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【降低模組開發成本的神器：SWIO】

不論是用於程序控制安裝還是工業自動化系統，I/O 模組或現場接線盒在整個產品生命週期中都面臨著各種獨特的挑戰。產品管理層需要決定每個產品使用多少個通道以及進行哪些組合。電子設計人員必須決定如何對專案中的各種類比或數位訊號實現傑出性能以及成本高效的系統。所有不同的產品和大量接線圖可能使安裝技術人員心力交瘁。

於是，市場上開始出現「軟體可配置輸入／輸出」(Software Configurable I/O; SWIO) 積體電路 (IC) 產品，可隨時支援接腳上的任意功能和組合。對於程序控制或工廠自動化中的工業可編程邏輯控制器 (PLC) 或分散式控制系統 (DCS)，終端客戶和應用的要求不同；隨著工業 4.0 的出現，消費者的行為和需求也發生了變化，因此，製造商需要更彈性的系統來快速輕鬆地適應不斷變化的要求。

為此，製造商不能再依賴為大眾市場產品設計的固定的大規模系統和可預測的需求。相反，他們需要彈性的系統，此類系統支援快速重新配置，停機時間和資本投入也處於非常低的水準。SWIO 元件不僅支援其通道作為輸入或輸出編程，而且支援作為類比或數位編程。此外，還可對它們進行高效設定，用於讀取 2 線或 3 線電阻溫度偵測器 (RTD) 或熱電耦。

使用正確的 SWIO IC，允許製造商開發一個可代替多個陳舊固定功能 I/O 模組的平台，亦可應用於 I/O 隨著每次安裝而動態變化的多個終端應用中，有助於降低產品管理、物流、製造和支援成本。另由於軟體可配置 I/O 可進一步用於需要更新至 10BASE-T1L 工業乙太網路系統的棕地裝置，所以可將其用於為基於乙太網路的控制網路之間的連接橋樑，能在現有支援 HART 的 4～20 mA 感測器／致動器與 10BASE-T1L 或 100M 光纖回程之間進行轉換。

延伸閱讀：
《軟體可配置硬體如何協助實現工業 I/O 模組的彈性》
http://www.compotechasia.com/a/tech_application/2021/0913/48992.html

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在物聯網中添加【物】的六種方法

【作者： R. Beddor】 2020年07月09日 星期四

物聯網解決方案通常連接成百上千個邊緣設備，隨著更多邊緣設備的加入，成本和電源管理等常見的設計限制也越來越多。本文將概述物聯網應用中最常用的連接方法類型，並可從中權衡選擇及確定如何在物聯網設計時添加「物」。

如果您正在線上閱讀本文，則很可能是透過蜂巢網路、Wi-Fi或乙太網實現網路連接的，儘管這些連接方法在消費性電子產品中應用廣泛，但與物聯網（IoT）邊緣節點並無太多關聯。與消費性產品不同，大多數的邊緣設備不用檢查電子郵件（很幸運）或播放串流電影，因此這些設備無需具備這些產品所使用的高資料速率。

物聯網解決方案通常連接成百上千個邊緣設備，隨著更多邊緣設備的加入，成本和電源管理等常見的設計限制也越來越多。在這種規模下，產品與互聯網的連接方式將決定該解決方案的成功與否。

本文將概述物聯網應用中最常用的連接方法類型。請按照本文權衡選擇及確定如何在物聯網設計中來添加「物」。

[1] 乙太網

乙太網是一種將「物」連接到「網」的快速可靠的方法。乙太網常見於工業和建築自動化行業，尤其適用於在同一網路中包含許多節點的系統。

由於乙太網採用實體接線方式，因此本質上也是一種非常安全的連接方法。還可以使用乙太網電纜，透過乙太網供電（PoE）方式為設備供電，這樣便無需再使用單獨的電源模組來為終端設備供電。

但是，實體接線確實也帶來了巨大的設計挑戰，而且並非適用於所有應用。透過乙太網連接的節點必須靠近路由器，即使在家庭和建築自動化等短距離應用中，乙太網電纜的規模也同樣龐大，如何管理和隱藏纜線是一項重大挑戰。在現代建築中，自動照明系統在施工時使用實體接線方式，但是在未採用相關設計的建築中安裝乙太網物聯網系統通常是不可行的。

[2] Wi-Fi連接

作為網際網路連接的必備工具，Wi-Fi的無線特性極具吸引力。Wi-Fi受到主流設備的廣泛支援，並且不像乙太網一樣存在實體接線限制。

儘管具備普遍性，但是將Wi-Fi功能添加到嵌入式設計中通常很複雜。Wi-Fi之所以有吸引力是因為其無需接線且速度很快，但這種方法也存在安全性漏洞和功耗問題。因此，進行基於Wi-Fi的物聯網設計時，工程師需要在安全性、功耗和成本方面做審慎的權衡。

幸運的是，現在已經有解決方案能夠幫助工程師克服這些障礙。使用針對物聯網優化的Wi-Fi模組，有助於簡化設計並節省開發時間。諸如WINC1500等模組經過全面認證，支援安全協議，而且針對電池供電設備進行了優化，可在不影響成本和功耗的前提下實現Wi-Fi連接。

[3] LPWAN

低功耗廣域網路(LPWAN)在消費性產品中不太常見，因此可能不為人熟悉。物聯網應用的很大一部分是廣域應用，例如環境監控。

使用物聯網進行環境監控的優勢，在於我們可以監控鄉村、近海和通常無法進入的區域，而問題就在於這些地點位於鄉村、近海和通常無法進入的區域，例如無法給漂浮在馬里亞納海溝中的設備快速充電，也無法在撒哈拉沙漠裡連接到Wi-Fi。

典型的LPWAN使用範圍約為10公里左右。資料傳輸速度非常慢，但是，除非物聯網解決方案在檢查電子郵件或播放流媒體視頻，否則不太可能需要高速連接。

儘管常用於農業和偏遠地區，但LPWAN並不局限於此。LPWAN在城市中的利用率正不斷增長，例如用於跟蹤拍賣場中車輛的LPWAN應用，已成為北美最大的商用物聯網部署之一。

有兩種常用的LPWAN協議：LoRaWAN（源自長距離，也稱為LoRa）和Sigfox。兩者之間的一大差異是成本，Sigfox是一項基於訂閱式的服務，其工作方式與蜂巢式網路類似。如果Sigfox在所在的地區可用，則可以透過訂閱本地供應商的服務實現連接。而使用LoRaWAN時，開發人員可以透過創建「自助式」網路省去訂閱費用，但是大多數人仍會選擇使用本地網路供應商的LoRa閘道基礎架構，並且按照使用量付費。

[4] 蜂巢式網路

除了農村深處和偏遠地區，蜂巢式網路可以覆蓋其餘所有地方。對於需要此類覆蓋範圍的嵌入式系統，蜂巢式網路是唯一的選擇。但是蜂巢式網路十分昂貴，必須先選擇網路供應商，而且只有在透過政府監管部門批准後，才能建立自己的網路。對於每個節點來說，嵌入式元件和供應商訂閱的高昂成本，通常會抵消蜂巢式網路廣泛的覆蓋範圍所帶來的優勢。

也就是說，需要權衡使用蜂巢式網路連接「物」和每月為手機服務付費的利弊。物聯網專用的蜂巢式網路正如雨後春筍般興起，與LPWAN形成競爭之勢。LTE CAT-M是一種快速發展的物聯網蜂巢式網路。其中「M」代表「機器」，該網路針對物聯網進行了優化，是一種速度、成本和功耗更低的解決方案。不過，這樣可能會讓手機費用很高，CAT-M計畫的收費標準約為每月7美元，僅提供5 MB的資料。蜂巢式網路物聯網連接的其他選項，還包括CAT-0、CAT-1和新推出的NB-IoT（NB表示「窄頻帶」）。

5G的推出有望推動物聯網領域的創新。儘管5G的價格要比針對物聯網的網路更高，但其更快的速度可以進一步推動尖端物聯網應用（例如自動駕駛汽車）的發展，5G的覆蓋範圍遠遠不及LTE或3G，但仍在不斷擴展。一些行業分析師預測，在未來五年內，5G的使用量將占到全球人口的20%。

[5] 衛星

蜂巢式網路可以覆蓋大多數人口稠密的地區，但是，要如何在偏遠荒涼的地區實現網路連接呢？

衛星連接可用於物聯網應用，例如蜂巢式服務無法覆蓋的地球偏遠地區的運輸物流。雖然隨著衛星技術的發展，情況有望發生變化，但是開發衛星物聯網應用並不像開發其他連接選項那樣容易，許多衛星服務會留作國防用途。

[6] Bluetooth連接

對於藍牙(Bluetooth)，您可能並不陌生。Bluetooth Classic和Bluetooth Low Energy (BLE) 的最大範圍均在100公尺以上，但通常用於相距不超過幾公尺的設備。日常生活中，藍牙在手機和電腦配件中隨處可見，廣泛應用於耳機、鍵盤和顯示技術。

得益於低功耗（BLE的功耗尤其低）、廣受支援並且可以快速配對的特性，藍牙非常適合消費性電子產品。與Wi-Fi不同，藍牙不會直接連接到互聯網，需要設置閘道才能接入互聯網，雖然自行設置閘道聽起來很麻煩，但通常操作起來就像使用手機連接Wi-Fi一樣容易。

最近更新的藍牙5.0版本擴展了藍牙的範圍，可以在家庭網路中使用，儘管Bluetooth Classic和Bluetooth LE通常用於連接僅相距數公尺的設備，但整個家庭都可以透過藍牙5.0實現互聯，應用範圍的擴展幫助藍牙成功進軍家庭自動化、照明和工業應用領域。

建議

這些連接方法的主要變化趨勢是簡化實施過程，Wi-Fi和藍牙等常用網路通常是評估和探索IoT設計的最簡單方法，這些網路無需自行搭建閘道或向供應商付費。

消費者可以使用多種Wi-Fi和藍牙原型模組，其中很多都提供開放原始程式碼和程式設計教程，我們建議使用連接模組，因為這樣會使設計更加靈活，當需要針對不同的網路調整設計時，可以更換模組，而不必從頭開始。

簡化設計流程

連接到網際網路只是物聯網設計流程的一部分，物聯網系統應具備以下三個元素：智慧、連接和安全，這些元素分別對應於三個電子元件：微控制器（MCU）、連接模組和安全元件，物聯網設計的挑戰在於如何整合上述三種元件。

Microchip的AVR-IoT WG開發板是精簡型Wi-Fi開發平台的一個範例，這款開發板經過預先的配置，可以安全連接到Google Cloud的物聯網平台，透過將安全元件、Wi-Fi控制器和MCU整合在同一塊開發板上，可以省去許多瑣碎的設計工作，直抵問題核心：以創新和快速的方式將物聯網產品推向市場。

Arduino Uno WiFi Rev 2同樣能夠提供智慧、連接和安全元素，Arduino擁有一個活躍的原型設計社群，線上提供了許多使用教程和開放的原始程式碼。

MikroElektronika click boards是快速原型設計模組，可直接連接到AVR-IoT WG開發板，或透過Arduino Uno WiFi R2的Shield板實現連接，這款模組提供多個連接click板（包括各種LoRa和藍牙模組），可在原型設計階段向物聯網設計中添加連接。

Arduino和AVR-IoT WG開發板等用戶友好型工具，顯著降低了構建物聯網設備的難度。無論是一位嵌入式設計人員、製造商，或只是一個對此領域感興趣的網路粉絲，都可以建立一個物聯網的網路。這種強大的無障礙性再加上日益緊密的網路世界，確保了連接將持續以前所未有的方式，推動網路世界的進步。

附圖：圖一 : 物聯網（IoT）由連接到同一網路的成百上千個設備組成
圖二 : 作為消費性電子產品優先考慮的互聯網連接選項，Wi-Fi具備高速和無需接線等優勢。
圖三 : LPWAN能夠完美應用於農業領域，因為這些網路能夠以極低的功耗覆蓋大面積區域。
圖四 : 雖然衛星適用於蜂巢式網路服務無法覆蓋的偏遠地區，但目前商用物聯網很少選用。
圖五 : AVR-IoT WG開發板經過預先配置，可以安全連接到Google Cloud。
圖六 : MikroElektronika BLE2 click板可輕鬆整合到許多通用開發平台中。

資料來源：http://www.ctimes.com.tw/DispArt-tw.asp?O=HK4797B951MARASTDC&fbclid=IwAR3_OtyFVmk5i0ZfxLYXWDZUkEiA-BiVsDSQmv9B4LcZnntfyUARsRBeXUI

特別注意事項：接收器不適用副廠仿制的PS4手把。
另外，八位堂紅磚跟灰磚是不同的產品哦（灰磚功能比較差）。

影片內容快轉連結／目錄（點左側時間數字就會快轉到該片段）：
00:00 前言
00:41 使用步驟1，打開NS主機的有線通訊
00:59 2.把八位堂USB無線接收器插入NS主機
(NS主機本體沒有USB孔，要插在底座配合TV模式使用，或另外花錢買USB支架或OTG之類的設備來接)
01:13 3.讓接收器跟PS4手把訊號連接
01:57 4.訊號連接後就可以無障礙遊玩
02:36 如果有問題，就需要進行版本更新
03:08 步驟1.到中國官網下載更新程式
03:50 2.開啟並更新程式
04:17 3.手動變更連接器版本
05:09 4.將USB插進電腦進行版本更新
05:47 八位堂USB無線接收器開箱錄影

補充事項:

1.PS4手把無法用「PS鍵」喚醒NS主機，所以要自己按NS主機上的電源鍵喚醒，NS被喚醒後按一下PS4手把上的「PS鍵」就可以直接連上，不用再去摸八位堂usb的配對鍵（只有第一次插入八位堂usb，並且使用PS4手把藍芽尋找裝置時才需要SHARE+PS鍵同時按，之後直接按PS鍵就好了，另外，PS4主機就算在待機中，也不會再被PS鍵喚醒）。

2如果日後想恢復遊玩PS4主機，開機後把PS4手把透過「接線」的方式連到主機上，再按「PS鍵」就可以正常使用，之後就算在無線模式下也可以正常喚醒待機中的PS4主機。

3.官方宣佈usb更新2.0後就可以支持PS5手把，但因為我家沒這種東西，請自行測試。

4.一台八位堂USB無線接收器只能對應一支手把，不能同時接收兩支哦!

5.最便宜的是蝦皮賣價很多低於400元台幣的，有些還送一條OTG轉接頭(一端連接八位堂USB，另一端可直接插到NS主機上)，但我已經買博客來的了Q_Q

八位堂官網（中國網站）：https://www.8bitdo.cn/
八位堂usb無線接收器使用說明書(pdf檔)：https://download.8bitdo.cn/Manual/Receiver/usb_adapter/8Bitdo_USB_RR_Manual.pdf

如果想錄巨集（腳本／宏）建議還是用酷威N100或其它同類型產品比較好，八位堂的巨集難用：
https://youtu.be/zre_pfi9UHc