物联网

在消费电子市场,电视、投影仪和其它多媒体设备纷纷采用高清多媒体接口(HDMI®)技术,使得HDMI成为全球公认的接口。相信不久之后,所有多媒体设备都需要配备该接口。HDMI接口在家庭娱乐中已经广为流行,近来在便携式设备和汽车信息娱乐系统中,它也日渐风行。

实现标准化多媒体接口是竞争高度激烈的消费电子市场的必然要求,上市时间对于该市场而言至关重要。除了提高市场认可度以外,采用标准接口还能大大改善投影仪、DVD播放机、高清电视以及不同制造商生产的其它设备之间的兼容性。

然而,在某些工业应用中,从模拟视频向数字视频过渡所需的时间比消费电子市场要长,许多设备尚未采用新的数字方法来发送合成音视频数据。这些设备仍然使用模拟信号作为唯一的视频传输途径,原因可能是特殊市场或应用有特定要求。例如,对于投影仪,有些客户仍然偏好使用视频图形阵列(VGA)电缆,而其它一些客户则使用音频/视频接收器(AVR)或媒体盒作为集线器,将一条HDMI电缆连接到电视,而不是一组凌乱且不美观的电缆,如图1所示。

媒体盒将模拟信号转换为HDMI

图1. 媒体盒将模拟信号转换为HDMI

新使用者可能认为HDMI是一种相对较复杂的标准,需要经过验证的软件驱动器、互通性和兼容性测试,从而保证一种设备与其它各种设备结合使用时能够正常工作。这似乎有点难以把握,遇到新技术时常常会发生这种情况。

然而,先进的半导体技术正在解决这些难题,模拟域和数字域均实现了改进,包括通过更高性能的模块来均衡较差的差分信号,以及利用更复杂的算法来减少软件开销和纠正位错误。

本文说明先进的半导体解决方案和灵巧的软件如何帮助实现HDMI。两种基本器件——HDMI-VGA (“HDMI2VGA”)和VGA-HDMI (“VGA2HDMI”)转换器——为熟悉视频应用的工程师提供一种简单的模拟视频与数字视频相互转换的方法。

虽然HDMI已成为事实上的高清视频接口,但VGA仍是笔记本电脑上最常用的接口。本文还会说明如何使这两种接口互连。

HDMI应用和视频标准简介

HDMI接口利用最小差分传输信号(TMDS)线传输包形式的视频、音频和数据。除了这些多媒体信号以外,接口还包括显示器数据通道(DDC)信号,用于交换扩展显示识别数据(EDID)和高带宽数字内容保护信息(HDCP)。

此外,HDMI接口还可以配备消费电子控制(CEC)、音频回授通道(ARC)和家庭以太网通道(HEC)。由于这些不是本文所述应用的重要部分,本文将不予讨论。

EDID数据包括一个128字节(VESA—视频设备标准协会)或256字节(CEA-861—消费电子协会)数据模块,用于说明视频接收器(Rx)的视频和(可选)音频能力。EDID由视频源(播放器)利用I2C协议通过DDC线从视频接收器读取。视频源必须发送视频接收器支持的且列于EDID中的首选或最佳视频模式。EDID可能还包含关于视频接收器音频能力的信息,以及支持的音频模式列表和相应的频率。

VGA和HDMI均有DDC连接,用以支持视频源与接收器之间的通信。EDID的前128字节可以由VGA和HDMI共享。根据ADI公司HDMI兼容性测试(CT)实验室的经验,EDID的前128字节更容易出错,因为一些工程师不熟悉HDMI规范的严格要求,而且大多数文章都是侧重于EDID扩展模块。

表1显示了EDID前128个字节中容易出错的部分。有关EDID前128个字节之后的CEA扩展模块设计的详细信息,请参阅CEA-861规范。

表1. EDID简介

VGA和HDMI的时序格式由上述两个标准设置组分别定义:VESA和CEA/EIA。VESA时序格式的定义参见“VESA监视时序和协同视频时序标准”;HDMI时序格式的定义参见CEA-861。VESA时序格式包括主要用于PC和笔记本电脑的标准,如VGA、XGA、SXGA等。CEA-861描述电视和增清/高清显示器所用的标准,如480p、576p、720p和1080p等。在这些时序格式中,只有640 × 480p @ 60 Hz这一种格式是强制性的,为VESA和CEA-861标准所共有。PC和电视均必须支持这种模式,因此本例使用该模式。表2比较了一般支持的视频标准。详细数据请参阅相应的规范。

表2. 最常用的VESA和CEA-861标准(p = 逐行;i = 隔行)

应用和部分要求简介

HDMI2VGA和VGA2HDMI转换器的重要要求是确保视频源发送的信号符合正确的视频标准。这是通过提供一个具有适当EDID内容的视频源来实现的。一旦收到,就可以将正确的视频标准转换为最终HDMI或VGA标准。

图2和图3中的功能框图显示了HDMI2VGA和VGA2HDMI转换的相应过程。HDMI2VGA转换器假设HDMI Rx内置EDID。

具有音频提取功能的HDMI2VGA转换器

图2. 具有音频提取功能的HDMI2VGA转换器

VGA2HDMI转换器

图3. VGA2HDMI转换器

工作原理

VGA2HDMI: VGA源从接收器读取EDID内容,利用DDC线路通道获取支持的时序列表,然后视频源开始发送视频流。VGA电缆具有RGB信号和独立的水平(HSYNC)与垂直(VSYNC)同步信号。下游VGA ADC锁定HSYNC以重新产生采样时钟。VGA解码器将输入的同步信号与时钟对齐。

数据使能(DE)信号指示视频的有效区域。VGA ADC并不输出此信号,它是HDMI信号编码的强制要求。DE的逻辑高电平部分表示有效像素,或者说视频信号的可视部分。DE的逻辑低电平部分表示视频信号的消隐部分。

水平DE生成

图4. 水平DE生成

垂直DE生成

图5. 垂直DE生成

DE信号对于产生有效HDMI流至关重要。如果没有DE信号,可以通过HDMI发送器(Tx)来补偿,它能重新生成DE信号。现代HDMI发送器可以利用若干参数设置,如HSYNC延迟、VSYNC延迟、有效宽度和有效高度等,从HSYNC和VSYNC输入产生DE信号(如图4和图5所示),确保兼容HDMI信号传输。

HSYNC延迟定义从HSYNC前沿到DE前沿的像素数。VSYNC延迟定义VSYNC和DE前沿之间的HSYNC脉冲数。有效宽度表示有效水平像素数,有效高度表示有效视频的行数。DE生成功能也可用于显示功能,例如使有效视频区域处于屏幕的中央。

显示位置调整是VGA输入的强制要求。数字化模拟输入信号的第一个和最后一个像素不得靠近任何HSYNC/VSYNC脉冲或与之重合。DE信号低电平期间(如垂直或水平消隐间隔)用于发送额外的HDMI数据和音频数据包,不得违反要求。ADC采样阶段可能会引起这种不对齐现象。屏幕可视区域中的黑条可能意味着有效区域不对齐。对于复合视频广播信号(CVBS),此现象可通过过扫描5%到10%进行校正。

VGA旨在显示整个有效区域,不落下任何区域。画面不会过扫描,因此显示位置调整对于VGA转HDMI很重要。最佳情况下,黑条可以被自动识别,图像可以自动调整到最终屏幕的中央,或者根据回读信息手动调整。如果VGA ADC连接到后端定标器,有效视频将能正确地与整个可视区域重新对齐。

然而,使用定标器解决有效视频区域不对齐问题会提高设计成本及相关风险。例如,利用定标器和视频图案,有效区域内一个小白框周围的黑色区域可能会被视为无用棒而予以消除有效区域内一个小白框周围的黑色区域可能会被视为无用条而予以消除。黑色区域消除后,白框就变为纯白色背景。另一方面,半白半黑图像会产生失真。为了防止此类不当失真,必须采取某种预防机制。

HDMI Tx一旦锁定并重新产生DE信号,就会向HDMI接收器(如电视等)发送视频流。与此同时,片上音频器件,如音频编解码器等,也可以通过I2S、S/PDIF或DSD向HDMI Tx发送音频流。HDMI的优势之一是可以同时发送视频和音频。

VGA2HDMI转换板上电且源和接收器连接后,MCU应通过HDMI Tx DDC线回读HDMI接收器的EDID内容。MCU应将EDID的前128字节略微更改后复制到VGA DDC通道的EEPROM,因为VGA DDC通道一般不支持用于HDMI的CEA扩展。表3列出了需要的更改。

HDMI2VGA: HDMI2VGA转换器首先必须向HDMI源提供适当的EDID内容,然后才能接收所需的640 × 480p信号,或者视频源/显示器支持的其它常见标准。HDMI Rx一般将EDID内容存储在内部,处理热插拔检测线(表示显示器已连接),接收、解码并解读输入的视频和音频流。

由于HDMI流将音频、视频和数据合并在一起,因此HDMI Rx也必须支持回读辅助信息,如颜色空间、视频标准和音频模式等。多数HDMI接收器会自适应接收流,自动将任何颜色空间(YCbCr 4:4:4、YCbCr 4:2:2、RGB 4:4:4)转换为视频DAC要求的RGB 4:4:4颜色空间。自动颜色空间转换(CSC)确保将正确的颜色空间发送至后端器件。

输入HDMI流经过处理并解码为所需的标准后,便通过像素总线输出到视频DAC和音频编解码器。视频DAC通常具有RGB像素总线和时钟输入,但无同步信号。HSYNC和VSYNC信号可通过缓冲器输出到VGA输出,最终输出到监视器或其它显示器。

HDMI音频流可以承载许多不同标准,例如:L-PCM、DSD、DST、DTS、高比特率音频、AC3和其它压缩位流。多数HDMI接收器在提取音频标准方面没有问题,但进一步处理可能有问题。根据后端器件不同,可能优先使用简单标准,而不是复杂标准,以便能将其轻松转换为扬声器用模拟输出。HDMI规范确保所有器件至少支持32 kHz、44.1 kHz和48 kHz LPCM。

因此,必须产生EDID信号,这个信号既与提取音频的HDMI2VGA转换器的音频能力相匹配,又与VGA显示器的原始能力匹配的显示器的原始信号相匹配EDID。这可以通过一个经由DDC线从VGA显示器检索EDID内容的简单算法来实现。回读数据应经过解析和验证,确保监视器允许的频率不高于HDMI Rx或视频DAC支持的频率(参见表4)。EDID镜像可以利用一个列出音频能力的额外CEA模块进行扩展,以反映HDMI2VGA转换器仅支持线性PCM标准的音频。包含所有模块的预备EDID数据因此可以向HDMI源提供。向热插拔检测线(HDMI线缆的一部分)发送脉冲后,HDMI源应从转换器重新读取EDID。

可以利用一个简单的微控制器或CPU来控制整个电路,读取VGA EDID并对HDMI Rx和音频DAC/编解码器进行编程。一般不需要控制视频DAC,因为它没有I2C或SPI等控制端口。

表4. HDMI2VGA转换器需要的更改列表

内容保护考虑

典型模拟VGA不提供内容保护,因此独立转换器不应允许解密内容保护数据,否则最终用户将能访问原始字数据。另一方面,如果该电路是较大器件的组成部分,只要它不允许用户访问未加密的视频流,就可以使用它。

电路示例

示例VGA转HDMI板使用高性能8位显示器接口AD9983A,它支持最高UXGA时序和RGB/YPbPr输入,以及高性能165 MHz HDMI发送器ADV7513, 它支持24位TTL输入、3D视频和可变输入格式。利用这些器件可以快速方便地构建一个VGA2HDMI转换器。ADV7513还有一个内置DE生成模块,因而无需外部FPGA来产生丢失的DE信号。ADV7513也有一个嵌入式EDID处理模块,可以自动从HDMI Rx回读EDID信息,或者手动强制回读。

同样,构建一个HDMI2VGA转换器也不是非常复杂。利用低功耗165 MHz HDMI接收器ADV7611和三通道、8位、330 MHz视频DACADV7125,可以构建一个高度集成的视频路径。Rx包括内置的EDID、用于处理热插拔置位的电路、可以输出RGB 4:4:4的自动CSC(与接收的颜色空间无关),以及一个支持亮度/对比度调整和同步信号重新对齐的器件处理模块。低功耗音频编解码器SSM2604可以解码立体声I2S流,并通过DAC以任意音量输出。该音频编解码器的时钟源可以从ADV7611 MCLK线获得,不需要外部晶振,配置只需要执行几次写操作。

一个简单的MCU,例如内置振荡器的精密模拟微控制器ADuC7020就能控制整个系统,包括EDID处理、颜色增强和一个带按钮、滚动条、旋钮的简单用户接口。

图6和图7分别显示VGA2HDMI转换器的重要部件——视频数字化仪(AD9983A)和HDMI Tx (ADV7513)的示例原理图。不包括MCU电路。

AD9983A原理图

图6. AD9983A原理图

ADV7513原理图

图7. ADV7513原理图

结束语

ADI公司的音频、视频和微控制器器件可以实现高集成的HDMI2VGA或VGA2HDMI转换器,转换器从USB连接器获取的少量电源供电。

两种转换器均表明:利用ADI器件,可以轻松实现采用HDMI技术的应用。对于应在HDMI中继器配置中工作的设备,HDMI系统复杂度会提高,因为这要求处理HDCP协议和整个HDMI树。两种转换器均不使用HDMI中继器配置。

视频接收器(显示器)、视频发生器(源)和视频转换器等应用要求软件堆栈相对较小,因此可以快速轻松地实现。有关更多信息和原理图,请参阅ADI公司的EngineerZone网页。

参考电路

A DTV Profile for Uncompressed High Speed Digital Interfaces (CEA-861-E).

显示器监视时序(DMT)、协同视频时序(CVT)和增强扩展显示识别数据(E-EDID)标准可从VESA获得。

作者介绍:

Brett Li

Brett Li 于2006年加入ADI公司,是一名资深应用工程师,负责ATV产品和HDMI预测试实验室。Brett分别于1999年和2004年获得北京理工大学电气工程学士学位和博士学位。2004年至2006年,他在Pixelworks工作。

Witold Kaczurba

Witold Kaczurba 是ADI公司高级电视部(爱尔兰利默里克)资深应用工程师,负责支持解码器和HDMI产品。2007年从波兰弗罗茨瓦夫理工大学毕业并获得电气工程硕士学位后,他加入ADI公司。学生期间,他曾为小型电子和IT公司工作,后来作为工读生加入ADI公司(爱尔兰),随后成为应用工程师。

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一.物联网的“信息入口”

物联网中大多数的原始性数据都从边缘网络中获取,并经过一定的删选处理后输送至“云端”(物联网平台和应用)。在边缘网络中的各类终端会嵌入在现实世界的各个角落,成为外界信息的主要入口。

当然,还有一部分原始性数据并不从边缘网络导入,而是由应用企业、开发人员、专业人员、其它信息系统在云端通过云端服务器的输入设备,直接灌入。
严格的来说,云端本身无法产生物联网数据(没有对物的感知能力),但是它具备计算能力而拥有智能,可以提取数据中的信息价值,从而向其它系统或用户提供信息服务。

二.物联网信息入口主要分布在三个层次

1. 终端

在终端和节点层,边缘网络中的终端为物联网入口。在这里主要接入三类信息:物理世界的环境,通过具备“传感器”、“执行器”的终端与物联网互通;人(用户)使用各种用户智能终端或交互终端来实现对“物”的操控;智能终端、智能设备具备自助联接物联网、获取服务的能力,可以在没有人为干预的情况下与云端的应用服务进行信息交互。在这里,会形成消费者生态。(注释:消费者不仅指人,也包括能够利用物联网自助服务的智能设备)

2. 平台

在平台服务层,通过各种互联网接口和输入输出设备,交换各类物联信息。在该层中,各种物联网专业领域和其它行业领域的信息大量汇聚并在不同系统间交互,是物联网信息的“集散地”。

物联网系统或应用的开发者、运营者(包括各行业技术人员),都会利用平台服务来创新、运营物联网应用。在这里会形成物联网的开发者、运营者生态。

3.应用

在应用层,物联网应用和互联网应用的特性基本一致。用户可以远程登入应用系统,操作、查看远端的设备,收集环境信息,获取商业信息服务。

在这里,具有互联网的生态形式,并由于物联网的融入,它会被扩展到一个新的高度:和终端、平台层的情况一样,大量智能系统会成为应用层的用户,它们能够自主地使用各类物联网应用,自助完成商业交付,表现得像一个由自主意识的行为人,完成互联网、物联网的商业交易。和终端侧一样,形成消费者生态。

和互联网领域一样,在物联网的(信息)入口处,将形成各层对应的产业生态,同时也会酝酿激烈的商业竞争,即“入口之争”或“门户之争”(在平台层和应用层,“入口”也被称之为“门户”)。

而由于物联网的入口非常的多元化(三层入口),任何一家企业都很难做到在某领域内的完全垄断,并且入口处的生态需要开放语言、共享服务的支持,所以企业之间除了竞争关系外,还需要通过不断协同合作,促进物联网公众化语言体系的建立、服务标准的确立,从而形成健康的行业生态,共享入口价值。在物联网领域中,企业和企业之间的竞合关系会非常微妙。

三.物联网中的“信息流向”

(请参看《物联网技术矩阵图》)从整体来看,真实世界的各种“物”的信息,先通过物联网入口,再直接或经过边缘网络进入核心的互联网络,最终到达云端服务平台,这就是横向的“端-网-云”的“汇聚流”。

如前文所述,信息汇聚,具有典型树状解构。物联网中零散的原始数据,会通过各种入口终端,经过各层网络不断地汇总,最终到达云端。

在物联网中,会产生很多垃圾数据、重复数据、时效性数据、地域性数据,这些数据本身并不一定需要送达到云端;同时还有很多极低信息量的数据,如果不做处理,会过多地占用云端资源。数据并不是越多越好,也并不需要完全集中在一起。

所以,物联网不仅是一张汇聚信息的“网”,还是提取信息价值的工具。在物联网技术矩阵中,可以通过计算能力的泛在部署,形成自下而上的“终端-网络-服务-应用”的“价值流”。通过物联网技术,海量数据中具有价值的信息被逐层提取,并生成浓缩的“简报”再向上传递,直到应用。

智能化计算能力的部署,会成为一种广泛的需要。在智能(计算)帮助信息流转的同时,“信息汇聚”和“技术向上组合”也会促进智能的进化和迭代。智能和信息彼此需要、相互促进,这将成为物联网发展的关键模式。

智能发展的方向是信息“汇聚流”和“价值流”的“向量合”。

四.从技术矩阵理解物联网商业应用和环节

专业机构和企业对物联网都有自己的解构(分层)方式,这些方式多数是从“信息流”或“技术组合”两个角度来分层的。他们对物联网的解构,基本都可以映射到物联网技术矩阵中,加以理解。

运营商、电信设备厂商发布的物联网分层:端(感知层)、管(连接层)、云(处理层)、应用(应用层)。这种分层结构,主要以信息的“汇聚流”为参考,但强调了平台层(云-处理层)汇聚数据的价值。

咨询机构对物联网产业环节的划分(8个环节):传感器(感知)、芯片、无线模组、通信网络、平台(连接管理、设备管理、应用开发)、操作系统、智能硬件、集成应用。环节的划分,主要是以商业-产业链的角度来归类的,不过也能从中看出和物联网技术矩阵的密切关联。

在物联网产业中,各个环节其实是相关技术实现模块化、标准化生产后,形成了的较稳定的商业模式,包含了物联网技术各层级中的关键部件。

这些关键部件,从技术组合特性的角度来看,其所涵盖的技术往往是具有较高的递归性(通用性强、产量大,容易被其它技术利用,并且被大量的高级技术复用)和复杂性(科技含量高,生产工艺复杂)。最典型的例子就是“芯片”,器件层中的关键部件。

在物联网行业中,不同的组织或企业往往会提出不同的物联网架构。这些组织和企业对物联网的解读,一方面是从自身的技术认知出发,另一方面会以自身资源和能力为导向对物联网进行解构,并结合自身技术架构向外展示,以表达组织的行业、商业诉求。

每个组织都有自己的物联网技术结构,这个结构建立在自然的技术矩阵之上,通过组织内技术人员的技术创新(组合)来实现,再以信息流(汇聚流、价值流)、技术结构、软硬件等几个角度,对技术结构进行分层分段,以方便其客户理解。

不过,如果能够看懂物联网技术矩阵(自然层级),并理解物联网技术的递归性、语义化等特性,就能够读懂各种复杂的技术结构。也正是信息技术的语义化特性,造就了“各家各户”丰富多姿的技术形态(架构)。

结束

某一天,物联网将是一个各类生物(包括人、动物)和机器同时在线上和线下进行信息交互的“跨物种”的“社交网络”。

本文来源:先理解这些概念,再说你懂物联网!

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简介

热电偶是一种广泛用于温度测量的简单元件。本文简单概述了热电偶,介绍了利用热电偶进行设计的过程中常见的挑战,并提出两种信号调理解决方案。第一种方案将参考接合点补偿和信号调理集成在一个模拟IC内,使用更简便;第二种方案将参考接合点补偿和信号调理独立开来,使数字输出温度感应更灵活、更精确。

热电偶原理

如图1所示,热电偶由在一头相连的两根不同金属线组成,相连端称为测量 ("热") 接合点。金属线不相连的另一头接到信号调理电路走线,它一般由铜制成。在热电偶金属和铜走线之间的这一个接合点叫做 参考 ("冷") 接合点。*

热电偶

图1.热电偶。

*我们使用术语"测量接合点" 和 "参考接合点"而不是更传统的 "热接合点" 和 "冷接合点"。传统命名体系可能会令人产生困惑,因为在许多应用中,测量接合点可能比参考接合点温度更低。

在参考接合点处产生的电压取决于测量接合点和参考接合点两处的温度。由于热电偶是一种差分器件而不是绝对式温度测量器件,必须知道参考接合点温度以获得精确的绝对温度读数。这一过程被称为参考接合点温度补偿(冷接合点补偿)。

热电偶已成为在合理精度内高性价比测量宽温度范围的工业标准方法。它们应用于高达约+2500°C的各种场合,如锅炉、热水器、烤箱和风机引擎等.K型是最受欢迎的热电偶,包括® 和 Alumel® (特点是分别含铬,铝, 镁和硅的镍合金), 测量范围是–200°C至+1250°C。

为什么使用热电偶?

优点

温度范围广:从低温到喷气引擎废气,热电偶适用于大多数实际的温度范围。热电偶测量温度范围在–200°C至+2500°C之间, 具体取决于所使用的金属线。
坚固耐用:热电偶属于耐用器件,抗冲击振动性好,适合于危险恶劣的环境。
响应快:因为它们体积小,热容量低,热电偶对温度变化响应快,尤其在感应接合点裸露时。它们可在数百毫秒内对温度变化作出响应。
无自发热:由于热电偶不需要激励电源,因此不易自发热,其本身是安全的。

缺点

信号调理复杂:将热电偶电压转换成可用的温度读数必需进行大量的信号调理。一直以来,信号调理耗费大量设计时间,处理不当就会引入误差,导致精度降低。

精度低:除了由于金属特性导致的热电偶内部固有不精确性外,热电偶测量精度只能达到参考接合点温度的测量精度,一般在1°C至2°C内。

易受腐蚀:因为热电偶由两种不同的金属所组成,在一些工况下,随时间而腐蚀可能会降低精度。因此,它们可能需要保护;且保养维护必不可少。

抗噪性差:当测量毫伏级信号变化时,杂散电场和磁场产生的噪声可能会引起问题。绞合的热电偶线对可能大幅降低磁场耦合。使用屏蔽电缆或在金属导管内走线和防护可降低电场耦合。测量器件应当提供硬件或软件方式的信号过滤,有力抑制工频频率(50 Hz/60 Hz)及其谐波。

热电偶测量的难点

将热电偶产生的电压变换成精确的温度读数并不是件轻松的事情,原因很多:电压信号太弱,温度电压关系呈非线性,需要参考接合点补偿,且热电偶可能引起接地问题。让我们逐一分析这些问题。

电压信号太弱:最常见的热电偶类型有J、K和T型。在室温下,其电压变化幅度分别为52 μV/°C、41 μV/°C和41 μV/°C。其它较少见的类型温度电压变化幅度甚至更小。这种微弱的信号在模数转换前需要较高的增益级。表1比较了各种热电偶类型的灵敏度。

表1. 25°C时各种热电偶类型的电压变化和温度升高关系(塞贝克系数)

因为电压信号微弱,信号调理电路一般需要约100左右的增益,这是相当简单的信号调理。更棘手的事情是如何识别实际信号和热电偶引线上的拾取噪声。热电偶引线较长,经常穿过电气噪声密集环境。引线上的噪声可轻松淹没微小的热电偶信号。

一般结合两种方案来从噪声中提取信号。第一种方案使用差分输入放大器(如仪表放大器)来放大信号。因为大多数噪声同时出现在两根线上(共模),差分测量可将其消除。第二种方案是低通滤波,消除带外噪声。低通滤波器应同时消除可能引起放大器整流的射频干扰(1 MHz以上)和50 Hz/60 Hz(电源) 工频干扰。在放大器前面放置一个射频干扰滤波器(或使用带滤波输入的放大器)十分重要。50Hz/60Hz滤波器的位置无关紧要—它可以与RFI滤波器组合放在放大器和ADC之间,作为∑-Δ ADC滤波器的一部分,或可作为均值滤波器在软件内编程。

参考接合点补偿:要获得精确的绝对温度读数,必须知道热电偶参考接合点的温度。当第一次使用热电偶时,这一步骤通过将参考接合点放在冰池内来完成。图2描述一头处于未知温度,另一头处于冰池(0°C)内的热电偶电路。这种方法用来详尽描述各种热电偶类型的特点,因此几乎所有的热电偶表都使用0°C作为参考温度。

 基本的铁-康铜热电偶电路

图2. 基本的铁-康铜热电偶电路。

但对于大多数测量系统而言,将热电偶的参考接合点保持在冰池内不切实际。大多数系统改用一种称为参考接合点补偿(又称为冷接合点补偿)的技术。参考接合点温度使用另一种温度敏感器件来测量—一般为IC、热敏电阻、二极管或RTD(电阻温度测量器)。然后对热电偶电压读数进行补偿以反映参考接合点温度。必须尽可能精确地读取参考接合点—将精确温度传感器保持在与参考接合点相同的温度。任何读取参考接合点温度的误差都会直接反映在最终热电偶读数中。

可使用各种传感器来测量参考接合点温度:

热敏电阻:响应快、封装小;但要求线性,精度有限,尤其在宽温度范围内。要求激励电流,会产生自发热,引起漂移。结合信号调理功能后的整体系统精度差。
电阻温度测量器(RTD):RTD更精确、稳定且呈合理线性,但封装尺寸和成本限制其应用于过程控制应用。
远程热二极管:二极管用来感应热耦连接器附近的温度。调节芯片将和温度成正比的二极管电压转换成模拟或数字输出。其精度限于约±1°C 。
集成温度传感器:集成温度传感器是一种局部感应温度的独立IC,应小心地靠近参考接合点安装,并可组合参考接合点补偿和信号调理。可获得远低于1°C的精度。
电压信号非线性:热电偶响应曲线的斜率随温度而变化。例如,在0°C时,T型热电偶输出按39 μV/°C变化,但在100°C时斜率增加至47 μV/°C。

有三种常见的方法来对热电偶的非线性进行补偿。

选择曲线相对较平缓的一部分并在此区域内将斜率近似为线性,这是一种特别适合于有限温度范围内测量的方案,这种方案不需要复杂的计算。K和J型热电偶比较受欢迎的诸多原因之一是它们同时在较大的温度范围内灵敏度的递增斜率(塞贝克系数)保持相当恒定(参见图3)。

图3.热电偶灵敏度随温度而变化注意,从0°C至1000°C,K型塞贝克系数大致恒定在约41μV/°C。

另一个方案是将查找表存储在内存中,查找表中每一组热电偶电压与其对应的温度相匹配。然后,使用表中两个最近点间的线性插值来获得其它温度值。

第三种方案使用高阶等式来对热电偶的特性进行建模。这种方法虽然最精确,但计算量也最大。每种热电偶有两组等式。一组将温度转换为热电偶电压(适用于参考接合点补偿)。另一组将热电偶电压转换成温度。热电偶表和更高阶热电偶等式可从http://srdata.nist.gov/its90/main/获得。这些表格和等式全部基于0°C参考接合点温度。在参考集合点处于任何其它温度时,必须使用参考接合点补偿。

接地要求: 热电偶制造商在测量接合点上设计了绝缘和接地两种尖端(图4)。

热电偶测量接合点类型

图4.热电偶测量接合点类型。

设计热电偶信号调理时应在测量接地热电偶时避免接地回路,还要在测量绝缘热电偶时具有一条放大器输入偏压电流路径。此外,如果热电偶尖端接地,放大器输入范围的设计应能够应对热电偶尖端和测量系统地之间的任何接地差异(图5)。

使用不同尖端类型时的接地方式

图5.使用不同尖端类型时的接地方式。

对于非隔离系统,双电源信号调理系统一般有助于接地尖端和裸露尖端类型获得更稳定的表现。因为其宽共模输入范围,双电源放大器可以处理PCB(印刷电路板)地和热电偶尖端地之间的较大压差。如果放大器的共模范围具有在单电源配置下测量地电压以下的某些能力,那么单电源系统可以在所有三种尖端情况下获得满意的性能。要处理某些单电源系统中的共模限制,将热电偶偏压至中间量程电压非常有用。这完全适合于绝缘热电偶简单或整体测量系统隔离的情况。但是,不建议设计非隔离系统来测量接地或裸露热电偶。

实用热电偶解决方案:热电偶信号调理比其它温度测量系统的信号调理更复杂。信号调理设计和调试所需的时间可能会延长产品的上市时间。信号调理部分产生的误差可能会降低精度,尤其在参考接合点补偿段。下列两种解决方案可以解决这些问题。

第一种方案详细介绍了一种简单的模拟集成硬件解决方案,它使用一个IC将直接热电偶测量和参考接合点补偿结合在一起。第二种方案详细介绍了一种基于软件的参考接合点补偿方案,热电偶测量精度更高,可更灵活地使用多种类型热电偶。

测量方案1:为简单而优化

图6所示为K型热电偶测量示意图。它使用了AD8495热电偶放大器,该放大器专门设计用于测量K型热电偶。这种模拟解决方案为缩短设计时间而优化:它的信号链比较简洁,不需要任何软件编码。

图6.测量解决方案1:为简单而优化。

这种简单的信号链是如何解决K型热电偶的信号调理要求的呢?

增益和输出比例系数: 微弱的热电偶信号被AD8495放大122的增益,形成5-mV/°C的输出信号灵敏度(200°C/V)。

降噪:高频共模和差分噪声由外部RFI滤波器消除。低频率共模噪声由AD8495的仪表放大器来抑制。再由外部后置滤波器解决任何残余噪声。

参考接合点补偿:由于包括一个温度传感器来补偿环境温度变化,AD8495必须放在参考接合点附近以保持相同的温度,从而获得精确的参考接合点补偿。

非线性校正:通过校准,AD8495在K型热电偶曲线的线性部分获得5 mV/°C输出,在–25°C至+400°C温度范围内的线性误差小于2°C。如果需要此范围以外的温度,ADI应用笔记AN-1087 介绍了如何在微处理器中使用查找表或公式来扩大温度范围。

绝缘、接地和裸露热电偶的处理:图5所示为一个接地1MΩ电阻,它适用于所有热电偶尖端类型。AD8495专门设计以在如图所示搭配单电源时测量地电压以下数百毫伏。如果希望更大地压差,AD8495还可采用双电源工作。

AD8495的更多详情: 图7所示为AD8495热电偶放大器的框图。放大器A1、A2和A3(及所示电阻)一道形成一个仪表放大器,它使用恰好产生5 mV/°C输出电压的一个增益来对K型热电偶输出进行放大。在标记"Ref junction compensation"(参考接合点补偿)的框内是一个环境温度传感器。在测量接合点温度保持稳定的条件下,如果参考接合点温度由于任何原因而上升,来自热电偶的差分电压就会降低。如果微型封装的(3.2 mm × 3.2 mm × 1.2 mm)AD8495接近参考接合点的热区域,参考接合点补偿电路将额外电压施加到放大器内,这样输出电压保持恒定,从而对参考温度变化进行补偿。

AD8495功能框图

图7. AD8495功能框图。

表2概述了使用AD8495的集成硬件解决方案的性能:

表2.解决方案1(图6)性能概述

测量解决方案2:为精度和灵活性而优化

图8显示高精度测量J、K或T型热电偶的示意图。此电路包括一个小信号热电偶电压测量用的高精度ADC,和一个参考接合点温度测量用的高精度温度传感器。两个器件都由一个外部微处理器使用SPI接口进行控制。

图8.测量解决方案2:为精度和灵活性而优化。

这种配置如何满足前述信号调理要求的呢?

消除噪声并放大电压: 如图9所示,使用AD7793一种高精度、低功耗模拟前端来测量热电偶电压。热电偶输出经过外部滤波后连接到一组差分输入AIN1(+)和AIN1(–)。信号然后依次经过一个多路复用器、一个缓冲器和一个仪表放大器(放大热电偶小信号)发送到一个ADC,它将该信号转换为数字信号。

图9. AD7793功能框图。

参考接合点温度补偿: The ADT7320详见图10)在充分靠近参考接合点放置时在–10°C至+85°C温度范围内参考接合点温度测量精度可达到±0.2°C。片上温度传感器产生与绝对温度成正比的电压,该电压与内部基准电压相比较并输入至精密数字调制器。该调制器输出的数字化结果不断刷新一个16位温度值寄存器。然后通过SPI接口从微处理器回读温度值寄存器,并结合ADC的温度读数一起实现补偿。

图10.ADT7320功能框图。

校正非线性度: ADT7320在整个额定温度范围(–40°C至+125°C)内呈现出色的线性度,不需要用户校正或校准。因而其数字输出可视为参考接合点状态的精确表示。

为了确定实际热电偶温度,必须使用美国国家标准技术研究院(NIST)所提供的公式将此参考温度测量值转换成等效热电电压。此电压与AD7793测量的热电偶电压相加,然后再次使用NIST公式将和转换回成热电偶温度。

处理绝缘和接地热电偶:图8所示为具有裸露尖端的热电偶。此提供最佳响应时间,但相同的配置还可以搭配绝缘尖端热电偶一起使用。

表3概述了使用NIST数据,基于软件的参考接合点测量解决方案的性能:

表3.解决方案2(图8)性能概述

结论

热电偶在相当宽的温度范围内提供稳定可靠的温度测量,但因为需要在设计时间和精度之间进行折衷,它们往往不是温度测量的首选。本文提出解决这些问题的高性价比方式。

第一种解决方案注重借助基于硬件的模拟参考接合点补偿技术来降低测量的复杂度。它可以实现简单的信号链,不需要任何软件编程,依赖于AD8495热电偶放大器所提供的集成特性,该放大器产生5mV/°C输出信号,可馈入到各种微处理器的模拟输入。

第二种解决方案提供最高测量精度,还可使用各种热电偶类型。作为一种基于软件的参考接合点补偿技术,它依赖于高精度ADT7320数字温度传感器来提供精度远超迄今所实现精度的参考接合点补偿测量。ADT7320在–40°C至+125°C温度范围完全校准并指定。完全透明,不同于传统的热敏电阻或RTD传感器测量,它既不需要在电路板装配后进行高成本的校准步骤,也不会因校准系数或线性化程序而消耗处理器或内存资源。其功耗只有数毫瓦,避免了降低传统电阻式传感器解决方案精度的自发热问题。

附录

使用NIST公式将ADT7320温度转换成电压

热电偶参考接合点补偿基于以下关系:

其中:

ΔV = 热电偶输出电压

V @ J1 = 在热电偶接合点处产生的电压

V @ J2 = 在参考接合点处产生的电压

要使这种补偿关系生效,参考接合点的两个端子必须维持在相同的温度。温度均衡是使用一个等温端子块使两个端子的温度相同,同时保持电气隔离。

在测量参考接合点温度后,必须将其转换成等效的热电电压,它在接合点处于测量温度下时产生。一种方法是使用幂级数多项式。热电电压计算如下:

其中:

E = 热电电压(毫伏)

an = 热电偶类型相关的多项式系数

T = 温度 (°C)

n = 多项式阶数

NIST发布每一种热电偶的多项式系数表。这些表包括系数列表、阶数(多项式的项数)、每个系数列表的有效温度范围和误差范围。某些类型热电偶要求多个系数表以涵盖整个温度操作范围。幂级数多项式表在正文中列出。

作者介绍

Matthew Duff

Matthew Duff joined Analog Devices in 2005 as an applications engineer in the Integrated Amplifier Products Group. Prior to joining Analog Devices, Matt worked for National Instruments in both design and project management positions on instrumentation and automotive products. He received his BS from Texas A&M and MS from Georgia Tech, both in electrical engineering.

Joseph Towey

Joseph Towey joined Analog Devices in 2002 as a senior test development engineer with the Thermal Sensing Group. Joe is currently applications manager for the Thermal Sensing and Switch/Multiplexer Group. Prior to joining Analog Devices, Joe worked for Tellabs and Motorola in both test development and project management positions. He is qualified with a BSc (Hons) degree in computer science and a diploma in electronic engineering.

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过去40年,特别是近5年来,互联网的发展与应用已为人类的生活与经济带来了显著的变化与利益。

今时今日,一个听起来十分类似的名词──物联网——正在流行,它将给人类的生活与经济带来更大的改变与效益。

何谓物联网?其英文名称是Internet of Things(IOT),直接翻译过来就是物的互联网,通俗易懂地说就是物物相连的互联网。所以物联网实际上是互联网的一个组成部分或一种联结形态。

互联网的核心在于互相联结。就互相联结的终端或直接对象而言,互联网有3种联结形态,分别为人人相联、物物相联,以及人物相联。其相应的互联网也可简称为人联网、物联网与人物联网。其中,人人相联与物物相联是两种基本的联结形态,人物相联介乎于两者之间,为衍生形态。

这些年来我们所熟悉并充分享受了的互联网实际上主要是人人相联形态的人联网,如电子邮件、微信、网购、网上教育、旅游、娱乐及医疗等。这一形态已经有了长足的发展,并已显示了对人民生活与工作的巨大影响。

而物物相联的物联网也已出现,如工业互联网、能源互联网、农业互联网、车联网、城市互联网(即智慧城市)、居家互联网(包括智能家具、家电、环境控制及家务助理)等,但尚处于初级发展阶段,效益还远未充分体现。

物联网发展尚处初级阶段

物联网的实践最早可以追溯至1990年美国施乐公司的网络可乐售卖机(Networked Coke Machine),但物联网的概念直至1999年才由美国麻省理工学院(MIT)的Kevin Ashton教授首次提出。

2005年11月召开的讯息社会世界峰会(WSIS)上,国际电讯联盟(ITU)发布《ITU互联网报告2005:物联网》,正式采用物联网概念,并扩展了其定义与涵盖范围,标志着物联网在全球发展与应用时代的来临。

2009年,美国将新能源和物联网列为振兴经济的两大重点;欧盟执委会发表了欧洲物联网计划,中国则由时任总理温家宝提出「感知中国」,进而将物联网正式列为国家5大新兴战略产业之一。

2012年,中国第一个物联网5年计划《物联网『十二五』发展规划》由工信部颁布。

现在人联网的意义与效益,已由于电子邮件、微信、网购等的广泛使用而为人们所充分认识。那么物联网的意义与效益何在呢?

虽然定义与涵盖范围比当初已大大扩展,Ashton教授1999年提出物联网概念时所提出的物联网解释,对于理解物联网的意义仍是最为贴切的。他当时指出:“当今的计算机与互联网几乎完全依赖人类来提供讯息。而问题是,人的时间、精力和准确度都是有限的,他们并不适合于从真实世界中获取讯息。如果计算机能够不借助人类的帮助就获知物质世界中各种可以被取得的讯息,我们将能够跟踪和计量那些物质,减少浪费、损失和消耗。物联网有改变世界的潜能,就像互联网一样,甚至更为深远。”

迈向全面智能时代

这就是说,人人相联的人联网固然重要,但由于人类能力的局限性解决不了物质世界中物物相联的问题。而物物相联比人人相联更为重要。

首先,人类是要靠物质转换成的物品而生存。这个不用多加解释,我们每天都在消费与使用物品。

第二,世界上物品的数量远大于人口的数量。当前全球人口约75亿左右,而据有关方面测算,每个人周围的物品便达1000至5000个,仅此物联网就可能联结7.5万亿至近40万亿件物品。如果再加上不在人周围的物品,就更数不胜数了。

第三,也是最为重要的,物品的智能化使用,或称之为全自动化使用,如机械人、无人机、无人驾驶汽车、智能家具、智能清洁器等,将为人类的生活与经济发展带来根本的改进。试想想,如果一切物品都能智能化地使用,人类的生活将会多么美好。物品使用的全面智能化将是目前我们能够想象到的经济发展与人类生活的最高境界。而物品使用全面智能化的基础,是各个物品之间的讯息交流,而这又只有通过物物相联,即物联网来实现。

简而言之,物联网将在目前人联网的基础上使人类的生活与经济进入一个全面智能化的时代,进而大大地推动人类历史的前进。从此意义上说,物联网是互联网发展历程中一个新的更高的巅峰。其改变人类的生活与经济的前景是如何估计都不过高的。可以说,正是物联网的发展与应用才使得互联网真正具备了人类历史上第4次产业革命的质量与意义。

物联网是如何达到物物相连的呢?

根据ITU互联网报告的描述,通过二维码识读设备、射频识别(RFID)装置、红外线传感器、全球定位系统和激光扫描仪等讯息传感设备,将任何物品与互联网联结,以进行讯息交换,从而实现对物品的智能识别、定位、跟踪、监控与管理。简言之,物联网就是互联网通过各种形态的传感设备进行物品之间的讯息交换,从而实现对于物品的控制。这一过程应该是完全自动完成的,不需要人的介入,因而是智能化的。

产业规模以万亿计

由于万物都可以通过各种不同个的方式上载物联网,物联网的用途可以说是无处不在,遍及交通、环保、公共安全、家居、消防、工业监测、照明管控、老人护理、个人健康、植物栽种、供电供水供气监测、食品溯源、敌情侦察,以及情报采集等任何人们可以想象的领域。其结果,万物都能够智能化地使用。与“互联网+”类似,这可以称之为“物联网+”。

尽管无论在科技还是在应用层面面临着比人联网更多的困难,物联网今后井喷式的发展是可以预期的。

据市场信息及预测,当前全球物联网产业的规模为4000亿美元左右,不久将达万亿美元,到2024年将超过4.3万亿美元。思科更预测未来10年后全球规模将达14.4万亿美元。其中,中国物联网产业规模目前已超1400亿美元,很快将达2000亿美元。

另据互联网数据中心(IDC)在2013年的测算,全球具备物联网特质的物品目前约有91亿件,到2020年将增加到280亿件,2025年进一步增至500亿件。

与人联网一样,中国物联网的整体发展水平在世界处于前列。

2010年至2015年内地物联网市场规模年均增长30%以上,至2015年已达7582亿元人民币(约1100亿美元),占全球市场规模的三分一左右。其中,无线射频识别与传感器市场规模分别为100亿与900亿元人民币。同时,M2M(Machine to Machine,机器到机器)终端数量接近1000万,形成全球最大的M2M市场之一。

互联网、物联网的发展正在开启人类历史上的第4次产业革命,将延续并改造世界经济数十年甚至上百年。

中国物联网的10年发展目标是初步建成物联网技术与应用的创新国家,主要包括以下3个方面:

攻克一批核心关键技术,在国际标准制定中掌握重要话语权;

培育一批领军企业,并建立从芯片、软件、终端机、网络、并应用到测试仪器仪表的完整产业链;

显着提升应用水平,建成一批示范应用重大工程。

就市场潜力而言,中国是全世界人口最多的国家,同时鉴于其世界工厂的地位也应该是全球物品最多的国家。就像人口最多造就了最大的人联网市场一样,物品最多意味着中国对于物联网的需求最大,从而造就全球最大的物联网市场。

因此就像与在人联网领域一样,中国将与美国及其他发达国家一起共同引领世界物联网的发展。

鉴于物联网将从根本上改观世界经济的前景,可以预期,这将促使中国经济实现弯道超车,加快追赶,从而更早地步入发达经济体系的行列。

本文来源:万物互联时代,互联网的巅峰要来了

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CES 2018将更加强调人工智能、连接能力以及软件平台的无所不在。然而,业界能成功打造一款实现融合硬件/AI体验的共同平台吗?

预计这场平台之争将在拉斯韦加斯 CES 2018 开展。

一年一度的国际消费性电子展(CES)即将揭开序幕,今年有哪些值得观察的热门技术呢?

物联网、自动驾驶车以及增强现实/虚拟现实(AR/VR),当然还有健康与健身装置等,这一点都不令人意外。事实上,这看起来就像是去年所列的清单。

不过,与去年不同的是,今年的CES更强调人工智能(AI)、连接能力以及软件平台的无所不在。

此外,CES 2018诉求的更广泛主题是:这些技术一旦相互连结后,如何改变消费者对现实的感知。

趋势、1

现实世界与增强现实的界线模糊

Accenture北美高科技产业执行总监Gregory Roberts提出了“实体与数字体验的融合”(blended physical and digital experience)。他说,连网产品的整合让消费者生活的不同世界——现实世界与AR世界——之间的界线逐渐变得模糊。

物联网(IoT)装置所收集的数据和AI引擎处理的信息,能够更轻松地在同一平台上的不同装置之间共享。

从智能手机、数字语音助理、VR/AR头戴式装置、4K/8K UHDTV到健身腕带等各种“热门”的品牌消费装置之间较劲,熟优熟胜的美好时光已经一去不复返了。

取而代之的是,CES 2018将挑战我们辨识、区别和判断的能力:如何有效地掌握建立在软件平台(如Amazon Alexa)上的连网AI装置所带来的预期或非预期的后果。

Roberts认为,AI技术的广泛采用和更深入的整合,与互联网的崛起过程不谋而合。“对于很多人来说,首先,互联网是查找一些有趣事物的地方。接着,互联网变得更普遍,因而深深地融入于每个人的生活中。”他强调,AI即将达到这个转折点。

例如,你今天什么时候醒来?昨天晚上睡了多久?今天要去哪里?心跳是否规律以及今天走了多少步?各种信息都可以上传、分享并加以分析。

经授权共享信息的连网装置还可能传送一些可行的建议至使用者的智能手机,例如建议你今天所需的运动量等。

能够管理身体健康固然不错,但像这样的情况真的令人不安。

Wearable Life 2.0:可穿戴世界的连网生活体验

好吧,也许这只是我个人的情况。毕竟我有很多朋友都喜欢健身应用程序(App),因为里面住着一位虚拟世界的教练,他会透过各种讯息为他们加油打气,要求他们加强锻炼身体。

另一方面,透过连网的IoT装置究竟发送多少私人信息到云端?这些数据是否或如何与其他数据库共享?这些都是应该关注的问题,而且也应该会让大家感到紧张吧!

趋势、2

区块链救援物联网

安全和隐私就是物联网的致命伤。长久以来,在消费者的期望以及物联网业界想象的赚钱方式之间,似乎总有一道鸿沟。

那么,CES 2018将会提供填补这道深刻分歧的灵丹妙药吗?

Roberts认为,区块链(blockchain)就是时下最热门的新技术。他看好区块链将为物联网、智能手机和交通运输系统带来「无法攻破」的好办法。

区块链的核心建立在分布式数据库的基础上。Roberts解释,透过使用分布式数字分类总账(ledger)技术,原则上,区块链能以透明、安全、可审计且耐中断的方式实现数据共享。

特别是针对物联网领域,区块链应该会更有成效。它移除了密集的数据库并安装分布式的数据库网络。Roberts指出:区块链让我们能与特定的人仅分享特定部份的数据。

当然,他承认区块链并非万能。首先,分布式数据库必须建立标准。其次,生态系统中的参与业者必须合作,共同在区块链中创造真正的价值。但Roberts希望,数据库的标准融合最终将使许多企业导入区块链。在必须共享敏感数据的高度行动化社会中,提高安全性至关重要。在这方面,区块链将有所帮助。

趋势、3

深度/非接触式感测技术起飞

关于消费电子产品演进的报道总离不开用户接口(UI)。

多年来,每年CES的头条新闻经常都来自于动作——如任天堂(Nintendo)的Wii、触控——苹果(Apple)智能手机iPhone,以及语音——亚马逊(Amazon)的Alexa等新兴用户接口。

Apple iPhone X智能手机在今11月才上市,已经为新的用户接口创造了流行语——非接触式(touchless)感测。非接触式感测技术正快速成为消费装置的标准配备。

特别是传统的2D成像增加了深度(depth)而成为3D。在最近一次与Ams执行长Alexander Everke的访谈中,他将3D感知称为“将在未来十年驱动市场的业界大势之一”。当然,Ams是为Apple iPhone X提供TrueDepth模块的重要零件供货商。

Apple iPhone X智能手机配备TrueDepth模块

Everke认为,深度感测技术趋势将变得更为普及。他强调,在智能手机、工业4.0、汽车以及新兴的医疗应用等领域,成像技术正快速地从2D过渡至3D。

实现这种深度感测的关键在于飞行时间(Time of Flight;ToF)传感器。ToF传感器可以采用红外线、光学或超音波等各种不同的技术实现。Chirp Microsystems执行长Michelle Kiang在今年初谈到该公司开发的一种单芯片超音波ToF传感器时曾经说,ToF传感器能让用户与其智能装置互动,而不必实际接触到屏幕,或甚至能与没有屏幕的装置互动。

在行动装置中整合诸如陀螺仪和加速度计等传统动作传感器,可用于追踪与测量装置的动作。相对地,Kiang说,3D感测技术能让装置“意识到所处的环境,知道在室内的装置周遭发生了什么事。”房间中的数字语音助理(DVA)就是一个最佳写照。内建3D感测技术的DVA能感应到你正身处室内,因而自行启动并随时倾听你所说的话或指令。

趋势、4

AI平台之战

随着实体世界和数字世界的融合,试图整合二者的关键就是软件/ AI平台。融合体验是否有效将取决于平台。

Roberts说:我们已经看到像Apple和微软(Microsoft)等软件公司进军硬件业务了,他们想要打造能与其软件平台密切结合的装置。同样地,硬件公司——包括智能手机、穿戴式健身监测装置、DVA和电视等装置制造商,也积极地在其装置中嵌入更多的软件和AI功能,以便打造自己的整合世界。

因此,出现了像亚马逊和Google这样的AI平台公司。Roberts说:在CES 2018,预计将会看到更多的软件平台公司经由服务器、数字助理、平板计算机、智能手机、无人机与自动驾驶车等一连串的装置进入多元的硬件市场。

Amazon AI

这些厂商能够成功创造一个让任何人开发融合体验的共同平台吗?每人都同意这将是最终的神圣目标,然而,问题就在于对平台的控制。电子产业目前仍处于硬件/AI冲突的最初阶段,而这场战争将从今年1月的拉斯韦加斯CES 2018展开。

本文来源:文章题目

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