作者
Madhura Tapse
Madhura Tapse于2023年加入恩智浦半导体，担任产品营销经理，专注于为工业4.0和工业自动化应用开发相关产品。在加入恩智浦之前，她曾在Maxim Integrated(现为Analog Devices)和Cypress Semiconductors担任应用工程师。她毕业于浦那大学，获得了电气工程学士学位，并在孟买印度理工学院获得了生物医学工程硕士学位。
恩智浦模拟前端如何赋能工业自动化，实现高效与卓越性能
恩智浦的工业4.0软件可配置模拟输入系列(NAFE1和NAFE7系列)在市场上广受好评，在此基础上，又推出了其下一代模拟输入/输出(AIO)系列的首款产品NAFE33352。该产品专为工业测量与控制应用打造，旨在提供卓越的精度与灵活性。
NAFE3 AIO系列凭借其专为智能工厂打造的先进功能，有效应对关键的工业4.0发展趋势。这彰显了恩智浦对于面向工厂自动化应用的系统解决方案的长期承诺与投入。
赋能机器学习驱动的工厂自动化与流程控制系统
在这些系统中，主控制器通过嵌入式或远程I/O模块接收传感器输入，并向执行器提供输出。NAFE333352凭借高采样率(输入为576kSPS，输出为200kSPS)，以及卓越的精度与准确度(输入为24位，±0.005%误差，输出为18位，±0.0025%误差 )，成为需要快速、准确地处理数据的机器学习工业应用的理想选择。
灵活且经济高效的设计
NAFE33352采用高集成度、灵活的软件可配置架构，可降低产品尺寸和成本，同时大幅提升研发和制造效率。其输入与输出均可通过软件进行数字化配置，无需人工干预，支持快速调整。凭借这一优势，NAFE3系列能够有效应对工业4.0的重要挑战——如何让工厂快速、高效地适应不断变化的市场需求。
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精准测量与控制，源于设计
作为AIO系列的首款产品，NAFE33352具备卓越的输入与输出灵活性，支持±12.5V电压输入/输出和±25mA电流输入/输出范围。其宽泛的输入范围可在各类工业应用中实现精准的信号处理，确保高精度数据采集、监测与控制。
NAFE33352器件集成了一个模拟输入/输出(AIO)和两个模拟输入。未来，NAFE3系列还将推出包含1个AIO的版本和包含1个AO的型号，并保持引脚对引脚和固件兼容。NAFE33352采用高集成度、创新的系统架构，其紧凑的6mm×6mm封装内包含一个精密的18位数模转换器(DAC)、一个24位模数转换器(ADC)、低漂移参考电压、低偏置漂移缓冲器以及高压高精度放大器，带70V输入保护电路，适用于EMC和布线错误情况，实现了真正的软件可配置的通用模拟输入/输出。该系列还将推出带有较低分辨率16/14位DAC及16位ADC的型号。
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NAFE3系列助力打造高速、高精度且极为精准的模拟控制环路。其14/16/18位DAC、16/24位ADC以及高性能放大器，结合高分辨率、单调性、快速稳定时间和低噪声，构建出色的功能集，可满足下一代高精度模拟环路控制系统的严苛要求。
用于预测性维护的诊断功能
NAFE33352系列集成了先进的诊断电路，用于输入与输出级。输出级具备内置诊断与保护电路，可检测开路与短路。输入级具有先进的诊断电路，可实现异常检测，助力预测性维护与功能安全。这些强大的诊断功能能够尽量减少智能工厂的停机时间，确保其运营可靠性，从而大幅提升生产效率。
NAFE33352为多种应用赋能
NAFE3系列集成了关键功能，适用于可编程逻辑控制器(PLC)、远程I/O、温度测量及工业称重系统应用。
NAFE33352采用2:1的输入输出组合，并支持在共享终端上进行软件配置。此外，NAFE33352还集成了用于功能安全实现的诊断功能，是多功能PLC应用的优选方案，包括切片I/O模块和远程I/O。
该器件的高精度、低漂移DAC参考源适用于单通道或多通道隔离式温度测量系统。此外，NAFE33352支持工业称重和负载传感器应用，提供高达25mA的激励电流或12.5V的激励电压。同时，AC激励技术有效消除偏移，进一步提升精度。
加速全软件可配置AIO模块的设计
KITNAFE33352-EVB用于快速评估恩智浦的模拟前端NAFE33352。该解决方案独具特色，展现了模拟输入/输出模块的完整系统设计。通过使用现成的LPC54S018 MCUXpresso SDK驱动程序和评估专用的GUI工具，该解决方案能够显著加速系统设计流程。
作为一款符合EMC标准并经过全面测试的硬件解决方案，它能够帮助工程师快速采用这一设计。它集成了经过验证的电源电路，可提供NAFE的电压源(±15V，3.3V)，同时配备数字隔离器，有效保护MCU免受各类模拟信号的干扰，此外，还配有开关，以充分发挥NAFE33352的软件可配置性。所有必要的信号均已路由至接头，可直接连接至LPC54S018 EVB。
该设计经过全面测试，确保卓越的准确性和精度，用户校准后，输入精度可达±0.005%，输出精度达±0.0025%，同时具备24位输入分辨率和18位输出分辨率。
KITNAFE33352-EVB解决方案配备了图形用户界面(GUI)，让用户能够轻松配置NAFE33352并运行多种应用程序，包括称重传感器、电压测量、电流感测和RTD(温度传感)等，以实现其它的快速评估。GUI能通过配置参数加速各类传感器的评估和试验过程，从而优化性能。
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总体而言，完整的KITNAFE33352-EVB解决方案将显著加速完全软件可配置模拟输入/输出模块的硬件和软件开发进程。
NAFE33352的评估能力即将通过NAFE33352-UIOM得到扩展。NAFE33352-UIOM是一款软件可配置的输入/输出AFE Arduino® Shield扩展板，支持快速评估，并与恩智浦的FRDM-MCX开发板实现即插即用的兼容性。用户可借助恩智浦应用代码中心提供的示例代码，快速实现电压、电流及温度测量(RTD与热电偶)，有效缩短开发周期。
长期供货对于工业应用至关重要，NAFE33352和NAFE3系列器件将包含在恩智浦产品长期供货计划中。
总结与展望
NAFE33352作为模拟前端产品组合的新成员现已量产。AIO-AFE适用于PLC、流程控制、I/O模块及称重应用。工程师可使用KITNAFE33352-EVB(现已上市)或即将推出的NAFE33352-UIOM来评估恩智浦的模拟输入/输出前端系列。其中，NAFE33352-UIOM作为恩智浦FRDM开发平台的组成部分，与恩智浦微控制器兼容。敬请关注这些创新解决方案的最新进展。