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PDF进气、压缩、点燃、排气，真期望现代内燃机引擎还是如这样四冲程一般简单。
现代的引擎是一个复杂的控制系统，在关键通道反馈循环及性能、排放优化中使用嵌入式传感器。除了发动机，在现代汽车的各个系统中，从辅助泊车系统到轮胎压力监测，都包含了数以百计的传感器。消费电子产品是另一个广泛使用嵌入式传感器的领域。举例来说，微机电系统(MEMS)加速度计从根本上改变了我们与移动电话和游戏系统的交互方式，保护硬盘在跌落时不会丢失数据。去年，仅加速度计一项在美国的销售额就达到$24亿美元。
您任何一件最爱的物品中往往就包含了传感器，而且很可能是模拟传感器。然而，嵌入式传感器技术最新的趋势是缩短数据采集链路，它由传感器、放大器、模数转换器(ADC)、标准数字通信总线组成，它们被集成到同一块集成芯片(IC)。尽管模拟传感器仍然在被广泛使用，但数字传感器发展的新趋势降低了在嵌入式中集成测量的成本，并减少了器件数及开发时间。
通过美国国家仪器公司提供的NI可重配置I/O (RIO)平台能够更高效地在嵌入式系统中集成数字传感器。NI与芯片供应商合作，能够识别所需的关键测量类别、相应的传感器IC、原型设计方案、以及数字通信知识产权(IP)。NI目前已能提供，并将不断扩展用于数字传感器的LabVIEW FPGA IP仪器驱动接口；用于桌面PC的高层传感器驱动及实时操作系统；原型设计方案；及电路设计套装，如布线工具、电路模型、及发布的封装文件。
图1. 许多传统的传感器公司提供现有传感器平台的新版本的数字接口的支持用于嵌入式应用。
嵌入式传感器的优势
就目前为止还没有标准数字传感器通信总线，然而，一项调查显示，串行外围接口(SPI)及I2C总线被用于大多数类型的测量及传感器中。
1. 台式机上的原型设计及验证 – 通常将嵌入式传感器与PC连接来实现算法工程及传感器的动态性能验证。NI提供了基于PC的数据采集 (DAQ) 设备用于测量常见的模拟传感器，但很难明确如何通过PC将数字嵌入式传感器集成到测量及控制系统中。因为多数数字传感器采用串行通信协议，通过可转换为此类总线协议的设备与标准PC总线通信，如NI USB-8451 SPI/I2C接口。这类设备包括高层设备驱动，可轻松与SPI及I2C连接。USB-8451取消了物理总线层，提供简单的读/写API，与GPIB及RS232/RS485等仪器控制总线类似。多数嵌入式传感器通过响应指令来读写包含最新信息的内部存储器及配置寄存器。
图2. USB-8451提供简单的LabVIEW接口，可用于各类SPI及I2C总线的数字传感器，如用于各种冷冻售货机的TI TMP175温度计芯片。
NI注意到大多数嵌入式传感器是IC级的，不包括成型的封装及引线，于是公司与主要的数字传感器供应商合作，以提供更简单的器件连接性，只需很少甚至不需要焊锡，并通过自定义硬件设计来整合系统。
2. NI Single-Board RIO的发布 – 美国国家仪器公司还支持数字传感器与基于FPGA的RIO产品的轻松集成，提供用于SPI及I2C的LabVIEW FPGA IP，特定传感器驱动，及用于NI Multisim及Ultiboard软件的电路设计资源。用户可下载底层LabVIEW FPGA IP用于SPI 及I2C与LabVIEW FPGA IPNet的通信(ni.com/ipnet)。
此外，如果您将SPI及I2C总线作为嵌入式传感器常用的总线，类似仪器控制中的GPIB，这就需要创建高层的针对传感器的驱动，类似与NI仪器驱动网络(ni.com/idnet)。在底层通信总线IP之上，NI创建了用于若干系列的传感器的高层LabVIEW FPGA仪器驱动API，以及用于实时系统及台式机的FPGA接口例程。最后，为了集成这些芯片级的嵌入式传感器，NI提供了电路设计资源，如Multisim元件符号、Ultiboard封装、及NI Single-Board RIO参考设计自定义子卡。
图3. 通过从LabVIEW FPGA IPNet下载并集成SPI及I2C通信核连接数字传感器与NI Single-Board RIO。
探索新的嵌入式方案
嵌入式数字传感器技术降低了成本，简化了嵌入式系统中测量的集成。这类全新传感器的快速发展体现在从汽车到手动设备等各个领域中。美国国家仪器公司不断提供高效的嵌入式方案，从原型设计到最终部署，使这些技术的集成变的简单。
Matt Spexarth是美国国家仪器公司NI Single-Board RIO产品经理。他拥有堪萨斯州立大学的电子工程学士学位。
相关资源:
下载嵌入式传感器e-kit与FPGA IP，嵌入式传感器驱动、及电路设计工具，
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