樓宇自動化系統 （BAS） 將照明、能源、暖通空調、安全和安保集成到一個直觀的系統中，在樓宇運營的最佳效率與居住者的生產力和舒適度之間取得平衡。雖然樓宇自動化市場非常保守，但它已經看到了可觀的增長，主要是由于能源價格上漲、節能意識的提高以及政府在消防安全和安保領域的舉措不斷增加。新的標準和法規（例如煙霧報警器的 UL 217 標準）已經生效，以使建筑物更安全、更高效、更舒適。此類趨勢刺激了新樓宇自動化產品和解決方案的開發，促使制造商在更短的開發周期內交付新技術。

樓宇自動化控制器是一個典型的產品示例，通常缺乏在當今瞬息萬變的市場中如此看重的創新敏捷性。控制器是 BAS 的大腦。他們從部署在整個建筑物中的傳感器獲取數據并執行系統的響應。這意味著控制器需要有一定數量的輸入和輸出通道。一些控制器僅提供固定通道功能，從而導致架構具有未使用的通道。這些額外未使用的渠道具有無法從客戶那里收回的相關成本；但是，啟用每個通道的完全可重新配置可確保可以使用所有通道。在理想情況下，BAS 應該有數量有限的備用、未使用的通道，這樣客戶就不必為未使用的功能付費。

傳統上，樓宇自動化控制器對固定和可配置通道都使用離散實現。然而，離散實現的可配置通道控制器的物料清單 （BOM） 可能包含數百個組件。經過多年的發展，分立解決方案已經變得非常高效和優化，以降低 BOM 成本，以滿足這個對成本敏感的市場的期望。盡管如此，新趨勢和對敏捷開發的更多需求凸顯了這種方法的一些主要缺點，例如樓宇自動化控制器中過多產品變體的規劃、設計、生產和物流的復雜性。因此，必須根據總擁有成本而不是簡化的 BOM 成本角度來評估 BAS 解決方案。

集成與離散

根據需要重新配置通道的能力是消除未使用通道的正確方法，但這本身并不能解決控制器設計的其他缺點。關鍵概念是使通道設計得以簡化、占用空間更小、性能更好的集成。通過集成解決方案，可以使用軟件命令輕松配置任何通道的功能。軟件可配置輸入/輸出 （I/O） 技術開辟了輕松設計重用和平臺化的可能性，最終降低 BAS 解決方案的總擁有成本并在樓宇自動化控制器的整個產品生命周期中創造價值（見圖 1 ）。

圖 1. 通過軟件可配置 I/O 在開發的每個階段提高投資回報率。

控制器開發的第一階段是系統架構。此時，所有客戶需求都被考慮在內，并定義了一個新產品。即使在開發的早期階段，離散解決方案的不靈活性也是一個明顯的缺點。客戶的各種需求——例如輸入和輸出通道的比例或數量——可能導致多種設計，這增加了成本并阻礙了對市場需求的敏捷響應。集成的、軟件可配置的 I/O 使經過驗證的設計在不同應用程序中實現平臺化和可重用性。正如本文后面討論的那樣，可重用性對于降低設計和生產成本至關重要。

根據產品定義，設計開始。在這個階段，設計重用充分體現了它的重要性。與離散實現不同，集成且可配置的 I/O 可實現快速迭代、縮短時間并釋放寶貴資源。在硬件和軟件設計中，從資源密集型、冗長的多產品變體開發向滿足眾多要求的單一設計轉變可減少研發時間和成本，同時保持成熟架構的高可靠性和穩健性。使用集成、可重新配置設計的“任何引腳上的任何功能”方法，可以更輕松地滿足不同應用的需求（參見圖 2）。

圖 2. 具有軟件可配置 I/O 的任何引腳上的任何功能。

從業務開發的角度來看，傳統開發策略的緩慢響應會為失去機會或錯過客戶最后期限帶來不必要的風險。集成的可配置 I/O 的靈活性和易用性有助于最大限度地提高投資回報 （ROI），同時盡可能縮短上市時間和創收時間。

從設計階段開始，下一步是生產階段。從 BOM 的采購和管理開始，集成解決方案很快就顯示出它的優勢。離散實現的通用控制器通常包括數百個組件，必須購買、存儲在倉庫中并運輸到生產設施。管理如此大量的不同組件自然會增加總成本。通過單芯片解決方案和可重復使用的設計，簡化了 BOM 物流——采購部門與更少的供應商打交道，所需的存儲空間也更少。

由于元件數量較少，PCB 可以縮小多達 40%，并且生產中的拾取和放置成本也顯著降低。此外，由于軟件可配置 I/O 支持設計重用，控制器制造商將需要更多相同類型的 PCB。因此，板上的批量折扣也有助于節省成本。圖 3 總結了離散和集成通道功能實現的比較。

圖 3. 離散和集成通道功能實現的比較。

最后但并非最不重要的一點是，與多變體、離散實施相比，生產測試遵循統一的程序并且需要更少的時間來設置。增加的設計復雜性甚至可能增加測試失敗的風險。認證只是集成的、可重復使用的解決方案可以節省成本和其他資源的另一個例子，在成品物流、安裝和技術支持方面不勝枚舉。與基于集成軟件可配置 I/O 的通用、可重用解決方案相比，當眾多不同的設計基于多個平臺時，對銷售、技術支持團隊和安裝技術人員的培訓要廣泛得多。

結論

軟件可配置 I/O 為樓宇自動化市場帶來了創新，雖然傳統上較為保守，但現在正被推動變得更加敏捷并更快地響應不斷變化的客戶需求。集成和設計可重用性是實現這一轉變的關鍵特性。有些人可能將集成解決方案視為一種簡單的 BOM 替代品，實際上可能會增加成本，但實際上，從更大的角度考慮并考慮在整個產品生命周期中創造的整體價值，集成解決方案很快就會勝過任何疑慮。

Analog Devices AD74412R等器件解決了分立設計的缺點，將分立信號鏈集成在單個芯片中，并提供多個完全可配置的通道。這種類型的設備在整個控制器生命周期中創造價值，從產品定義到設計和生產，再到安裝和運行。

審核編輯：郭婷