)角度），以及需要可靠的系统规格，就已足以说明分立式方法并不可行。
图1显示在构建高密度数字输入(DI)和数字输出(DO)模块时面临的技术挑战。 在Di和DO系统中，都需要仔细考虑尺寸和散热问题。
对于数字输入，还需注意它支持不同的输入类型，包括1/2/3类型的输入，以及在某些情况下，支持24V和48V输入。 在所有情况下，可靠的工作特性很重要，有时，断路检测也至关重要。
对于数字输出，系统使用不相同的FET配置来驱动负载。 驱动电流的精度通常是一个重要的考量因素。 在许多情况下，诊断也非常重要。
传统的分立式设计使用电阻分压器网络将24V/48V信号转换为微控制器能够正常的使用的信号。 前端也能够正常的使用分立式RC滤波器。 若需要隔离，有时会使用外部光耦合器。
这种类型的设计适合少数的数字输入； 即每个板4到8个。 超过这一个数字，这种设计很快会变得不实用。 这种分立式方案会带来很多问题，包括：
更重要的是，分立式设计方法意味着输入电流随输入电压呈线性增加。 假设采用一个2.2KΩ输入电阻和24V V在。 当输入为1，例如，在24V时，输入电流为11mA，相当于功耗为264mW。 8通道模块的功耗大于2W，32通道模块的功耗大于8W。 参见下方的图3：
集成式数字输入设计的最大优势之一在于明显降低功耗，由此减少散热。 大多数集成式数字输入器件允许可配置的输入电流限制，以明显降低功耗。
当限流值设置为2.6mA时，功耗明显降低，每个通道约为60mW。 8通道数字输入模块的额定值现在可设为为低于0.5瓦，如下方的图4所示：
反对使用分立式逻辑设计的另一个原因是：有时DI模块必须支持不一样的输入。 IEC公布的标准24V数字输入规格分为1型、2型和3型。 1型和3型通常组合使用，因为其电流和阈值限值都非常相似。 2型具有6mA限流值，要更高一些。 采用分立式方法时，在大多数情况下要重新设计，因为大部分分立值都需要更新。
但是，集成式数字输入产品通常支持所有这三种类型。 从本质看，1型和3型一般受到集成式数字输入器件支持。 但是，为满足2型输入最低6mA的电流要求，我们应该针对一个现场输入并联使用两个通道。 而且只调节限流值电阻。 这有必要进行电路板变更，但变更很小。
例如，当前MaximIntegrated（现为一部分）DI器件的限流值为3.5mA/通道。 所以，如图所示，我们并联使用两个通道，如果系统必须接入2型输入，则调节REFDI电阻和RIN电阻。 对于一些较新的部件，我们也能够正常的使用引脚或通过软件来选择电流值。
要支持48V数字输入信号（不是常见要求），需要用类似流程，必须添加一个外部电阻来调节现场一端的电压阈值。 设置此外部电阻的值，使得引脚的限流值* R +阈值满足现场一端的电压阈值规范（参见器件数据手册）。
最后，由于数字输入模块与传感器连接，因此设计一定要符合可靠的工作特性要求。 当使用分立式方案时，必须仔细设计这些保护功能。 选择集成式数字输入器件时，确保根据行业规范确定以下各项：
典型的分立式数字输出设计具有一个带驱动电路的FET，由微控制器进行驱动。 能够正常的使用不同的方法来配置FET，以驱动微控制器。
高端负载开关的定义是：它由外部使能信号控制，并连接或断开电源与给定负载的连接。 与低端负载开关相比，高端开关为负载提供电流，而低端开关连接或断开负载的接地连接，从负载获取电流。 虽然它们都使用单个FET，但低端开关的问题在于：负载与接地之间可能短路。 高端开关保护负载，防止接地短路。 但是低端开关的实现成本更低。 有时，输出驱动器也配置为推挽开关，需要两个MOSFET。 参见下方的图6：
集成式DO器件可以将多个DO通道集成到单个器件中。 由于高端、低端和推挽开关使用的FET配置不同，因此可使用不相同的器件来实现每种类型的输出驱动器。
感性负载是任何包含线圈的器件，在通电后，通常执行一些机械工作，例如电磁阀、电机和执行器。 电流引起的磁场能移动继电器或接触器中的开关触点，以操作电磁阀，或旋转电机的轴。 大多数情况下，工程师使用高端开关来控制感性负载，挑战在于，当开关打开，电流不再流入负载时，如何给电感放电。 不当放电导致的负面影响包括：继电器触点可能拉弧、很大的负电压尖峰损坏敏感型IC，以及产生高频噪声或EMI，进而影响系统性能。
在分立式方案中，对感性负载进行放电的最常见解决方案就是使用续流二极管。 在本电路中，当开关闭合时，二极管被反向偏置且不导电。 当开关打开时，通过电感的负电源电压会使二极管正向偏置，从而通过引导电流通过二极管的方式使存储能量衰减，直至达到稳定状态且电流为零。
对于许多应用，特别是工业行业中每个IO卡具有多个输出通道的应用，该二极管通常尺寸很大，会导致成本和设计尺寸大幅增加。
现代数字输出器件使用一种主动箝位电路在器件内实现这一功能。 例如，Maxim Integrated采用一项获取专利的安全消磁(SafeDemag™)功能，允许数字输出器件在不受电感限制的情况下安全关闭负载。
在选择数字输出器件时，需要仔细考虑多个主要的因素。 应仔细考虑数据手册中的以下规格：
查看最大连续电流额定值，并确保在需要时可以并联多个输出，以获得更高电流的驱动器。
确保输出器件能驱动多个高电流通道（超过温度范围）。 参考数据手册，确保导通电阻、电源电流和热电阻值尽可能低。
要从一些超出范围的工作条件下恢复，诊断信息就很重要。 首先，您希望获取每个输出通道的诊断信息。 这中间还包括温度、过电流、开路和短路。 从整体（芯片）来看，重要诊断包括热关断、VDD欠压和SPI诊断。 在集成式数字输出器件中查找部分或所有这些诊断。
通过在IC上集成DI和DO，就能构建可配置产品。 这是一个4通道产品示例，可以配置为输入或输出。
它有一个DIO内核，这在某种程度上预示着可以在高端或推挽模式下将单个通道配置为DI（1/3型或2型）或数字输出。 DO上的限流值可设为为130mA至1.2A。 内置消磁功能。 要在1/3型或2型数字输入之间切换，我们仅需设置一个引脚，无需使用外部电阻。
这些器件不仅易于配置，而且坚固耐用，可在工业环境中工作。 这在某种程度上预示着高ESD，提供高达60V的电源电压保护和线路接地浪涌保护。
这是一个可能完全不一样的产品（可配置的DI/DO模块）的示例，可通过集成式方法实现。
在设计高密度数字输入或输出模块时，明显能够准确的看出，当通道密度超过少数时，分立式方案毫无意义。 从散热、可靠性和尺寸方面考虑，必须仔细考虑集成式器件选项。 在选择集成式DI或DO器件时，一定要注意一些重要的数据要点，包括可靠的工作特性、诊断、支持多种输入-输出配置。
几个域，以此来降低了系统的重量、成本以及操作的复杂度。 下面的这张图，比较清晰地描述了汽车电子软件体系架构的演化，左边是传统的架构，而右边则是基于域
描述ESP32_Terrarium-controller v2此 PCB 包含在技术探索课程“ Node-RED 和 ESP32 制作 Terrarium
4.0浪潮席卷而来，智能传感器在工厂环境中日益普及。普遍的使用的传感器正带来一个重要变化，即要在旧款
4.0浪潮席卷而来，智能传感器在工厂环境中日益普及。普遍的使用的传感器正带来一个重要变化，即要在旧款
时面临的技术挑战 /
ROHM BM6337x/BM6357x系列怎么样才能解决开发背景中出现的很多问题呢？
ConvenientImagePicker iOS简洁优雅的imagepicker
数字信号处理实验操作教程：3-3 mp3音频编码实验（AD7606采集）
