赛普拉斯的PSoC®6微控制器和Excelon-FRAM为物联网提供了预测性维护

想象一下，您的汽车抛锚了，您将它带到当地的一个修车厂，发现需要花几千英镑（或美元）进行修理。如果您在一个月前就知道汽车需要修理，并且可以以更便宜的价格完成修理，您会怎么想？现在，在工业环境中考虑相同的情况。您认为工厂因机器损坏和零件故障而在停机期间损失了多少？如果有办法避免完全更换机器又会如何？ 

总部位于埃克塞特的现场服务管理公司Oneserve在2017年与英国制造商合作进行的研究表明，机器停机每年给公司造成的损失超过1800亿英镑。根据这项研究，有53％的停机时间是由机器内部故障引起的，而英国83％的制造商每年至少必须更换一次损坏的机器。  

通过利用工业物联网(IIoT)的技术，我们现在可以预测设备的潜在损坏，从而避免计划外的维护成本。预测性维护方法利用传感器和数据分析来监视使用中的设备的状况，并在发生严重损坏之前安排维护。  

DesignSpark与英飞凌技术公司旗下赛普拉斯公司会面，了解他们为基于IIoT的预测性维护提供的服务。正如赛普拉斯所期望的那样，客户可以使用各种低功耗、高性能微控制器、无线电和存储器解决方案，同时适用于恶劣的工业环境。 

下面的框图总结了赛普拉斯用于预测性维护的解决方案。

PSoC®63 MCU和Excelon-FRAM的预测性维护框图 

PSoC® 63 BLE 5 MCU可预测性维护 

赛普拉斯提供预测性维护的核心是具有蓝牙低功耗(BLE)功能的PSoC®63 MCU系列。它拥有双核体系结构，搭载ARM的Cortex®-M4和Cortex-M0+处理器，分别以150 MHz和100 MHz运行，并具有高达1MB的闪存和288KB的SRAM选项。高性能微控制器、可配置的模拟和数字外设的组合功能、业界最新的BLE连接解决方案以及将任务关键数据记录全部集成在一个芯片中的能力，使PSoC®63系列成为预测性维护应用的理想解决方案。 

PSoC® 63产品线(cypress.com) 

PSoC®6 MCU上存在可编程的模拟和数字外设，可实现对监测机器运行状况至关重要的传感器的接口，包括温度、压力、振动计传感器等。PSoC 63产品线还集成了Bluetooth Smart（也称为Bluetooth Low Energy），它是符合BLE 5.0规范的无线连接子系统。CapSense®电容式感应模块可实现低功耗且可靠的电容式感应解决方案，包括触摸按钮、滑块、滚轮、触控板和触摸屏。最后，该芯片支持Quad-SPI接口，用于关键任务数据记录，吞吐量高达640 Mbps。 

有几种开发套件可用于PSoC® 63 MCU的编程和调试。 

PSoC®6 BLE先锋套件(CY8CKIT-062-BLE) 

PSoC®6 BLE先锋套件(CY8CKIT-062-BLE) (136-7817) 是一个不错的起点。该套件旨在突出PSoC 63系列的功能，特别是116-BGA封装的CY8C6347BZI-BLD53 (179-7776) 芯片，并具有78个具有高级配置功能的GPIO。板载512Mb Quad-SPI NOR闪存扩展了可用存储容量（1MB闪存，288KB SRAM），用于存储代码和数据。PSoC 6 BLE先锋面板还具有以下特点：EZ-PD™CCG3 C型电源传输系统；板上编程器/调试器(Kitprog2)；CapSense®触摸滑块、按钮和近程传感器等。

PSoC® 6 BLE先锋套件(cypress.com) 

除先锋面板外，该套件还包括CY8CKIT-028-EPD (176-9830) E-INK显示屏护罩和2.7英寸E-INK显示屏、热敏电阻、运动传感器和麦克风、CY5677 CySmartTM BLE 4.2 USB加密狗、USB Type-A到Type-C电缆、四根跳线和两根近程传感器线。 

Clicker 2 for PSoC® 6 (MIKROE-2849) 

使用PSoC® 63系列进行快速测试和原型开发的另一个开发套件选项是Clicker 2 for PSoC® 6 (MIKROE-2849) (170-8233) ，具有相同的CY8C6347BZI-BLD53 MCU，但将其与两个mikroBUSTM结合在一起，用于现有Click BoardTM的“即插即用”功能。MikroBUSTM插座支持一组标准的通信协议，例如UART、SPI、I2C以及PWM、一对GPIO和模拟输入引脚。设计师可以使用多种Click boardsTM直接开箱即用地进行预测性维护解决方案的原型设计，包括传感器板、无线连接解决方案（WiFi、蓝牙、GSM、NFC等）、内存开发套件、人机界面等。 

Click boardTM适用于Clicker 2 for PSoC® 6的组合(mikroe.com) 

现在，选择PSoC® 63 BLE硅器件，添加晶体振荡器、跟踪天线和一些无源组件，您便可以自己制作CYBLE-416045-02 EZ-BLE™ Creator模块  (187-4779) ，赛普拉斯的完全认证和合格的模块低功耗蓝牙(BLE)无线通信。它是14×18.5×2.00 mm封装的完整解决方案，可通过多种开发套件进行测试，包括PSoC® 6 BLE原型套件(CY8CPROTO-063-BLE) (181-2207) 和EZ-BLE Arduino评估板(CYBLE-416045-EVAL) (187-4766) 。 

CYBLE-416045-02 EZ-BLE™ Creator模块(cypress.com) 

PSoC® 6 BLE原型设计套件(CY8CPROTO-063-BLE) 

想想它能带来的成果，这个原型套件 (181-2207) 可以说非常实惠（15英镑）。CY8CPROTO-063-BLE套件与CYBLE-416045-02模块一起集成了KitProg2板载编程器和调试器，可以与目标板分开。KitProg2利用PSoC 5LP器件(CY8C5868LTI-LP039) (124-2970) ，也可用作USB-UART和USB-I2C桥接器。作为独立模块，KitProg2适用于通过SWD接口对PSoC 3、PSoC 4、PSoC 5LP或PSoC 6系列进行编程和调试。 

PSoC®6 BLE原型开发套件(CY8CPROTO-063-BLE)(cypress.com) 

CY8CPROTO-063-BLE原型开发套件被设计为一个简单且低成本的平台，可直接对PSoC 6 BLE器件进行快速评估。该评估板包含两个用户LED来监视设备的状态，但是可以使用扩展接头连接器或试验板连接更多LED。板上有使用和复位按钮，分别用于为CYBLE-416045-02模块提供输入和复位。板上有一个32 kHz WCO晶体，可为BLE应用提供准确的时序，但也有可能在现有的占位面积（2.0 mm×1.6 mm）上增加一个外部晶体。 

Excelon F-RAM用于工厂环境中的数据记录  

在物联网应用中，包括状态监视和预测性维护（其中会生成大量传感器数据），可能需要外部存储设备才能连续可靠地获取数据。在工业环境中用外部存储器支持MCU会给工程师带来一系列设计挑战。显而易见的是，要确保这些存储设备可以承受恶劣的环境条件，同时连续长时间记录数据。而且，在断电的情况下，需要立即可靠地记录数据。考虑到这两个要求，Excelon Ultra随机存取存储器在85°C的温度下可提供长达100年的数据保留和15-20年的100万亿次写/读耐久性。Excelon FRAM具有低引脚数的108 MHz QSPI接口，同时仍比EEPROM少200倍的能耗，而与NOR Flash产品相比却少3,000倍的能耗。如果要评估Excelon Ultra QSPI F-RAM的所有功能，可以尝试使用CY15FRAMKIT-002 (189-0538) F-RAM开发套件来开始使用。 

F-RAM开发套件(CY15FRAMKIT-002)(cypress.com) 

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