功能原型设计系列：为您的原型系统添加I/O

概览

功能原型系统系列 是帮助您了解原型开发过程的一系列文章。通过阅读，可以了解关键概念、原型开发的优点、产品选择讨论以及其他技术资源。

功能原型系统中I/O的角色

为您的原型系统添加输入和输出对于创建真正可以工作的系统而言是十分重要的。通过添加传感输入和控制输出，您可以证明您的设计能够在实际世界中实现。完成纸面设计、用软件实现设计、甚至在虚拟环境中仿真设计从很大程度上而言，仍然是概念上的练习。为了向充满怀疑的投资者证明设计的价值，您需要能够在实际世界中存在并且能够交互的功能设计。使用来自原型系统操作的数据还帮助您和客户一起细化功能需求，并且根据实际性能进行余下的设计。

本文档提供了在为原型系统添加I/O时，让您更快入门并且帮助您避免问题的相关介绍和资源。

添加I/O的挑战

模拟还是数字？

简单而言，模拟传感器传送来自用于进行信号调理和数字化的传感器的原始数值。通常它们比数字传感器具有更高的比特精度，价格也更便宜，但是在采集链中需要更多组件。模拟传感器挑战包括在传感器链中排列所有必须的组件，例如合适的模拟数字转换器（ADC）和信号调理。通常这些组件需要和您所选的传感器配套使用，如果传感器选择发生变化，您需要重新配置整个采集链。


图1：模拟传感器采集链

数字传感器通过在集成电路中，在芯片级别将信号调理和数字化整合在一起，简化了采集链。它们具有比采集链更短的优点，但是需要能够与传感器使用的特定数字通信协议进行交互的驱动程序。


图2：数字传感器采集链（SPI总线接口）

将所选的传感器集成到原型系统并按照变化进行调节

从零开始将传感器整合到系统中所需的底层知识以及从系统中采集有意义的数据通常是耗费时间和资源的无底洞。传统传感器集成的定制特性意味着每个设计修改都带有昂贵的重建代价。特别对于传感器而言，设计变化确实有可能发生，因为对规格进行理解确保满足您原型系统的需求本身就是有挑战性的。

输出

    * 实现通信接口
    * 定制输出信号
    * 寻找通用解决方案

正如我们所讨论的，为原型系统添加I/O可能是一项具有挑战性的任务。因为难以估计构建定制I/O解决方案所需的时间和资源的总成本，通常将它作为原型开发过程的难点。

RIO解决方案

要克服对I/O进行原型开发中的传统难点，需要在方案上进行变化，特别是需要有效开发设备原型但是没有解决低级传感器接口问题所需专用资源的领域专家。

NI工具通过将硬件和直观的图形化软件、可重复配置I/O设备、必要的IP以及您所需的支持系统集成在一起，提供了方案上的变化，帮助您解决这些困难。

    * 使用直观图形化软件的硬件集成
    * 可重复配置I/O设备
    * IP帮您快速起步
    * I2C和SPI总线IP
          o 支持系统

下一步

当您开始从传感器接受数据并且计划使用这些数据时，您可以用现实世界的数据替代用户界面原型系统中的随机数据或实例代码。

成功地将传感器输入和控制输出集成到功能原型中是部署以及批量生产中的一大进步。这一步证明您已经越过了产品设计过程中的最大挑战。

要学习为原型系统添加I/O的技术细节，请参阅下面的相关资源。要继续原型开发过程的后续步骤，请返回功能原型系统系列。

NI公司供稿