数字多用表是常用的测量仪器，目前市场常见的是3.5（三位半）和4.5手持表，用于一般测量，另外高端的则是6.5位以上的台式表，价格较高，用于高精度测量。随着电子技术的进步，高性能低成本的器件层出不穷，使得制作一部低档的6.5位数字多用表成为了可能，这里介绍这款六位版，就是在性能上、功能上和成本上综合考虑的一种设计实现方案。设计思想：选用成品的通用元件：高端DMM采用以恒温深埋齐纳基准——前端为DualJFET的混合低噪声运算放大器——多斜率积分高速高分辨率ADC为主轴的测量系统，其中每个部分的制作难度都非常高，而且需要昂贵的仪器进行调试、校准，这样的要求在业余条件下是难以满足的，所以这里采用了相对低成本可靠通用IC精密带隙基准——单片低噪声斩波稳零放大器——24Bits低噪声ΣΔADC来替代，这样的既可以减少元件采购难度，降低整体成本，最重要的是能得到可靠的性能保证，就是说可以根据DataSheet上标明的最差指标可以计算出系统的整体性能。放弃高电压，大电流量程：首先对这些量程进行高精度测量本身难度就非常高，而且对系统的输入选择、保护系统提出了很高的要求，元件质量要求高，pcb面积占用大，最重要的是要为用户人身安全负责，为了避免出现安全问题所以没有设置危险的测量量程。放弃长期稳定性：要靠数字多用表本身来保证长期稳定性意味着整个系统每个部分都要有很高的长期稳定性，基准要用深埋齐纳基准，分压电阻要用精密电阻网络等等，成本会显著提高，相对而言购买或制作标定好的基准（LYMEX有售）要便宜的多，而且在进行对比测量时可以将整体的精度提高到接近外部基准的水平。放弃交流测量：由于没有设计交流测量系统的条件,所以没有做.采用手持设备架构：由于现代MCU的集成度非常高,开发工具越来越简便,加之笔者最近在学习STM32,所以就做成手持设备了.总的讲设计要素的优先关系如下：低成本〉小巧〉低功耗〉高性能功能和指标：电源:3.0V~6V供电可用单节磷酸铁锂(3.2V),单节钴酸锂(3.7V),单节锰酸锂(3.6V),三节碱性电池(4.5V),三节镍镉或镍氢电池(3.6V),功耗250mW（开启数据保存）,2.9V低电压关机（为了保护锂电避免过放电），软件电源开关，待机电流测量：1ppm分辨率1ppm噪声5ppm线性度1ppm温度系数。电流测量100mA,10mA,1mA压降电压测量100mV,1V>10G高阻抗输入，10V，100V9M低阻抗输入（新版批量采购1.1M的电阻就是标准的10M，后文详述）。电阻测量100R1K10K100K1M采用恒流方式（对应为1mA,1mA,100uA,10uA,1uA）开路电压5V，支持4线模式。温度测量采用PT100传感器，可处理到-200摄氏度~850摄氏度，分辨率0.01度。除温度测量外都有25%的超量程测量（例如1V可测到1.25V）当开启自动量程转换时连续三个测量读数都超量程时向上换档，连续三个测量读数都欠量程（系统和软件：支持SD卡数据存储，导入校准数据，从SD卡更新固件（新版功能）。支持实时时钟，可设置自动关机，以及定时唤醒数据采集模式。支持自动量程，0位补偿，数字滤波。带有简单的帮助。设计原理电源系统：电池供电，首先经过有Q71构成的反接保护电路，之后分为两路，一路经HT7130稳压到3.0V供MCU，另一受Q72的控制作为外设的电源，它连接至两个由LT1372构成的Boost升压器，分别升至15V（供欧姆电流源和OLED偏压）和5V（供模拟部分）这里采用HT7130主要是考虑到其且具有极低的静态功耗,特别适合为待机的MCU供电。DCDC变换器采用LT1372是因为其低成本，且该器件具有NFB功能，可以方便的构成Cuk拓扑结构，组成负电压输出的开关调节器（新版要用到+-15V），虽然由于静态功耗较大，在小电流输出下效率较低，但总体上还是不错的。MCU系统：MCU采用STM32F103R6T6（其实101系列就行，但是市面上没有零售）靠内部的RC振荡器工作在20MHz的频率上（更快没实际意义，且更费电），后备电池使用0.22F的超级电容，（为了兼容性，又做了个100uF钽电容的焊盘）RTC晶振使MC-3066pF32.768K,注意要接入200K的R66否则容易振坏。MCU使用5线SWD端口进行Flash烧写和调试。PA0构成软件电源开关，可以从待机模式唤醒MCU。OLED使用串行模式，4X3矩阵键盘，SD卡采用SPI模式。其他端口用来控制模拟板。输入选择：先看电压-电阻部分继电器K1选择将HI输入端子直接接入模拟开关或者进行分压。继电器K2选择将欧姆电流源注入HI或者LOW。上面的两个继电器都使用磁保持型的，避免长期通电发热导致热电势误差。HS，LS，以及HI的输入通过R01-R06以及R17-R1AD17-D16组成的保护电路被限制在+-2.0V，然后加上从9串：11并的1.1M分压阵列99：1分压后的电压一起进入8选一模拟开关。电流部分先经过500mA熔断器-全桥的保护电路，经过继电器选择接入100R10R或1R的分流电阻，其上的压降取出后也被送入模拟开关，U01A构成的跟随器将提升二极管桥中点的电位至电流输入端子电位，从而减小了他们的漏电流。U01B为测量系统提供中点参考电位(也就是LOW端子的电位)。这里需要提下的是分压电阻采用了50ppm的晶圆电阻构成阵列，下面PCB敷铜均温，从实际效果看还是非常不错的。U01由于要求不高所以采用了低成本的MCP6002。模拟开关原计划用MAX328的，但由于货源原因，用ADG508代替了。程控放大：这里采用了AD8629作为主放大器，该器件为低噪声斩波稳零放大器，U20A根据U27选择的反馈信号配置成X1或X10放大器，U20B是一个驱动驱动容性负载的缓冲器，用以驱动ADC。同样的这里的分压电阻采用了3串：3并构成的9:1分压器，由于要求不高模拟开关采用了采用了高速CMOS的74HC4053RefandADC:U44是2.5V精密带隙基准，采用ADR421B他能稳定地驱动1uF的容性负载，最大3ppm/C的温度系数，1.5uVpp0.1~10Hz噪声U43采用24Bit低噪声ΣΔADCLTC2440可提供接近21Bits的有效位。U41为低噪声LDO调节器LP2985，为模拟部分提供5V电源。欧姆电流源：U31为低偏置电流精密运放AD706，其中U31A和Q31起到参考电压缩放-转移的作用，将2.5V的基准转换成比标准电阻（RJ31~RJ34）公共端低1V输入到U31B的正，模拟开关用于选择4个标准电阻（开尔文接法），Q32是PJFET受U31B控制保持标准电阻两端的电压为1V，Q33~Q35与D31组成保护电路（Q34,Q35实际为高反压PNP管2N6520，Q33为低漏电流N-JFETPN1117A）。DZ1与R30构成降压电路使得U31B的输出能足够的正使Q32截止。文章来源网络

我们已经使用NPN晶体管创建了一个触摸开关。但是该开关只有一种功能可以开启电路，而没有断开电源就无法关闭电路。在此电路中，我们将构建一个具有ON和OFF功能的触摸开关。我们将在该电路中使用一个名为IRFZ44的N沟道MOSFET晶体管。您可以在下图中看到IRFZ44晶体管的引脚排列和物理外观。关键零件我们将需要以下组件来构建此电路。68Ω电阻IRFZ44MOSFETLED电路线所需工具：烙铁铁架助焊剂老虎钳电路图该电路中只有三个组件。我们可以使用铜板作为触摸板。这些垫之间应有几毫米的间距。分步指南：步骤1：安排组件步骤2：将68Ω电阻器焊接到IRFz44MOSFET的漏极引脚。步骤3：如电路图所示，连接LED和电源连接器。步骤4：电路准备就绪，您可以连接电池并测试电路。这个电路是如何工作的？当有人触摸OnPad时，小电流将流过该人的身体，到达IRFZ44晶体管的栅极，从而与地面产生小的电压差。这将触发晶体管，导致LED点亮。当“关闭”焊盘接触时，IRFZ44的栅极将接地，从而使晶体管关闭LED。结论该电路可用于需要触摸开关控制的各种项目，如台灯，照明系统等，是不是很有趣，加入我们，分享知识，硬件改变世界。文章来源hackaday

作为老式技术（特别是LED和显示器）的收集者，我很高兴在一年前从ebay上的一位卖家那里找到了这些罕见的7段显示器。他们有一个很棒的历史，它来自肯尼迪航天中心发射控制中心/火箭发射控制室的倒计时时钟/计时器之一，很可能是在阿波罗/土星五号的月球发射中使用的！我购买了2种不同的读数显示器，目的是弄清楚如何使用现代LED技术和微控制器将它们点亮，并最终建立一些类似于原始单元的时钟/计时器。如果说每位数字配件的价格在200美元以上，那这个项目本身的代价也非常高，而使用这些罕见的人工制品建造的时钟更令人望而却步。所以我希望通过3D打印和一些现代技术的便利，我可以构建足够的复制品以构建6位数的时钟，并使其他人可以参考设计出完整的作品。据估计，我购买的这些陈列品已有50多年的历史了，据卖方称，他是查尔斯·H·贝尔的藏品，他显然负责KSC访客中心/博物馆的控制室的物件更新。初步检查使我相信，它们使用7个白炽灯照亮了各个部分，尽管我尚未确定哪种类型–1969年左右时可用的早期LED很少。“TypeA”（左）；“TypeB”（右侧）。显示器由坚固的铝块加工而成，并具有散热器/散热片-假设如果确实使用白炽灯，则它们会变热并需要散发热量。显示矮胖的散热片和薄的前罩较小型的显示器（我将称为TYPEA）使用带有裁切面罩的金属板和某种扩散器-它非常薄，看起来像玻璃纤维或非常多的PCB。我不确定如何创建遮罩，但看起来好像是从看起来像黄铜或铜的金属材料上蚀刻出来的，然后焊接到主板上。生产包括3个主要零件的复制品组件的初步构想。（1）面罩：（a）多层掩模，其激光切割乙烯基粘贴在薄的扩散材料上。（b）黑色PCB带有用于段的预切切割孔（c）激光切割的丙烯酸树脂填充有不透明的环氧树脂填充段（2）主体/外壳罩：带灯孔的3D打印塑料体。（3）背板PCB背板PCB用于焊接LED灯，电阻器和接线，PCB将通过8束线束连接。进一步的改进将是在每个数字上放置一个专用的微控制器，例如德州仪器（TI）TIL-311或惠普（HewlettPackard）锁存的BCD显示器，以减少布线负担。点亮原始的“A型”显示器。经过各种实验，使LED穿过孔，我决定使用5mm扩散白光LED，并开始在原型PCB上标记孔的位置。下一个任务是将LED布置在靠近孔位置的位置，并以公共阴极配置连接，我直接在背面焊接了7个限流电阻（200欧姆），并通过单芯连接线制成了连接线。A型外壳和原型LED模块的后视图所有分段均亮起方便起见，我已经基于Arduinopromini构建了一个7段numitron/pinlites测试仪（项目即将推出），因此已将其用于初始测试。7段显示测试仪已接线LED亮起以显示编号5进一步的开发正在进行中，我在测试中以0-9点亮了分段的各种照片，并在测试中使用了一些字母数字字符-也许有人可以使用这些图像制作虚拟时钟。较大的显示器（称为B型）使用内部反射光散射来照亮片段，并且内部的空腔涂有白色涂料。推测侧面发射灯最适合这种设计。为了将来的发展，我可能会考虑使用扩散环氧树脂填充段，纸片或一些不透明的激光切割丙烯酸镜片。B型显示屏以及垫片和端部支撑（正视图）B型显示器的后视图以及隔板和端部支撑。文章来源hackaday

在这篇文章中，我将向您展示如何制作5V至3.3V的逻辑电平转换器，以将5V传感器连接到新的Arduino开发板和树莓派上。为什么需要逻辑电平转换器IC？你们大多数人都喜欢在空闲时间玩Arduino和RaspberryPi，对吗？我敢肯定大多数业余爱好者都喜欢这两个开源的板卡。与Arduino一起，我们肯定会使用各种传感器，例如IR传感器，PIR传感器和超声波传感器。但是问题是当今大多数电路板不能承受5V的电压，但是有恰巧几乎所有电路板都可在3.3V电压下工作。这是否意味着我们不能再使用旧的传感器了？不完全是。如今，几乎所有的微控制器都在3.3V逻辑下工作。大多数在3.3V电压下工作的设备不提供5V电压，它们会在几秒钟内被烧毁。那么我们能做些什么呢？有一种方法可以将5V转换为3.3V的逻辑电平转换器。比如74LVC245。74LVC245逻辑电平转换器IC该芯片解决了将数据从5V逻辑电平设备连接和发送到3.3V逻辑微控制器（如RaspberryPi和Arduino）的问题。该芯片位于Arduino和传感器之间，并将传感器的5V信号转换为3.3V，可以直接馈送到Arduino。74LVC245可以用于数字信号，并且可以与SPI，串行，并行总线和其他逻辑接口配合使用。制作PCB表面安装技术是通过将组件安装在电路板表面上来组装PCB的技术。与传统的通过孔放置组件并将其焊接在另一侧的传统方法不同，在SMT中，将组件放置在板上，并且将引线焊接在同一侧。设计电路74LVC245逻辑电平转换器IC你可以轻松地访问EasyEDA网站并开始一个新项目。打开原理图设计后，开始添加组件，5V至3.3V逻辑电平转换器电路图。在EasyEDA中绘制原理图时，请确保从该列表中添加组件。您甚至可以搜索组件并检查其可用性。从库中搜索组件并将其放置在画布中。使用“电线”工具将组件连接在一起。使用该IC非常简单。您可以在几分钟内完成电路设置。只需将VCC连接到要转换为的逻辑电平即可。如果要将5V转换为3.3V，则将3.3V连接到VCC。地面连接到地面OE（输出使能）接地以启用芯片DIR至VCC（3.3V）PCB布局绘制完电路后，单击“保存”以保存电路并创建PCB布局。我将在说明中提供所有文件的链接，包括Gerber，和材料明细表。下图是组装好的电源板，干净整洁。拿到板子后，您可以拿一个板子，然后将其余的元件焊接到板上。我已经焊接了排针，以下是成品板。这8个引脚提供稳定的5V，这8个引脚提供3.3V，并且这些引脚接地。测试5V至3.3V逻辑电平转换器现在，如果在A引脚上连接5V信号，则在相应的B引脚上将获得3.3V。现在我们将通过在A1中连接5V和在A5中连接0V进行检查因此，这将在B1提供3.3V输出，在B5提供0V。文章来源hackaday

通过检测门窗打开等事件，家庭安防传感器能够为居民们带来安全感。工业泵上的传感器发出的数据可以帮助工厂所有者及早检测到警示信号，从而防止出现故障并降低随着时间的推移而产生的维护成本。来自基于分布式网格的传感器网络的数据甚至可以用来应对地质事件，让应急人员有更多的时间采取行动。在大多数情况下，必须将系统中记录的这类数据发送给中央节点，用于处理、分析和制定决策。要维持这个恒定的数据流，需要耗费大量的能源和时间。通过加入局部智能功能将单个传感器转换为智能传感器节点，便可借助更先进的局部处理或边缘处理技术缩短整个系统的响应时间，提高效率。也可以将在系统边缘执行的推理计算传达给中央节点。这样可以减少所需的无线传输次数，并在发生关键系统事件时实时做出决策。例如，当驱动系统内某个齿轮的轮齿出现磨损和断裂时，该系统的频率特征即会发生变化。通过检测并分析这些变化，系统可以确定是否关闭电机，直到能够检查电机并在必要时让技术人员进行维修为止。如今，这一智能功能通常作为低端数字信号处理器(DSP)或高性能微控制器(MCU)实施。这两种选项各有利弊，不过即便是低端DSP，通常也能轻松提供传感器节点所需的性能。很多低端DSP需要利用外部模数转换器(ADC)或外部存储器来收集和存储数据。这些额外的组件导致总应用成本和功耗的无谓开销迅速增加。如前所述，考虑到很多楼宇的门窗数量数不胜数，家庭安防系统是一个很好的示例。尽管添置多个昂贵的玻璃破碎检测系统非常有用，但很多消费者并不愿意为此买单。这些基于DSP的系统利用快速傅里叶变换(FFT)来执行声音振动数据分析，以确定窗户是否破损。此外，这些系统的功耗也相对较高，因此除非每个传感器都永久连接到电源，否则需要定期更换电池。而对于微控制器，边缘处理通常是一项挑战，因为它们的计算能力非常薄弱。例如，执行通过C代码实施的FFT时所花费的时间要比使用具有专用硬件外设的DSP长得多。由于MCU较长时间内都在活动模式下运行，此时间差值不但会造成效率低下，更为重要的是，还可能导致在时间紧急的情况下无法及时得到结果。这一固有的时间间隔降低了物联网(IoT)的可行性，因为此概念以两个理念为基石：1.中央枢纽能够与所连接的数十亿个设备通信并处理来自这些设备的数据2.所连接的设备足够智能，能够提供简单的最终用户体验电池寿命也是一个关键的考虑因素，因为每天充电一次以上会导致消费者失去兴趣。如今，通过允许便携式设备只监听特定的代码字或短语，以使系统能够开始将数据传输到中央服务器进行高级分析，并将分析结果回传到所连接的设备，这一问题已经解决。这是这些类型的高级处理应用常用的一种技术，但电源的低效让我们不得不考虑用户可以接受的充电间隔是多长。根据具体的应用，每天充电一次是可以忍受的，不过消费者明显更喜欢充电一次即可连续使用一周甚至更久的解决方案。我们再来考虑一下玻璃破碎检测器和电机监控器。在一家拥有数千个电机的大型工厂中，哪怕每隔一周为电池充一次电也是一个不切实际的解决方案。最终，将MCU的低功耗优势与DSP的增强性能相结合，可让推理边缘计算的智能程度和数据处理能力实现重大突破。但这需要更先进的硬件。老问题，新办法想象一下，如果MCU具备数字信号处理引擎和专用硬件加速器的某些预处理能力。这些MCU可以迅速唤醒以筛选数据或执行FFT，但也可以在待机模式下利用比较器和ADC来了解何时唤醒。这样不仅可在各种工业和消费性应用中获得实时结果，还能降低系统功耗，让电池寿命达到数年之久，而不是数天。尽管如今的某些MCU支持多种DSP加速器，但它们倾向于将中央处理单元(CPU)的能力发挥到极致，这样就导致会消耗大量的能源。MCU中新加入的使能DSP协处理器（例如MSP430™MCU平台上引入的低功耗加速器(LEA)）以节能和具有成本效益的方式提升了性能水平，从而弥补了MCU与低端DSP之间的差距。专用硬件中具有LEA模块的MCU可执行DSP功能，因此允许硬件进入低功耗模式，从而降低系统总体功耗并执行更复杂的推理计算。这样，应用将：A.更多地处于低功耗模式下，从而有效降低总体应用功耗；或者B.专注于计算，以提高应用的频率。C.允许应用执行其他功能，例如在IoT应用中与主节点进行无线通信。随着时间的推移，为使互联设备越来越普及，特别是考虑到更加智能的MCU能够以低成本、高能效的方式让互联设备快速、方便地为用户提供数据，所有这些选项都变得至关重要。基于FFT的应用，使用LEA模块LEA模块是位于各个MSP430器件内的矢量数学引擎。此模块可执行信号处理、矩阵乘法以及在应用程序运行时通常需要耗费大量时间和能源进行计算的其他运算。LEA模块是一个低功耗协处理器，在运行时无需任何CPU干预，可执行运算并在执行完功能后触发中断。LEA模块基于在配置期间提供的命令运行，这些命令根据配置用作内存输入或输出缓冲器和运算类型的指针。专门为MSP430MCU打造并优化的MSPDSP库让这些命令变得简单易用，能够让程序员实现所选DSP应用。当器件上具有LEA模块时，编译器除了使用已实施的MSPC代码优化技术以外，还会自动使用此模块来优化性能。MSP430F599x微控制器是采用这种新型LEA模块外设的领先器件。这些高性能的16位MCU具有屡获殊荣的超低功耗架构、最大256KB的嵌入式铁电随机存取存储器(FRAM)以及多种灵活高效的外设，构成了一个适用于很多数字信号处理应用的绝佳MCU平台。文章来源于网络

一、二极管从正向导通到截止有一个反向恢复过程在上图所示的硅二极管电路中加入一个如下图所示的输入电压。在0―t1时间内，输入为+VF，二极管导通，电路中有电流流通。设VD为二极管正向压降（硅管为0.7V左右），当VF远大于VD时，VD可略去不计，则在t1时，V1突然从+VF变为-VR。在理想情况下，二极管将立刻转为截止，电路中应只有很小的反向电流。但实际情况是，二极管并不立刻截止，而是先由正向的IF变到一个很大的反向电流IR=VR／RL，这个电流维持一段时间tS后才开始逐渐下降，再经过tt后，下降到一个很小的数值0.1IR，这时二极管才进人反向截止状态，如下图所示。通常把二极管从正向导通转为反向截止所经过的转换过程称为反向恢复过程。其中tS称为存储时间，tt称为渡越时间，tre=ts+tt称为反向恢复时间。由于反向恢复时间的存在，使二极管的开关速度受到限制。二、产生反向恢复过程的原因——电荷存储效应产生上述现象的原因是由于二极管外加正向电压VF时，载流子不断扩散而存储的结果。当外加正向电压时Ｐ区空穴向Ｎ区扩散，Ｎ区电子向Ｐ区扩散，这样，不仅使势垒区（耗尽区）变窄，而且使载流子有相当数量的存储，在Ｐ区内存储了电子，而在Ｎ区内存储了空穴，它们都是非平衡少数载流于，如下图所示。空穴由Ｐ区扩散到Ｎ区后，并不是立即与Ｎ区中的电子复合而消失，而是在一定的路程LP（扩散长度）内，一方面继续扩散，一方面与电子复合消失，这样就会在LP范围内存储一定数量的空穴，并建立起一定空穴浓度分布，靠近结边缘的浓度最大，离结越远，浓度越小。正向电流越大，存储的空穴数目越多，浓度分布的梯度也越大。电子扩散到Ｐ区的情况也类似，下图为二极管中存储电荷的分布。我们把正向导通时，非平衡少数载流子积累的现象叫做电荷存储效应。当输入电压突然由+VF变为-VR时Ｐ区存储的电子和Ｎ区存储的空穴不会马上消失，但它们将通过下列两个途径逐渐减少：①在反向电场作用下，Ｐ区电子被拉回Ｎ区，Ｎ区空穴被拉回Ｐ区，形成反向漂移电流IR，如下图所示；②与多数载流子复合。在这些存储电荷消失之前，ＰＮ结仍处于正向偏置，即势垒区仍然很窄，ＰＮ结的电阻仍很小，与RL相比可以忽略，所以此时反向电流IR=（VR＋VD）/RL。VD表示ＰＮ结两端的正向压降，一般VR>>VD，即IR＝VR／RL。在这段期间，IR基本上保持不变，主要由VR和RL所决定。经过时间ts后Ｐ区和Ｎ区所存储的电荷已显著减小，势垒区逐渐变宽，反向电流IR逐渐减小到正常反向饱和电流的数值，经过时间tt，二极管转为截止。由上可知，二极管在开关转换过程中出现的反向恢复过程，实质上由于电荷存储效应引起的，反向恢复时间就是存储电荷消失所需要的时间。二极管和一般开关的不同在于,“开”与“关”由所加电压的极性决定,而且“开”态有微小的压降Vf,“关”态有微小的电流i0。当电压由正向变为反向时,电流并不立刻成为(-i0),而是在一段时间ts内,反向电流始终很大,二极管并不关断。经过ts后,反向电流才逐渐变小,再经过tf时间,二极管的电流才成为(-i0),ts称为储存时间,tf称为下降时间。tr=ts+tf称为反向恢复时间,以上过程称为反向恢复过程。这实际上是由电荷存储效应引起的,反向恢复时间就是存储电荷耗尽所需要的时间。该过程使二极管不能在快速连续脉冲下当做开关使用。如果反向脉冲的持续时间比tr短,则二极管在正、反向都可导通,起不到开关作用。

[MarcelMG]对Weller的RT烙铁头印象非常深刻，这与他之前的许多硬件高手一样，但对这个电烙铁的高价格却望而怯步，因此他决定仿照Weller的RT烙铁尝试建造自己的焊台，从而在比较低的价格获得相同的电烙铁功能。该站的用户界面故意保持简单，只有一个四位数的LED显示屏可以显示温度，而旋转编码器则可以对其进行设置。转动旋钮时，显示屏每隔几秒钟在当前温度和设定温度之间切换，如果您将其按入，则设定温度将被保存为下一次的默认值。[MarcelMG]还包括一项功能，当熨斗固定在支架上时，该温度会降低，从而减少烙铁头磨损和能耗。他最初计划使用霍尔效应传感器来检测何时将铁皮包裹起来，而无需与其物理连接，但是最后他意识到最简单的方法是将微控制器上的输入引脚之一简单地连接到金属支架。由于笔尖已接地，因此他可以通过几行代码轻松地检测到笔尖是否到位。可以说，该站由ATtiny24A供电，并使用AtmelStudioIDE用C编写固件。[MarcelMG]提到24A的存储空间有限，这对于解决它来说是一个挑战，并建议任何希望跟随其脚步的人都使用一些在内部有更多闪光的东西。LED显示屏是非常常见的TM1637型，旋转编码器是从收音机中打捞出来的，电源是从旧笔记本电脑上打来的。总而言之，这看起来非常经济。根据您的需求，DIY焊台可以具有与商业型号相媲美的功能，也可以非常简单。无论哪种情况，低压烙铁和有源烙铁头的出现都使自建焊台更加容易接近。不使用这些现代技巧的尝试往往会显得少一些迷人。文章来源于Hackaday

赛腾微电子有限公司是一家专注于汽车级主控芯片及其配套方案的提供商，其自主研发的汽车MCU芯片和配套电源管理芯片在多家汽车前装零部件公司都已获得认可，出货量超过百万颗。日前，赛腾微总经理黄继颇博士对外宣布，其产品已通过两家知名整车厂的测试认证，在车窗控制应用领域开始批量供货。基于赛腾微自有主控MCU和宽输入电压LDO的全套完整车窗控制方案，具有可靠的控制电路、完善的软件设计和明显的成本优势，完全可以替换高成本的进口芯片方案，有效降低车企成本。赛腾微车窗升降控制方案介绍方案特色赛腾主控MCU和配套高压LDO，成本优势明显带诊断、检测功能的高可靠性硬件方案安全可靠的软件算法无需更改其他接口电路及线束知名主机厂认证通过，方案可靠赛腾微车窗升降控制系统应用推荐产品型号ASM6050D-Q是一款高耐压、高电源抑制比、超低功耗、高精度输出电压的低压差线性稳压器。该芯片具有完整的限流保护、短路保护、过热保护功能，防止在负载过大或异常条件下损坏芯片。ASM6050D-Q适用于乘用车（12V）、商用车（24V）两种不同的电池系统，为车身控制、车载设备提供稳定可靠的供电输入，也可用于工业设备和家电等的电源供电系统。车市寒冬，大家日子都不好过。平安夜上汽和广汽双方达成战略合作框架协议，意味着两大集团也将用强（抱）强（团）联（取）合（暖）的方式来对抗车市的寒冬。除了抱团取暖的方式，降低成本，尤其是采用国产芯片来替代昂贵的进口芯片也无疑是众多车企正在进行的“政治正确”且行之有效的一些“秘密动作”。文章来源于网络

无线吸尘器与传统吸尘器最明显的区别就是抛弃电源线，不用拖长电源线就可以做家务，绕线的麻烦也不复存在，也不考虑需要更换插座来清洁地方，其工作原理与有线吸尘器相同，区别在于无线吸尘器机身内置的驱动电机，通过充电来维持机器的运转，打开吸尘器开关后即可工作。无线吸尘器最突出的优点是没有电源线限制，它可以在任何地方使用，其清洁范围几乎是无限的，它的机身很轻，重量小，即使是单手操作，做家务也不容易累；存储面积不大，可以随意摆放，同时无线吸尘器使用噪音少，不用担心噪音给家里其他人。但是，由于无线吸尘器是锂电池供电，如果你连续清洁超过30分钟，你可能需要等待吸尘器充电和储存能量。因此，无线吸尘器控制板的工作效率越高，连续清洁的时间就越久。不断提高无线吸尘器变频板的效率，也是电机控制工程师近期的一个热点研究方向。方案概述本方案使用GD32E230K8T6作为主控芯片，利用该芯片内置的多通道高速比较器比较电机反电动势的方式实现对吸尘器电机的无传感器方波驱动。本示例方案结构简单，吸力强劲，带载实测效率超过50%。MCU使用简单，内置12bits@2MSPS高速高精度SARADC，高级定时器可直接产生6路互补死区可调PWM，集成高速硬件比较器，芯片内部温度检测功能，可以实现PMSM和BLDC电机的方波控制以及正波控制；芯片满足工业级的工作温度和ESD、EMI标准。变频板主要规格参数：采用超值ARMCortex-M23@72MHz内核120度无传感器方波驱动频率注入法检测初始位置启动使用内置多通道高速比较器检测高速换相使用较少的外围器件实现了优异的控制效果转速、电流双闭环控制电机转速可达100000rpm（空载）24V供电，额定功率350W定转速或恒功率运行带负载工作效率在50%以上硬件过流保护功能堵转自动检测和保护BLDC电机参数本Demo板配套使用双极吸尘器电机规格如下：系统框图和主控MCU电路介绍MCU采用GD32E230K8T6芯片，它使用的是Arm最新的Cortex-M23内核，主频高达72MHz，配备了64KB的嵌入式闪存及8KB的SRAM，配合内置的硬件乘法器、除法器和加速单元，在最高主频下的工作性能可达55DMIPS，CoreMark测试可达154分。同主频下的代码执行效率相比市场同类Cortex-M0产品提高40%，相比Cortex-M0+产品也提高30%以上。同时提供了1个支持三相脉宽调制PWM输出和霍尔采集接口的16位高级定时器和多达5个的16位通用定时器、1个16位基本定时器，1个高速轨到轨输入/输出模拟电压比较器，1个12位2.6MSPS采样率的高性能ADC。适合各种电机控制应用。GD32E230系列MCU主要规格：Cortex-M23@72Mhz,55MIPS的处理性能；Flash：64KB/32KB/16KB;SRAM：8KB/6KB/4KB;高速高精度ADC,12BitsADCx1@2.6Msps，10通道；高级定时器x1，可产生6路死区可调的互补PWM输出。通用定时器x5；Flash带硬件加密保护；多种串行通讯方式：I2Cx2,SPIx2,UARTx2；丰富的封装类型：TSSOP20/LGA20/QFN28/QFN32/LQFP32/LQFP48供电电压：1.8V~3.6V工业级的工作温度范围：-40℃~+85℃；工业级的ESD特性：6000VoltGD32E230系列变频板正面图片整机展示文章来源于兆易创新

本文介绍CAN总线关闭对新能源汽车的功能和安全性能产生的影响，并对此提出一些合理的建议。2019年10月26日第三届中国（佛山）氢能源大会中展示了氢燃料电池城市客车，与目前的纯电动汽车和传统汽车相比，作为一种新的驱动形式出现。但是，新能源汽车整车网络的实现依旧离不开CAN总线通讯。工程师们通过CAN总线读取车上的车速、转速等信号可以控制整车上众多的ECU单元。但是，你知道CAN总线关闭会对新能源汽车的功能带来哪些影响吗？本文来做详细分析。为何CAN总线依旧能在新能源汽车中扮演重要角色？从事汽车相关行业的小伙伴们，都知道CAN总线，它是当今汽车各电控单元之间通信的总线标准，现在几乎所有的汽车厂家都选择使用CAN总线通信。CAN总线起初便是基于BOSCH公司为了解决汽车的电子控制单元增多带来的布线空间矛盾、汽车重量增加等诸多问题而诞生的。同时，CAN总线将汽车内部各电控单元之间连接成一个局域网络，实现了信息的共享，大大减少了汽车的线束，如图1所示：图1汽车整车网络相比于，目前流行的以太网和485总线，CAN总线具有以下的特点：总线访问——非破坏性仲裁的载波侦听、多路访问、冲突避免；多主机广播式结构，自动优先级仲裁，实时性很强；传输错误自动重发，自动CRC校验接收，数据出错率极低；差分信号传输抗干扰能力强，适合汽车内部强干扰的环境；硬件报文滤波功能，减轻CPU负担。基于以上的特点，CAN总线能保证实时可靠的数据传输，保证汽车整车网络的通讯正常，在新能源汽车行业具有不可替代的地位。什么是CAN总线关闭？汽车内部挂有很多的ECU节点，当其中一个节点发生故障进入总线关闭状态时，会很大程度上影响整车CAN网络的通讯。例如，当汽车发生碰撞时，传感器将电信号传送给安全气囊ECU，将信号进行处理，当确定需要打开安全气囊时，ECU会立即发出点火信号，气体发生器才会充满气囊，对驾驶员和乘客提供安全保护，如图2所示。若此时安全气囊ECU处于总线关闭状态，则无法正常弹出气囊，会导致严重后果。图2安全气囊ECU工作示意图那么，什么是CAN总线关闭呢？CAN控制器可以判断出错误的类型是总线上暂时的数据错误（如外部干扰等）还是持续的数据错误（如单元内部故障、驱动器故障、断线、短路等）。由此，当总线上发生持续数据错误时，CAN控制器内部的错误计数器累积到总线关闭的阀值，可将引起此故障单元从总线上隔离出去，不参与跟总线其他节点的网络通信。如图3所示：图3错误检测机制CAN总线关闭的成因分析引起错误的原因大多是由物理故障引起的，主要是CAN线路产生的。其中包括：CAN_H开路、CAN_L开路、CAN_H对CAN_L短路/开路、CAN_L对VBAT短路、CAN_H对GND短路、CAN_L对GND短路、终端电阻开路等。除了物理层线路因素，还有可能因为CAN控制器或收发器等元器件故障导致。同时，也有可能是由于CAN总线信号干扰导致的CAN信号收发不正确，严重时会导致不能正常发送报文，从而更容易导致CAN总线关闭。例如，新能源汽车通常是指纯电动汽车或者混合动力汽车，其特色是使用电池、电容来存储能力，然后通过逆变的方式变成交流，带动电动机驱动车辆。逆变产生的巨大电流形成强干扰，串扰到CAN总线上，导致控制器死机、损坏或者通讯中断，车辆运行不稳定。CAN总线关闭如何恢复？如果出现了BUSOFF，总线上的节点需要做一些动作，例如重启CAN控制器或是重新上电，但是这些都只是一些补救措施，最根本的还是需要找到引起BUSOFF的根源。当发生CAN总线关闭时，我们可以检查BUSOFF寄存器的值，对CAN控制器的驱动及相关寄存器进行初始化操作。初始化完成后，CAN总线关闭故障就会立即解除。为了避免该节点在CAN网络中频繁发生总线关闭问题，建议在初始化后，不要立即对外发送CAN报文。上文也提到过，由于汽车内部存在强干扰，也会导致CAN总线关闭。针对这种现象，我们通过以下方式进行处理：由于汽车内部存在强电流产生的空间磁干扰，应该将CAN线缆双绞程度加大；CAN接口设计采用CTM1051隔离收发器、隔离限幅，防止ECU死机；CAN接口增加磁环、共模电感等效果好的感性防护器件；外接专用的信号保护器消除干扰，如ZF-12Y2；使用网桥中继设备CANBridge对部分强干扰源进行隔离。综合上述，汽车CAN总线关闭故障发生时，应分析物理层包括CAN线路、CAN控制器及收发器、CAN信号干扰等外在因素，同时分析CAN寄存器及软件处理，重新初始化CAN驱动和恢复正常后，定时尝试往外发送报文。CAN网络黑匣子-CANDTU新能源汽车在发送总线关闭情况时，我们也希望能够有对应的CAN报文去分析，尤其是针对偶发性的故障时，我们更需要有可靠的CAN报文来作为判断依据。广州致远电子有限公司推出CAN网络总线“黑匣子”，我们称之为CANDTU，如图4所示，CANDTU集成有2路或4路符合ISO11898标准的独立CAN-bus通道，并可标配存储介质为32G高速SD卡，可以进行长时间记录、条件记录、预触发记录和定时记录等多种模式，并可以将记录的数据转换为CSV格式，或者CANOE、CANScope等各种主流分析软件的格式供后期处理分析。图4CANDTU系列产品示意图CANDTU可以长时间记录CAN报文，以便于工程师查找数据，但是对于网络稳定性和偶发性故障无法进行定位和分析。本文转载自：AEZLG致远电子

汽车助力转向系统从最早操作费力的传统机械转向系统，发展到机械液压助力转向系统，到当下普遍的电子液压助力转向系统，已经是在助力转向系统的发展历程中有了质的飞跃。现如今随着节能环保与智慧安全已成为时代发展的主题，电子助力转向系统（ElectronicPowerSteering，简称EPS）随之诞生。在电子液压助力转向系统的基础上去除了液压助力系统，使得汽车助力转向系统变得更环保，更节能，更人性化，更安全可靠。二、如何保证EPS工作稳定可靠为了保证EPS电控系统工作稳定可靠，在整个核心控制单元的前端到后端的所有行为应得到相应的监控，并且采用的IC都应符合ISO26262标准安全要求，应对在汽车内部恶劣的环境。本文介绍方案采用集成CAN/LIN收发器，功能安全等级ASILD的电源SBC芯片负责互联互通和电源监控管理，配合功能安全等级ASILD的主控MCUSPC5744P，主控中集成独立于MCU的FCCU错误检测控制单元，结合SBC对FCCU的监视，来提高系统的鲁棒性及稳定可靠。图1功能安全等级故障、失效率指标图2EPS控制方案介绍主控MCU：SPC5744P除了满足安全等级ASILD以外，还带有相对于ARM框架更丰富的外设资源，以及最高能达到384KRAM空间和2.5M的Flash空间，在主频200MHz的锁步双核下，提供了更高的系统灵活性，轻松应对各种汽车电子控制应用需求。锁步双核的校验核执行和主核相同的指令，校验运行的指令是否正确。如果出现不匹配，则触发FCCU故障进行错误处理。且FCCU模块支持高达74个错误源，对应不同的错误源做出不同的响应，提高整个系统控制的稳定可靠性。系统基础芯片:使用FS6500家族的芯片，提供稳定可靠的电流电压给系统正常运行工作，还集成了CAN/LIN收发器，简化设计，减少系统PCB的大小。在主控FCCU监控系统的所有行为的同时，SBC提供监视主控的高级看门狗、电压水平检测、FCCU监视等功能。预驱：GD3000三相预驱，集成三个半桥预驱和一个电荷泵，门极驱动能力可以达到2.5A，可以灵活的配置驱动输出能力，同时满足AEC-Q100标准。图3GD3000框图磁性旋转位置传感器：AS5147支持DAEC动态角度误差补偿，11位二进制增量脉冲计数，可编程的零位位置，支持14位分辨率，满足AEC-Q1000级标准。场效应晶体管：车规级的MOSFET，使用电荷平衡技术，具有低导通电阻和较小的栅极电荷性能。以最小化传导损耗，提供优异的开关性能，并能承受极端的dv/dt率。EEPROM：在EPS系统中，针对重要的数据，配备车规级的EEPROM存储，存储重要的数据以及备份。本文转载自网络

当前许多精密模数转换器（ADC）具有串行外设接口（SPI）或某种串行接口，用以与包括微控制器单元（MCU）、DSP和FPGA在内的控制器进行通信。控制器写入或读取ADC内部寄存器并读取转换码。SPI的印刷电路板（PCB）布线简单，并且有比并行接口更快的时钟速率，因而越来越受欢迎。而且，使用标准SPI很容易将ADC连接到控制器。一些新型ADC具有SPI，但有些ADC具有非标准的3线或4线SPI作为从机，因为它们希望实现更快的吞吐速率。例如，AD7616、AD7606和AD7606B系列有两条或四条SDO线，在串行模式下可提供更快的吞吐速率。AD7768、AD7779和AD7134系列有多条SDO线，用作SPI主机。用户在设计微控制器SPI以配置ADC和读取代码时往往会遇到困难。图1．AD7768用作串行主机，具有两个数据输出引脚（14001－193）。与ADC的标准MCUSPI连接SPI是一种同步、全双工、主从式接口。来自主机或从机的数据在时钟上升沿或下降沿同步。主机和从机可以同时传输数据。图2显示了典型的4线MCUSPI接口连接。图2．与ADC从机的标准MCUSPI连接要开始SPI通信，控制器必须发送时钟信号，并通过使能信号（通常是低电平有效信号）来选择ADC。SPI是全双工接口，因此控制器和ADC可以分别通过MOSI／DIN和MISO／DOUT线同时输出数据。控制器SPI接口允许用户灵活选择时钟的上升沿或下降沿来采样和／或移位数据。为了在主机和从机之间进行可靠的通信，用户必须遵守微控制器和ADC芯片的数字接口时序规范。如果微控制器SPI和ADC串行接口具有标准SPI时序模式，那么用户设计PCB布线和开发驱动器固件不成问题。但是，有些新型ADC的串行接口端口不是典型的SPI时序模式。MCU或DSP似乎不可能通过AD7768串行端口（一种非标准时序SPI端口）读取数据，如图4所示。本文将介绍操纵标准微控制器SPI以便与具有非标准SPI端口的ADC接口的方法。本文会给出四种通过串行接口读取ADC码的解决方案：解决方案1：MCU作为SPI从机，通过一条DOUT线与作为SPI主机的ADC接口。解决方案2：MCU作为SPI从机，通过两条DOUT线与作为SPI主机的ADC接口。解决方案3：MCU作为SPI从机，通过DMA与作为SPI主机的ADC接口。解决方案4：MCU作为SPI主机和SPI从机，通过两条DOUT线读取数据。图3．SPI数据时钟时序图示例图4．AD7768FORMATx＝1×时序图，仅通过DOUT0输出。STM32F429微控制器SPI通过一条DOUT线读取AD7768代码如图4所示，当FORMATx＝11或10时，通道0至通道7仅通过DOUT0输出数据。在标准工作模式下，AD7768／AD7768－4作为主机工作，数据流入MCU、DSP或FPGA。AD7768／AD7768－4向从机提供数据、数据时钟（DCLK）和下降沿帧使能信号（DRDY）。STM32Fxxx系列微控制器广泛用于很多不同的应用中。该MCU有多个SPI端口，可以使用典型的SPI时序模式将其配置为SPI主机或从机。下文中介绍的方法也可应用于其他具有8位、16位或32位帧的微控制器。AD7768／AD7768－4分别为8通道和4通道同步采样Σ－Δ型ADC，每通道均有Σ－Δ型调制器和数字滤波器，支持交流和直流信号的同步采样。这些器件在110．8kHz的最大输入带宽下实现了108dB动态范围，具备±2ppmINL、±50？V偏置误差和±30ppm增益误差的典型性能。AD7768／AD7768－4用户可在输入带宽、输出数据速率和功耗之间进行权衡，并选择三种功耗模式之一以优化噪声目标和功耗。AD7768／AD7768－4的灵活性使其成为适合低功耗直流和高性能交流测量模块的可重复使用平台。遗憾的是，AD7768的串行接口不是典型SPI时序模式，而且AD7768充当串行接口主机。一般而言，用户必须使用FPGA／CPLD作为其控制器，例如，使用32F429IDISCOVERY和AD7768评估板。变通SPI线的连接如图5所示。在这种设置下，AD7768的所有八通道数据仅通过DOUT0输出。图5．AD7768通过DOUT0将数据输出到STM32F429MCUSPI连接需要解决的问题：AD7768用作SPI主机，故必须将STM32F429ISPI配置为SPI从机。高电平脉冲只持续一个DCLK周期，这不是典型的。完成所有通道数据位的输出之后，DCLK继续输出，为低电平。解决方案1：MCUSPI作为从机，通过一条DOUT线与SPI主机ADC接口将STM32F429的一个SPI端口（如SPI4）配置为从机，以DCLK速率接收MOSI上的数据位。将AD7768连接到STM32F429外部中断输入引脚EXTI0和NSS（SPI）引脚。的上升沿将触发EXTI0处理例程，以使SPI从机能够在变为低电平之后的第一个DCLK下降沿开始接收数据位。时序设计在这里至关重要。接收到通道0至通道7的所有数据后，应禁用SPI以防止读取额外的无效数据，因为会使SPI从机变为低电平，并且DCLK保持切换。图6．时序解决方案中的AD7768数据位读取MCU固件开发注意事项当软件处于中断模式时，DCLK运行速率可以高达4MHz，实现8kSPS的ODR。软件应进入中断处理程序，在一个半DCLK周期（375ns）内启动SPI。为使软件更轻松地进入中断例程，MCU可以在DCLK上升沿读取数据，从而提供额外的半个DCLK周期时间。但是，t5DCLK上升到DOUTx无效最小值为–3ns（IOVDD＝1．8V时为–4ns），因此DOUTx上的传播延迟（＞｜t5｜＋MCU保持时间）应通过PCB布线或缓冲增加。图7．配置SPI4外设解决方案2：MCUSPI作为从机，通过两条DOUT线与SPI主机ADC接口在第一种解决方案中，仅使用DOUT0来输出所有8通道数据。因此，数据读取将ADC吞吐速率限制为8kSPS。如图1所示，在DOUT0上输出通道0至通道3，在DOUT1上输出通道4至通道7，可以减少数据传输时间。串行线的连接如图7所示。通过这种改进，在DCLK为4MHz时，ODR可以轻松达到16kSPS。图8．AD7768通过DOUT0和DOUT1将数据输出到STM32F429MCUSPI连接固件可以不使用中断模式，而使用轮询模式，以减少从上升沿触发到使能SPI接收数据的时间延迟。这样可以在DCLK为8MHz时实现32kSPS的ODR。解决方案3：MCUSPI作为从机，通过DMA与SPI主机ADC接口直接存储器访问（DMA）用于在外设与存储器之间以及存储器与存储器之间提供高速数据传输。DMA可以迅速移动数据而不需要任何MCU操作，这样可以腾出MCU资源用于执行其他操作。下面是MCUSPI用作从机通过DMA接收数据的设计说明。解决方案4：MCUSPI作为主机和从机，通过两条DOUT线读取数据高吞吐量或多通道精密ADC为SPI端口提供两条、四条甚至八条SDO线，以在串行模式下更快地读取代码。对于具有两个或更多个SPI端口的微控制器，这些SPI端口可以同时运行以加快代码的读取。图9．EXTI0处于轮询模式，SPI4和SPI5通过DOUT0和DOUT1接收AD7768数据位。图10．EXTI0处于轮询模式，SPI4DMA通过DOUT0接收AD7768数据位。在以下使用案例中，32F429IDISCOVERY使用SPI4作为SPI主机，SPI5作为SPI从机，通过DOUTA和DOUTB接收EVAL－AD7606B－FMCZ数据，如图8所示。AD7606B是一款16位同步采样模数转换数据采集系统（DAS），具有八个通道，每个通道均包含模拟输入箝位保护、可编程增益放大器（PGA）、低通滤波器和16位逐次逼近寄存器（SAR）型ADC。AD7606B还内置灵活的数字滤波器、低漂移2．5V精密基准电压源和基准电压缓冲器，可驱动ADC及灵活的并行和串行接口。AD7606B采用5V单电源供电，支持±10V、±5V和±2．5V真双极性输入范围，所有通道均能以800kSPS的吞吐速率采样。图11．在主从模式下使用MCUSPI通过DOUTA和DOUTB接收数据图12．SPI4配置为主机，SPI5配置为从机。图13显示了AD7606B以240kSPS运行时BUSY、SCLK、DOUTA和DOUB的数字接口截图。图13．AD7606BBUSY、SCLK以及DOUTA和DOUTB上的数据的示波器截图结论本文讨论了使用微控制器SPI访问具有非标准SPI接口的ADC的方法。这些方法可以直接使用，也可以稍加调整即可控制ADCSPI；其可作为SPI主机使用，也可以与多条DOUT线配合使用以提高吞吐速率。本文转载自adi

1.AD公司AD/DA器件AD公司生产的各种模数转换器（ADC）和数模转换器（DAC）（统称数据转换器）一直保持市场领导地位，包括高速、高精度数据转换器和目前流行的微转换器系统（microConvertersTM）。1）带信号调理、1mW功耗、双通道16位AD转换器：AD7705AD7705是AD公司出品的适用于低频测量仪器的AD转换器。它能将从传感器接收到的很弱的输入信号直接转换成串行数字信号输出，而无需外部仪表放大器。采用Σ-Δ的ADC，实现16位无误码的良好性能，片内可编程放大器可设置输入信号增益。通过片内控制寄存器调整内部数字滤波器的关闭时间和更新速率，可设置数字滤波器的第一个凹口。在+3V电源和1MHz主时钟时，AD7705功耗仅是1mW。AD7705是基于微控制器（MCU）、数字信号处理器（DSP）系统的理想电路，能够进一步节省成本、缩小体积、减小系统的复杂性。应用于微处理器（MCU）、数字信号处理（DSP）系统，手持式仪器，分布式数据采集系统。2）3V/5VCMOS信号调节AD转换器：AD7714AD7714是一个完整的用于低频测量应用场合的模拟前端，用于直接从传感器接收小信号并输出串行数字量。它使用Σ-Δ转换技术实现高达24位精度的代码而不会丢失。输入信号加至位于模拟调制器前端的专用可编程增益放大器。调制器的输出经片内数字滤波器进行处理。数字滤波器的第一次陷波通过片内控制寄存器来编程，此寄存器可以调节滤波的截止时间和建立时间。AD7714有3个差分模拟输入（也可以是5个伪差分模拟输入）和一个差分基准输入。单电源工作（+3V或+5V）。因此，AD7714能够为含有多达5个通道的系统进行所有的信号调节和转换。AD7714很适合于灵敏的基于微控制器或DSP的系统，它的串行接口可进行3线操作，通过串行端口可用软件设置增益、信号极性和通道选择。AD7714具有自校准、系统和背景校准选择，也允许用户读写片内校准寄存器。CMOS结构保证了很低的功耗，省电模式使待机功耗减至15μW（典型值）。3）微功耗8通道12位AD转换器：AD7888AD7888是高速、低功耗的12位AD转换器，单电源工作，电压范围为2.7V～5.25V，转换速率高达125ksps，输入跟踪-保持信号宽度最小为500ns，单端采样方式。AD7888包含有8个单端模拟输入通道，每一通道的模拟输入范围均为0～Vref。该器件转换满功率信号可至3MHz。AD7888具有片内2.5V电压基准，可用于模数转换器的基准源，管脚REFin/REFout允许用户使用这一基准，也可以反过来驱动这一管脚，向AD7888提供外部基准，外部基准的电压范围为1.2V～VDD。CMOS结构确保正常工作时的功率消耗为2mW（典型值），省电模式下为3μW。4）微功耗、满幅度电压输出、12位DA转换器：AD5320AD5320是单片12位电压输出D/A转换器，单电源工作，电压范围为+2.7V～5.5V。片内高精度输出放大器提供满电源幅度输出，AD5320利用一个3线串行接口，时钟频率可高达30MHz，能与标准的SPI、QSPI、MICROWIRE和DSP接口标准兼容。AD5320的基准来自电源输入端，因此提供了最宽的动态输出范围。该器件含有一个上电复位电路，保证D/A转换器的输出稳定在0V，直到接收到一个有效的写输入信号。该器件具有省电功能以降低器件的电流损耗，5V时典型值为200nA。在省电模式下，提供软件可选输出负载。通过串行接口的控制，可以进入省电模式。正常工作时的低功耗性能，使该器件很适合手持式电池供电的设备。5V时功耗为0.7mW，省电模式下降为1μW。5）24位智能数据转换系统MicroConvertersTM：ADuC824ADuC824是MicroConvertersTM系列的最新成员，它是AD公司率先推出的带闪烁电可擦可编程存储器〔Flash／EEPROM）的Σ-Δ转换器。它的独特之处在于将高性能数据转换器，带程序和数据闪烁存储器及8位微控制器集中在一起。当您为满足工业、仪器仪表和智能传感器接口应用要求选择高精度数据转换时，ADuC824是一种完整的高精度数据采集片上系统。2.ti公司AD/DA器件美国德州仪器公司是一家国际性的高科技产品公司，是全球最大半导体产品供应商之一，一九九八年半导体产品销量名列全球第五，其中DSP产品销量全球排名第一，模拟产品位于全球第一。1）TLC548/549TLC548和TLC549的使用与较复杂的TLC540和TLC541非常相似；不过，TLC548和TLC549提供了片内系统时钟，它通常工作在4MHz且不需要外部元件。片内系统时钟使内部器件的操作独立于串行输入/输出端的时序并允许TLC548和TLC549象许多软件和硬件所要求的那样工作。I/Oclock和内部系统时钟一起可以实现高速数据传送，对于TLC548为每秒45，500次转换，对于TLC549为每秒40，000次的转换速度。TLC548和TLC549的其他特点包括通用控制逻辑，可自动工作或在微处理器控制下工作的片内采样-保持电路，具有差分高阻抗基准电压输入端，易于实现比率转换（ratiometricconversion）、定标（scaling）以及与逻辑和电源噪声隔离的电路。整个开关电容逐次逼近转换器电路的设计允许在小于17μs的时间内以最大总误差为±0.5最低有效位（LSB）的精度实现转换。2）TLV5616TLV5616是一个12位电压输出数模转换器（DAC），带有灵活的4线串行接口，可以无缝连接TMS320、SPI、QSPI和Microwire串行口。数字电源和模拟电源分别供电，电压范围2.7～5.5V。输出缓冲是2倍增益rail-to-rail输出放大器，输出放大器是AB类以提高稳定性和减少建立时间。rail-to-rail输出和关电方式非常适宜单电源、电池供电应用。通过控制字可以优化建立时间和功耗比。3）TLV5580TLV5580是一个8位80MSPS高速A/D转换器。以最高80MHz的采样速率将模拟信号转换成8位二进制数据。数字输入和输出与3.3VTTL/CMOS兼容。由于采用3.3V电源和CMOS工艺改进的单管线结构，功耗低。该芯片的电压基准使用非常灵活，有片内和片外部基准，满量程范围是1Vpp到1.6Vpp，取决于模拟电源电压。使用外部基准时，可以关闭内部基准，降低芯片功耗。

在产品开发过程中，模组占据电视的很大一部分，模组的设计很大程度上决定产品的最终意识形态，所以模组的开发在产品的设计过程中非常重要。在模组设计过程中，需要熟练的了解模组的设计指标，包括混光距离、亮度、色温、能效、均匀性、色域覆盖率等等其中混光距离，亮度、色温、能效、色域覆盖率这几项参数与灯条的设计紧密相关。因此，在模组开发过程中，灯条设计非常重要，合理的设计能够让产品以最优的设计方案体现产品的最大价值，下面详细介绍直下式模组的灯条设计。二、LED规格以及与LENS匹配性1、LED的规格目前直下式灯条常用的LED规格按照封装大致分为以下几种规格：3528单晶、3528双晶、3030单晶、3030双晶、3535单晶、3535双晶以及FlipChip3030，最近有各LED厂商在推广CSP（ChipScalePackage）1313封装。按照晶片开口直径又可以分为：Φ1.8，Φ2.1，Φ2.5，Φ2.6。2、混光距离（OD：opticaldistance）直下式混光距离（OD）定义：指扩散板与PCB上表面之间的距离。OD越大，LED光束混光越充分，灯颗影越轻微，视效会更好，所以不同的OD对于直下式模组灯条的设计有不同的影响，因此在产品立项是OD的选择决定了直下式模组灯条的设计。OD的结构示意图如图1所示：图1直下式模组混光距离示意图3、与LENS的匹配性LED的发光角度约为120°，而且不同角度的光强度不相同，如果单独使用LED产生的光束作为背光源，会出现背光整体视效的亮度不均匀。目前采用将LENS放在LED正上方，使LED产生的光束经过LENS进行二次光学，让光束能够更均匀的发散，在直下式腔体内（OD）进行混光，通过调整LED光源之间的间距是的背光呈现均匀的视效。针对不同的OD，有不同的光学原理透镜：图2折射型透镜图3反射型透镜图2中为折射型透镜，利用光学的折射原理，把入射光发光角度扩大，形成更大角度均匀的出射光，通过直下式腔体进行混光，从而实现整面均匀的效果，此类型透镜常用于OD25-40mm直下式模组；图3为反射型透镜，将LED发出的光束经过此LENS后，光束打到反射片，再经过反射片反射出的光束在腔体内混光，此类透镜常用在OD15-25mm的直下式模组。三、LED颗数的评估产品立项有关亮度等相关指标，不同的产品档次规定的指标也是存在差异的，通常在模组设计的过程中要考虑到在整机调试过程中会有一定的亮度损失，所以在模组开发时要留有一定的亮度裕量。首先介绍模组中心的亮度计算公式：（１）式中：L—模组中心亮度，单位cd/㎡（坎德拉/平方米）；N—LED的数量；F—单颗LED的亮度，lm（流明）；0.37—坎德拉（cd）与lm（流明）的换算系数，N1—扩散板的透过率，量纲为1；N2—膜片的增益，量纲为1；N3—玻璃的穿透率，量纲为1；S—玻璃的AA区面积，即有效发光面积，单位㎡。根据公式可以算出LED使用的数量，但也要考虑到LED搭配LENS使用的间距，以及排布方式，当算出来的LED数量为质数时，在背板上无法成规则的排布，这时可以适当的增加LED数量进行调整灯条的排布方案。在灯条排布方案时要考虑背光恒流通道的取舍，要选择常规的通道数量以及恒流参数。同时，在设计过程中要考虑LED后续开发亮度提升后的方案，即兼容减少灯颗的方案。具体的灯条排布还是要根据实际项目进行精细化评估。四、灯条PCB板Layout设计规范确定了LED的排布方案以及和透镜的搭配后，需要将灯条方案进行Layout，以下几点在Layout过程中要注意的规则：1、PCB板宽以及板框的设计规范PCB的板宽是根据LENS的宽度确定的，通常板宽比LENS款1mm以上，保证分板后，LENS不会被刮伤，常用的PCB板宽见下表。PCB在一端要留有分板机近刀口，便于分板。如图4所示：图4PCB板端入刀口设计图2、安全间距的相关设计规范由于直下式灯条的PCB线路比较简单，要求走线尽可能宽一些，最窄处按照0.6mm要求，除LED之间的间距，其他安全间距要求不低于0.8mm。板材要求所有线路距板边1mm以上。3、螺钉控位置设计规范灯条PCB主要靠螺钉固定，在螺钉控位置要预留3mm禁止覆铜区的安全间距，防止螺钉和线路短路。4、覆铜在保证安全间距的间距的情况下，尽可能的多覆铜，LED的散热主要是依靠PCB板上的铜皮进行散热，增加散热面积，能起到更好的散热效果。5、Mark点的要求直径为1mm的独立的圆形焊盘，没有任何网络连接。MARK点外围直径3MM内露基材。两个Mark点分布在PCB的对角形成一对。为了保险起见可以用4个Mark点分布在PCB的4个角。另外，考虑到部分PCB过长，不超过300mm增加一对Mark点。对角线不能相等，建议差值为15mm以上，破坏掉MARK点的均匀性。五、LED灯条寿命设计原则产品要考虑其中元器件的寿命，同样，在灯条的使用过程中也要考虑LED的寿命，，LED的寿命受其结温（JuncTIonTemperature）影响非常大。图5为LED结温（JuncTIonTemperature）与寿命的关系的曲线，所以在LED使用过程中要控制结温。结温的计算公式如下：式中：—结温（JuncTIonTemperature），单位摄氏度（℃）；—热阻（ThermalResistance），单位摄氏度每瓦（℃/W）；—LED焊角温度，单位摄氏度（℃）；—LED驱动电流，单位安培（A）；—LED电压，单位伏特（V）。图5LED光衰曲线模组要求LED的寿命不小于30000小时（ThelifeTImeofLEDisdefinedasthetimewhenLEDpackagescontinuetooperate，anditsbrightnessattenuationtotheoriginal50%），结合图5和公式（２）可以推算出LED焊角温度需小于80℃，考虑到极限使用环境最高40℃，所以在设计阶段要求LED焊角温度不超过65℃（@25℃），此项影响LED寿命的重要因素，在设计中一定要注重把控。六、LED的混BIN规范通过以上可以确定直下式模组的灯条排布方案，接下来就是确定LED具体的规格，涉及到LED的亮度规格，色度规格，电压规格，波长规格等。1、亮度规格亮度是灯条设计中一个重要指标，只有满足亮度指标才能够算的上合格的开发，所以将满足亮度指标的LED亮度档定为最低亮度档，当然这也要结合LED厂商的亮度产出比。2、色度规格模组设计对色温要求为：9000K-12000K，色块跨度太大容易超出模组色温范围，色度跨度太小，LED厂家无法满足交货需求，所以色块的选择一定要同时满足这两个需求。在模组开发阶段要确定色块极限色点的模组色温，色块极限色点满足在色温范围内，其他非极限色点LED一定是满足色温要求的，因此在开发过程中极值色温点对应的极限色块色度点测试非常重要。3、电压规格LED的的驱动方式为恒流驱动，所以在确定方案时，LED电压是影响整体功率的重要因素。同样，功率又影响着能效。确定方案后，根据产品的能效定义进行测试，将满足能效要求的电压档定为最高电压档。但是，电压档也不能过低，电压过低会对恒流的设定有很大影响，通常将LED最低电压档定位2.8V。4、波长规格波长的选择是根据模组使用的玻璃频谱相关，通常用在背光上的LED频谱范围为：440-460nm之间，波长是影响duv重要因素，波长越大，duv会越大。以上LED这几种规格在直下式模组中都是单打，否则模组会出现色度和亮度以及颜色不均等现象。混打表作为严格管控LED来料的依据，以及对SMT打件起到参考作用，为研发和生产顺利进行打下良好的基础。七、小结本文通过对直下式模组灯条设计做了详细的介绍，包括对LED的规格以及与LENS匹配性、LED颗数的评估、灯条PCB板Layout设计规范、LED寿命设计、LED混BIN规范，希望对相关设计人员起到参照和借鉴的作用。

通用减法器电路图（a）电路输入输出关系为：V0=Vi2-Vi1图中放大器的输出信号电压极性通常与输入电压极性相同。如果要求反相输出，则采用图（b）所示电路。其输入输出关系为：Vo=Vi1-Vi2。INA105构成的减法电路如图所示为其他器件组成的减法电路（2）。该电路输入输出关系为：Vo=Vi2-Vi1。从同相端输入的两运放减法电路如图所示为从同相端输入的两运放减法电路。

由于超低功耗IC的出现，导致基于传感器的电路和系统广泛使用，而且这些电路和系统运行电流仅需几微安或几毫安即可。这些产品的应用包括环境监测（安全、温度、地震）、资产跟踪、电能/功率计量、医疗监护等等。许多此类装置需要工作十年、二十年或更长时间，但要为其更换电池常常很困难或不可能办到。更换电池的成本常常也非常高昂。因此，设计人员必须妥善考虑各种选择或选择组合以做出正确决定，具体选择包括：能量收集具有能量收集功能的可充电（二次）电池超长寿命非充电（一次）电池带超长寿命一次电池的超级电容器本文将探讨这些设计人员可以使用的选择及取舍。在此过程中，本文将介绍Tadiran、AnalogDevices、KEMET和TexasInstruments的相关解决方案及其使用方法。能量收集是明智选择吗？明智与否当然要取决于具体应用。可以肯定的是，能量收集是一种有吸引力且广泛使用的供电技术。初看之下，其成本似乎很低或没有成本。它有四个关键要素：能量产生（来源）转换（使用某种换能器）储存（供以后使用）分配（将电力高效地输送到所需的电路）能量收集的第一个挑战是确定可供利用的最可行的能量来源。常见来源包括太阳能、风能、水力、热差、废热或磁感应。另一个来源是某种形式的微小振动或运动，步行、建筑物的地面振动或电机振动都能引起这样的运动。需要注意的是，尽管能量和功率这两个术语经常互换使用，尤其是在公众当中，但二者是有关联但不同的概念。能量是做功的能力，而功率是收集或消耗能量的速率。因此，能量是功率对时间的积分，而功率是能量对时间的导数。在能量收集系统中，收集和储存的能量必须等于或大于功率积分，否则系统将没有足够的功率来长期运作。换句话说，能量的总体消耗速率（即功率）不能高于一段时间的收集速率。一旦确定了要收集的能量来源，就需要换能器来捕获并将其转化为电能。这种换能器有很多形式，微型涡轮机、太阳能电池（或面板）或压电晶体便是其中几种。下一步是确定如何储存这种不稳定、常常不可预测而且数量通常很小的能量，以便可以在需要时从中获取能量来为电子设备供电。电池、超级电容器还是二者兼用？可行的储能方案有两种：充电电池或超级电容器，后者的正式名称是双电层电容器(EDLC)。使用充电电池还是超级电容器，在很大程度上取决于应用的规模、持续时间和占空比。一般而言，标准（非超级）电容器可以提供大功率值，但每单位体积只能储存相对少量的能量。相反，电池可以储存大量能量，但额定功率较低。超级电容器介于两者之间，其在能量和功率之间取得了平衡。与电池相比，超级电容器具有许多优点：超级电容器使用物理电荷储存技术，而不是化学反应，因此可以非常快速地充电和放电（毫秒至秒）与电池不同，超级电容器的充放电循环寿命几乎无限，因为它不依赖于化学反应超级电容器的电荷管理比电池更简单，前者仅需要充电电流和过压保护(OVP)，而后者需要比较复杂且与化学有关的恒流和恒压充电算法例如，KEMET的FC0V474ZFTBR24是一款47毫法拉(mF)超级电容器，装在一个密封小罐中，高10.5毫米(mm)，直径8.5mm，标称额定电压为3.5V（图1）。万一密封泄漏（不大可能发生），也只会释放出无害的水蒸气（气体），原因是电解液（稀硫酸）中的液态水相变为气态。图1：KEMET的FC0V474ZFTBR24型超级电容器是一款3.5V、47mF元件，装在密封罐中，高度仅10.5mm，直径为8.5mm。（图片来源：KEMETCorp.）充电电池可用于某些较长期运行的情况，最适合于电流消耗低但相对恒定、无高峰值、低占空比的应用。有些设计将充电电池与超级电容器搭配使用，电池对电容器进行涓流充电，而电容器提供峰值负载电流。对于大多数长期应用而言，在电气特性以及单位体积和重量的能量密度方面，锂离子(Li-ion)化学电池是众多可用标准化学电池中的最佳选择。但是，不同的锂化学电池，其输出电压、充电/放电特性、电压与剩余电容的关系、工作温度范围、充电/放电循环次数等性质存在重大差异。同其他电池规格一样，循环次数也取决于每次循环的放电深度。表1概要显示了两种广泛使用的二次电池——镍镉（NiCad或NiCd）和锂离子——以及两类基本大容量电容器的主要特性。表1：充电电池和电容器具有不同的主要特性组合。（图片来源：KEMETCorp.）对于需要持续运行超长时间的应用，确定储能元件所需的毫安时(mAh)额定容量在概念上很简单，但在实践中却很难。虽然一级分析基于所需功率（包括静态、稳态和脉冲模式）的积分，但在使用这些器件进行设计时，还有更多考虑因素。例如，内部等效串联电阻(ESR)引起的损耗和温度相关的性能降级等问题，便是各种必须考虑的因素之中的两个。因此，需要仔细研究电池或超级电容器规格书及其大量图表。系统电源管理：持续的挑战无论是选择电池、超级电容器还是同时使用，对从收集换能器到储能元件的能量流以及之后将其传输到负载的过程进行管理，是一个关键设计问题。此功能必须确保以最大效率将所收集的能量（通常非常小）转移到储能元件，同时又不会因过度充电而缩短电池寿命。管理功能还必须在需要时计量传送到负载的电流，而其本身消耗的功率应非常小。此外，管理功能必须管理放电周期以避免深度放电，因为深度放电会减少全容量充放电循环次数。在输出端，管理器还必须实现DC/DC稳压，这样，尽管储能元件电压和负载需求发生变化，负载轨仍会保持恒定电压。根据所选择的电池或电容器，在负载需求范围内，此稳压功能可以使用降压或升压模式。当储能元件的输出电压会从所需直流电源轨电压以上变到以下时，稳压功能也可以使用降压/升压组合式稳压器。例如，AnalogDevices的LTC3331EUH＃PBF是一款带有能量收集电池充电器的毫微功率降压/升压DC/DC稳压器，针对太阳能电池的较高电源电压进行了优化（图2）。但是，它也可以与低压电源一起使用，构成带备用电池的完整能量收集解决方案的基础。LTC3331采用5mmx5mmQFN-32微型封装，具有双路输入（例如将太阳能和压电作为收集来源）和一个确定两路输入优先级的单路输出DC/DC稳压器。图2：AnalogDevices的LTC3331可以处理两个收集来源并确定其优先级，而且能平衡两个超级电容器和一个电池，同时以高达50mA的电流提供1.8V至5V的电压（左）。图中还显示了LTC3331从收集的能量为电池充电时的时序（右）。（图片来源：AnalogDevices）收集的输入可以在3.0V至19V之间，而电池电压最高可达4.2V；在50mA时，稳压输出轨可以设置为1.8V至5V。它还支持串联使用两个超级电容器，并通过自动电池平衡来提高储能量和效率。降压和升压转换器由优先级控制器进行控制。这会根据电池和/或可收集能量的可用性，选择使用何种能量源。如果收集的能量可用，则降压稳压器处于活动状态，降压-升压功能关闭。板载10mA并联电池充电器具有低电量断开功能，可以对备用电池充电，从而大大延长了使用寿命。静态电流是决定稳压器效率的一个关键因素，在能量收集设计中尤其如此，在无负载时电流仅为950nA。长期供电问题已经解决——或者也许没有解决由上文可知，关于可用收集来源、使用电池还是超级电容器以及系统取舍的决策是很复杂的。但是，当使用收集的能源时，还有两个更大的问题，尤其是在电池方面。首先，充电电池的充电/放电循环次数不是无限的。即便在最佳的充放电条件和温度下，其典型循环次数也只有1000或2000次，无法满足数十年的充放电需求。其次是一个难以量化的更大问题，涉及到能量来源和换能器。面对尘土和灰尘，或者附近有人盖起房子遮挡了光线，或者树木生长遮盖了电池板，太阳能电池真的能得到充足的阳光并工作数十年吗？即使设置和工作环境发生了变化，振动源也会一直受到激励吗？在许多实际设施中，这些都是非常难以有把握地解决和确认的问题。在储能方面，若考虑要将不可充电的一次电池使用数十年，即使负载功耗为微安级或很小的毫安级，这也有点违反直觉。毕竟，它不是会变干、腐蚀或发生其他长期性问题吗？但是，在合适的条件下使用正确类型的一次电池，实际上是一种非常可行的替代能量收集方法。另外，根据定义，使用一次电池完全避免了所有与充放电循环和管理相关的问题。尽管如此，一次电池确实会遭受不可避免的劣化现象，即自放电——即使电池没有负载或物理断开，也必定有少量内部泄漏电流。对于大多数类型的一次锂基电池，每年自放电量约为初始容量的3-4%。通过数学计算可知，若自放电率为4%，电池容量将在约12年后下降到原始值的一半左右，这还不包括因为支持负载而造成的容量损失。由于自放电，使用负载电流消耗和初始电池容量的简单计算来确定寿命就显得过于乐观，坦率地说是不切实际的。因此，大多数一次电池不适合数十年的长期应用。然而，基于锂亚硫酰氯(LiSOCl2)化学性质并采用螺旋卷绕式内部布置和专有制造工艺的电池，可以持续工作数十年而不会发生过多的自放电。当在许多电路中以非常低的电流电平使用时，再结合其低于1%的自放电率，这种电池可以持续向系统供电二三十年甚至四十年（图3）。此外，电池重量也很轻，但能量密度却很大：高性能LiSOCl2电池的重量能量密度约为650瓦时/千克(W-hr/kg)，体积能量密度约为1280瓦时/立方分米。根据图3，Tadiran的LiSOCl2XOL系列在20年后还有86%的额定容量（左）。LiSOCl2XTRA系列在10年后的容量为80%，而其他化学电池已降至70%（中）。锂二氧化锰(LMNO2)和碱性电池的年自放电率很高，使用寿命达不到10年以上（右）。图3：三种化学电池在10年和20年后的容量，仅考虑自放电损耗（无负载）。Tadiran的LiSOCl2XOL系列在20年后还有86%的额定容量（左）；Tadiran的LiSOCl2XTRA系列在10年后的容量为80%，而其他化学电池已降至70%（中）；LMNO2和碱性电池的年自放电率很高，使用寿命达不到10年以上（右）。（图片来源：TadiranBatteries）LiSOCL2自放电率低的关键原因是氯化锂(LiCl)钝化层，一旦锂与电解质接触，阳极表面上就会形成该钝化层，从而防止进一步的反应或容量损失。它是一种非理想绝缘体，极大地限制了自放电电流的流动，但是当负载需要时，则会被低电平电流部分地“推到一边”。理论上，钝化层的厚度可以通过设计和制造来增加，以进一步限制自放电，但这样一来，当负载电流较高时，电池将无法正常供电。因此需要取舍：要么接受低自放电率，但仅限于低耗电量的应用，要么进一步增加自放电率，但在较高耗电量下电池的使用时间会缩短（对于给定的额定容量）。有些电池针对超低耗电量应用进行了优化。请考虑TadiranXLO系列中的TL-4902/S½AA型LiSOCl2一次电池，长度仅25mm，直径为14.5mm。这种圆柱形电池的端电压为3.6V，标称容量为1.2Ah，工作电流为0.5mA，工作电压可低至2V（图4）。输出电压不随时间而变化，在较低耗电量水平下使用时间会大幅增加，在10微安(µA)时达到100,000小时。图4：Tadiran的TL-4902/SLiSOCl2一次电池可以持续提供10µA电流100,000小时，而输出电压不会降低。（图片来源：TadiranBatteries）脉冲电流应用怎么样？请注意，“穿透”钝化层需要数毫秒时间，当负载电路需要电流时，实际上会出现瞬时压降，然后缓慢上升至标称输出电压。因此，为了最大限度地延长这些电池的使用寿命，不应将其用于脉冲负载，而应当用作连续低电流源。虽说如此，但对于脉冲负载，有一个方便实用的解决方案：将这个长寿命、连续放电、低电流电池与超级电容器结合使用。在这种情况下，电路配置如下：电池以低速率给超级电容器连续充电，而超级电容器用来提供较高的脉冲电流（图5）。实际上，这种方案使用电池作为要收集的能量来源，尽管这并非标准的术语用法。图5：设计人员可以通过一种易于管理的方式为脉冲负载获得超长持续时间的功率：使用长寿命一次电池的少量连续电流对超级电容器进行涓流充电，然后使用超级电容器来支持低占空比脉冲负载。（图片来源：TexasInstruments）TexasInstruments的TPS62740IC非常适合于这种配置（图6）。该降压转换器接受2.2V至5.5V的输入电压，静态电流规格为360nA，采用2.2微亨(µH)微型电感器和10微法拉(µF)输出电容器工作，可提供高达300mA的电流。图6：TexasInstruments的TPS62740降压转换器允许使用电池为小型电容器充电，这样设计人员便能以最佳方式利用每种储能器件的特性。（图片来源：TexasInstruments）在典型应用中，LiSOCl2一次电池直接连接到TPS62740，并由微控制器控制；微控制器启用/禁用降压转换器，调节输出电压，并支持高效充电（图7）。图7：将TPS62740与LiSOCl2一次电池和电容器结合使用，并由微控制器进行控制，可实现一个高效率、持续时间长且以低静态电流工作的电源子系统。（图片来源：TexasInstruments）降压转换器的输出连接到两个限流电阻以处理启动过程，这对于将超级电容器预充电至最低1.9V是必需的。储能电容器完成预充电后，开关便会导通，且电流会受组合电阻的限制。这种安排能够支持低占空比、大峰值电流负载（例如无线物联网节点），而且电池寿命极长，可以持续运行数十年。相比于利用充电电池收集能量，使用一次电池有以下三个优点，甚至可以附加超级电容器来支持脉冲电流缓冲：消除了能量收集换能器本身的成本及其长期生存能力的不确定性消除了与有限的充放电循环次数相关的电池管理问题以及对放电深度和工作温度的依赖简化了电源管理子系统总结设计一种能持续供电数十年且不需要管理或干预的电源，是一项十分有挑战性的要求。对于许多基于传感器的物联网应用中采用超低电流和功率的设计来说，即便其要求相对不高，情况也是如此。虽然利用充电电池收集能量是一种较显而易见、或许是更直观的能量收集选择，但是只使用低钝化LiSOCl2一次电池（针对低电流应用）或者将化学电池与超级电容器结合使用（针对脉冲式低占空比负载）也是一种出色的替代方案。

我做FPGA开发9年多了，算是一个大龄工程师了。期间接触过一些项目管理和技术支持之类的工作，不知道为什么，脱离研发做这些工作我总觉得不踏实，也许天生就适合死磕技术。就是不知道继续这么死磕下去会怎么样，曾经也很迷茫，生怕随着年龄的增长，精力比不上年轻人，加班熬夜啥的心有余而力不足，会被逐渐淘汰。迷茫啥的就不细谈了，好在我也想了很多，逐渐想明白了很多，开博第一篇，我一定要给做FPGA的兄弟姐妹打打气。我现在最庆幸的事情就是从进入职场到现在一直是FPGA开发，我感觉，做FPGA开发这行经验是很重要的，入门简单，想提升会越来越难。做FPGA开发不只是会写写verilog和VHDL代码这么简单，我记得刚学习verilog的时候，光是要搞明白哪些语句可以综合，哪些语句不可以综合，就花费了很长时间。硬件开发语言是要映射成数字逻辑电路的，随着做FPGA的时间长了，写代码的时候脑子里都是0/1的翻转，会逐渐映射出一个个与非门、触发器、存储器，以及他们之间的连线，并且时时刻刻考虑怎样设计才能保证面积最小或者延迟最低。功能做对了还要考虑时序的优化，就算你功能设计的再完美，代码写的再简洁，设计的时候没有考虑时序，一切都是花架子、空摆设。一个成熟的FPGA不仅是熟悉FPGA就好，最基本的接口协议就能罗列一大堆，够你啃很久了，不懂接口协议FPGA就是孤家寡人，没有数据的交互，什么都干不了。如果要用FPGA做算法，还需要学习更高级的语言做仿真和验证，更重要的是要把算法映射到FPGA的硬件资源或者外设，并基于速度、面积和功能做平衡，做优化。还是挺有挑战呢。。。FPGA是介于软硬件之间的一朵奇葩。你用它做接口、做通信，它就偏向硬件；你用它做算法、做控制，它就偏向软件。而且随着人工智能、机器视觉的崛起，FPGA更加偏向软件算法的异构，有和GPU一争高下的潜力。想想都有些小激动呢。。。所以，正在做和准备做FPGA的兄弟姐妹们，我们已经在路上了，也许你面前沟沟坎坎很难走，甚至有一堵墙遮光蔽日，请你相信前途是光明的，凭着死磕的精神继续走下去，每天都会有收获。看了以上这位FPGA高手的肺腑之言，你是不是也摩拳擦掌，跃跃欲试了！不过，要进入FGPA领域，或继续提高自己的设计水平，还的先规划一下适合自己的学习进阶之路，看看过来人的经验总结。FPGA入门之道对于新手学习FPGA设计，要从基础开始做，基础牢，才有成为高手的可能。对于初学者，有以下几步是必须要走的：第一步：学习了解FPGA结构，FPGA到底是什么东西，芯片里面有什么，不要开始就拿个开发板照着别人的东西去编程。很多开发板的程序写的很烂，我也做过一段时间的开发板设计，我觉得很大程度上，开发板在误人子弟。不过原厂提供的正品开发板，代码很优秀的，可以借鉴。只有了解了FPGA内部的结构才能明白为什么写Verilog和写C整体思路是不一样的。第二步：掌握FPGA设计的流程。了解每一步在做什么，为什么要那么做。很多人都是不就是那几步吗，有什么奇怪的？呵呵，我想至少有一半以上的人不知道synthesize和traslate的区别吧。了解了FPGA的结构和设计流程才有可能知道怎么去优化设计，提高速度，减少资源，不要急躁，不要去在为选择什么语言和选择哪个公司的芯片上下功夫。语言只是一个表达的方式，重要的是你的思维，没有一个好的指导思想，语言用得再好，不过是个懂语言的人。第三步：开始学习代码了。我建议要学代码的人都去Altera或Xilinx的网站上下原厂工程师的代码学习。不要一开始就走入误区。第四步：template很重要。能不能高效利用fpga资源，一是了解fpga结构，二是了解欲实现的逻辑功能和基本机构，三是使用正确的模板。FPGA内部器件种类相对较单一，用好模板，你的逻辑才能被高效的综合成FPGA擅长表达的结构：）做fpga主要是要有电路的思想，作为初学者，往往对器件可能不是熟悉，那么应该对于数字电路的知识很熟悉吧，fpga中是由触发器和查找表以及互联线等基本结构组成的，其实在我们在代码里面能够看到的就是与非门以及触发器，不要把verilog和c语言等同起来，根本就是不同的东西，没有什么可比性，在写一句程序的时候应该想到出来的是一个什么样的电路，计数器,选择器,三态门等等，理解时序，逻辑是一拍一拍的东西，在设计初期想的不是很清楚的时候可以画画时序图，这样思路会更加的清晰，还有就是仿真很重要，不要写完程序就去往fpga中去加载，首先要仿真，尤其是对比较大型一点的程序，想像自己是在做asic，是没有二次机会的，所以一定要把仿真做好，还有很多新手对于语言的学习不知道选vhdl好还是verilog好，个人偏好verilog，当然不是说vhdl不好，反正写出来的都是电路，那当然就不要在语言的语法上面花太多的功夫了，verilog言简意赅assignalwayscaseifelse掌握这些几乎可以写出90%的电路了，上面是我的一些愚见，希望对大家有所帮助。FPGA设计者需修炼的5项基本功成为一名说得过去的FPGA设计者，需要练好5项基本功：仿真、综合、时序分析、调试、验证。对于FPGA设计者来说，练好这5项基本功，与用好相应的EDA工具是同一过程，对应关系如下：1.仿真：Modelsim,QuartusII(SimulatorTool)riple2.综合：QuartusII(CompilerTool,RTLViewer,TechnologyMapViewer,ChipPlanner)3.时序：QuartusII(TimeQuestTimingAnalyzer,TechnologyMapViewer,ChipPlanner)4.调试：QuartusII(SignalTapIILogicAnalyzer,VirtualJTAG,AssignmentEditor)5.验证：Modelsim,QuartusII(TestBenchTemplateWriter)掌握HDL语言虽然不是FPGA设计的全部，但是HDL语言对FPGA设计的影响贯穿于整个FPGA设计流程中，与FPGA设计的5项基本功是相辅相成的。对于FPGA设计者来说，用好“HDL语言的可综合子集”可以完成FPGA设计50%的工作——设计编码。练好仿真、综合、时序分析这3项基本功，对于学习“HDL语言的可综合子集”有如下帮助：1.通过仿真，可以观察HDL语言在FPGA中的逻辑行为。2.通过综合，可以观察HDL语言在FPGA中的物理实现形式。3.通过时序分析，可以分析HDL语言在FPGA中的物理实现特性。对于FPGA设计者来说，用好“HDL语言的验证子集”，可以完成FPGA设计另外50%的工作——调试验证。1.搭建验证环境，通过仿真的手段可以检验FPGA设计的正确性。riple2.全面的仿真验证可以减少FPGA硬件调试的工作量。3.把硬件调试与仿真验证方法结合起来，用调试解决仿真未验证的问题，用仿真保证已经解决的问题不在调试中再现，可以建立一个回归验证流程，有助于FPGA设计项目的维护。FPGA设计者的这5项基本功不是孤立的，必须结合使用，才能完成一个完整的FPGA设计流程。反过来说，通过完成一个完整的设计流程，才能最有效地练习这5项基本功。对这5项基本功有了初步认识，就可以逐个深入学习一些，然后把学到的知识再次用于完整的设计流程。如此反复，就可以逐步提高设计水平。采用这样的循序渐进、螺旋式上升的方法，只要通过培训入了门，就可以自学自练，自我提高。市面上出售的有关FPGA设计的书籍为了保证结构的完整性，对FPGA设计的每一个方面分开介绍，每一方面虽然深入，但是由于缺少其他相关方面的支持，读者很难付诸实践，只有通读完全书才能对FPGA设计获得一个整体的认识。这样的书籍，作为工程培训指导书不行，可以作为某一个方面进阶的参考书。如何使用现有的书籍进行自学，这是后话。对于新入职的员工来说，他们往往对FPGA的整体设计流程有了初步认识，5项基本功的某几个方面可能很扎实。但是由于某个或某几个方面能力的欠缺，限制了他们独自完成整个设计流程的能力。入职培训的目的就是帮助他们掌握整体设计流程，培养自我获取信息的能力，通过几个设计流程来回的训练，形成自我促进、自我发展的良性循环。在这一过程中，随着对工作涉及的知识的广度和深度的认识逐步清晰，新员工的自信心也会逐步增强，对个人的发展方向也会逐步明确，才能积极主动地参与到工程项目中来。初学者常见的一些问题1.为什么不推荐学习MicroBlaze等软核？性价比不高，一般的软核性能大概跟CortexM3或M4差不多，用FPGA那么贵的东西去做一个性能一般的CPU，在工程上是非常不划算的。不如另外加一块M3。加上软核，可能会影响到其它的逻辑的功能。这是在资源并不十分充足的情况下，再加上软核，导致布局布线变得相当困难。软核不开源，出现Bug的时候，不容易调试。工程上很少使用，极有可能派不上用场。2.为什么不推荐0基础学习ZYNQ或SOC？入门应该学习尽量简单的东西，要么专心学习ARM，要么专心学习FPGA。这样更容易有成就感，增强信心。ZYNQ和SOC的应用领域并不广，还有很多人没听过这种东西，导致求职的不利。开发工具编译时间长，浪费较多时间。绝大多数工作，都只是负责一方面，也就是说另一方面，很有可能派不上用场。3.为什么已经存在那么多IP核，仍需写HDL？问这种问题的，一般是学生，他们没有做过产品，没有遇到过工程上的问题。IP核并非万能，不能满足所有需求。尽量少用闭源IP核，一旦出问题，这种黑匣子很可能让产品难产。深入理解底一层次，可以更好地使用高一层次。该法则可以适用于所有编程语言

随着生活水平的提高，人们越来越重视工作娱乐兼顾，拥有属于自己的音响发烧设备成为很多人的愿望。然而市场上让人眼花缭乱的产品型号和动辄上万的销售价格使普通发烧友大都望尘莫及。为了让每个人都能够真正享受到高保真的视听乐趣，大联大友尚推出了基于Realtek8763BF的无线蓝牙胆石机音响解决方案。该方案旨在满足普通音频爱好者的需求，且力求简单易用，目前采用无损传输的蓝牙音频，播放音效清晰优美，受到广大发烧友的追捧。图示1-大联大友尚推出基于Realtek产品的蓝牙胆石机音响解决方案的展示板图蓝牙胆石机音响指的是电子管与晶体管完美结合的无线蓝牙胆石放大器。本方案除了采用电子管+晶体管相结合的构成还搭配了Realtek8763BF无线蓝牙方案，因此成为蓝牙芯片方案里的新型应用。晶体管机的长处在于大电流、宽频带，它的低频控制力、处理大场面时的分析力、层次感和明亮度等要比电子管机优越；而电子管机在高音段比较平滑，有足够的空气感，具有让相当一部分人喜欢的声染色。本方案既兼容电子管的音色又具备了晶体管的快速爆发力，虽然使用蓝牙无线音源的效果会不可避免地损失些音质，但通过电子管+晶体管放大器的完美组合，使音质能够还原的非常逼真。通过无线蓝牙的新型应用结合电子管机和晶体管机的胆石机放大器音响解决方案，既充分融合及发挥了它们自身的长处，又弥补自身的短处。图示2-大联大友尚推出基于Realtek产品的蓝牙胆石机音响解决方案的方案块图核心技术优势主芯片：RTL8763BF；包装：5x5mm2QFN40（RTL8763BM，RTL8763BF，RTL8763BFR），6x6mm2QFN48（RTL8763BS）和8x8mm2QFN68（RTL8763BA），间距0.4mm；按键支持：最大8键自定义（Play、MODE、NEXT、PREV、VOL+、VOL-、FI、CONNECT）；支持DC5V唤醒；音频输入接口：立体声AUXIn输入、2路单端MICIn、SPDIFRx输入、PCM/I2SRX输入，支持I2STX&RX5线模式；音频输出接口：支持立体声模拟输出AOUTL/AOUTR；支持I2STX数字输出，支持I2STX&RX5线模式；支持AOUTL/AOUTR与I2STX同时输出，同音量调节；支持耳机直驱输出；外设接口：2路UARTTX/RX、2路PWM、1路SPI、GPIOIO口支持SIRQ模式、支持10路10Bits精度2KHz频率的LRADC采样；充电接口：芯片支持充电功能；固件存储：内置1MBytesSPINorflash作为程序存储器，程序可升级；支持外挂SPINorFlash作为程序存储器，最大16MBytesSPINorflash；数据存储：ROM大小768KB、MCURAM大小16KBx8、数据RAM+8KBX2、高速缓存RAM&DSPRAM8KBx2；方案规格蓝牙：支持立体声蓝牙耳机，支持蓝牙RWS接听电话及播放歌曲，支持音箱端调节音量、接/挂电话等等，该模组已经通过蓝牙4.2双模BQB认证及蓝牙5.0ControllerComponent和HostComponentBQB认证AUXIn：支持AUX输入FM功能：支持FM输入用户交互：支持音箱&耳机的状态播报，按键音提升，音量调节等等OTA升级：支持用户端OTA升级功能

为工业自动化系统提供可靠的通信对开发人员提出了独特的挑战。这些系统依赖于多种通信协议，以便在工业环境中使用的各种子系统之间维持可靠实时连接。在工业环境中，常规通用处理器在执行应用软件时，可能无法始终如一地满足实时通信要求。开发人员需要一个能够轻松适应工业应用多样化需求的开发平台。本文介绍开发人员如何使用德州仪器提供的现成开发工具包来加速工业通信解决方案的开发。该套件的核心是德州仪器的Sitara处理器，其集工业应用所需的计算资源和专用通信能力于一体。工业通信需求作为先进制造战略的关键推动力，工业通信系统在将各组传感器、电机、执行器与可编程逻辑控制器(PLC)、人机界面(HMI)连接起来时，面临着日益严苛的实时响应和可靠性要求。除了子系统的多样化集合之外，工业应用可能还涉及性能需求、专用设备和旧有系统的组合，因而需要支持多种联网技术和协议。其结果是，单个环境可能需要支持多种现场总线协议，例如控制局域网(CAN)、Modbus、Profibus以及Profinet、EtherCAT、SercosIII等工业以太网协议。与现场总线标准一样，每种工业以太网标准都是为了解决一组特定需求而出现的。每种标准都提供了常规以太网所不具备但工业通信却需要的某种实时性能。不同工业以太网标准实现这种能力的方法可能迥然不同。例如，Profinet允许主控制器与网络中的所有设备通信。从设备可以反过来与控制器交换帧，但与其他设备只能进行非周期性通信。对于通信，此协议为常规非实时数据交换提供了标准的传输控制协议/互联网协议(TCP/IP)信道。对于实时数据交换，Profinet实时通道支持控制器和从设备之间的周期性或非周期性交换（图1左）。图1：Profinet（左）和EtherCAT（右）的不同工业以太网堆栈可能会提供类似的服务，例如常规以太网，但在较高级协议以及底层媒体访问控制(MAC)和数据链接层(DLL)服务方面，其支持实时通信的方法明显不同。（图片来源：德州仪器）在EtherCAT中，当主机与从机通信时，帧中包含针对每个从机的命令和数据，并从一个节点传输到另一个节点。随着帧的传递，每个从机节点读取指定的命令和数据，并将自己的数据添加到帧上，然后帧继续传递。与Profinet一样，EtherCAT既有常规TCP/IP信道来支持以太网兼容通信，又有实时信道来支持对时间敏感的通信（图1右）。尽管不同工业以太网标准依赖于明显不同的机制，但它们都有能力来提供常规以太网所缺少但工业通信所必需的实时性能。然而，当实施这些标准时，开发人员可能会陷入进退两难的境地，因为典型设计选择的性能存在局限性，无法满足其应用的实时性能要求。实时应用依赖于低延迟响应，在提供命令、输入或其他驱动激励信号之后，响应必须在固定时间内作出。在工业系统所用的基于周期的进程中，低延迟系统可确保进程尽可能在每个周期开始后尽快执行。这些系统中的抖动或其他因素会导致周期发生不可预测的变化，从而侵蚀系统以可靠、一致的方式处理高周期速率进程的能力。过去，开发人员常常发现自己不得不自行设计硬件解决方案，以应对与工业连接相关的实时挑战。令大多数方法复杂化的原因是，为通用计算而设计的软件和硬件着重于优化应用执行的整体性能，而不是解决实时性能需求。在软件层面，工业应用开发人员需要低延迟、确定性的响应能力，这通常由实时Linux提供，更严格地说是由实时操作系统(RTOS)提供。最终，延迟和确定性性能取决于底层硬件平台中使用的处理器。诸如Arm®Cortex®-A内核之类的通用处理器，非常适合执行负责应用的较高级别任务（包括工业自动化相关任务）的软件。典型通用处理器利用多级高速缓存架构和多级指令流水线来加快处理速度（图2）。图2：ArmCortex-A等通用处理器的架构使用多层互连和资源来优化应用执行中遇到的各种工作负载的执行。（图片来源：德州仪器）对于工业通信开发人员来说，那样的架构特性会使事情复杂化，难以实现一般工业自动化和实时以太网系统所需的实时性能。每一层的高速缓存、内存和互连都会延长满足基于周期的进程所需的时间（延迟）。因为处理器通过这些层必须达到的程度可能随每个周期而变化，所以响应时间可能会有巨大差异。过去，面对这一问题的开发人员采用专用硬件、现场可编程门阵列(FPGA)或专用集成电路(ASIC)来实现系统中时间和性能至关重要的部分。例如，为了支持实时以太网，这种方法意味着要在FPGA或ASIC中实现MAC和其他实时功能。尽管定制硬件在性能方面可提供非常有效的解决方案，但最终设计的成本和复杂性会大大提高，故该方法仅适用于性能需求超越所有其他考虑因素的应用。对于工业通信，德州仪器通过充分利用其Sitara处理器系列的多处理器架构，提供了一种更实用、更具成本效益的解决方案。工业通信子系统Sitara处理器系列集高性能ArmCortex-A应用处理器与一个或多个可编程实时单元和工业通信子系统(PRU-ICSS)实例于一体。当Cortex-A处理器执行主应用程序时，PRU-ICSS提供工业以太网协议和其他控制功能所需的实时处理和IO能力（图3）。图3：德州仪器的Sitara处理器系列产品集通用ArmCortex-A处理器与专门优化的专用可编程实时单元于一体，提供实时应用所需的低延迟、确定性性能。（图片来源：德州仪器）每个Sitara可编程实时单元(PRU)子系统包含两个200兆赫(MHz)实时内核（如图3所示的PRU0和PRU1），每条指令的运行周期时间为5纳秒(ns)。内核设计有一个小指令集，其处理无需指令流水线，以确保确定性的单周期指令执行。为减少外设操作的延迟，内核通过专用32位互连访问共享资源，该互连将其直接与多个外设连接，包括实时以太网所需的管理数据输入/输出(MDIO)和介质无关接口(MII)。此外，每个PRU内核通过自己的多达30个输入和32个输出直接连接到器件的外部引脚（图4）。图4：德州仪器的Sitara处理器中集成的PRU可直接访问输入和输出引脚以及其他硬件资源，从而减少工业应用中的延迟。（图片来源：德州仪器）利用这种紧密耦合的外设架构，实时内核可以独立运行，避免了典型通用处理系统中须经历多个互连和层所带来的延迟。快速单周期执行和直接访问外设相结合，使子系统能够确定性地执行基于周期的进程，并对外部事件做出快速且可预测的响应。因此，与配套的通用处理器相比，PRU子系统可以更有效地执行IO操作并到达外部引脚（图5）。图5：凭借单周期指令执行和直接访问器件引脚，TISitara处理器内置的可编程实时单元(PRU)子系统读写器件引脚信号所需经历的层数要少得多（右），外设操作的速度比配套ArmCortex-A处理器所能达到的速度更快（左）。（图片来源：德州仪器）PRU内核的高速IO和5ns周期时间相结合，提供工业通信所需的低延迟、确定性性能。在更高层次上，此架构提供的灵活机制可优化ArmCortex-A和PRU子系统的协调使用，进而最大限度地提高工业应用的性能。通过酌情使用专用和共享资源，各个内核可单独以最高性能运行，或共同执行复杂的实时任务。适合单个内核的任务可以在该内核上独立运行，而要求更高的实时任务可以在紧密耦合的不同内核之间分担处理负载。PRU内核直接访问Cortex-A内核资源的能力，有助于确保在任何一种工作模式下高性能地执行实时操作和外设交互。为了在紧密耦合的执行中优化资源分配和管理，Sitara系统架构在硬件和软件中均提供了协调机制。在硬件级别，包括基于硬件的邮箱和资源锁定寄存器在内的处理器间通信特性有助于确保Cortex-A处理器和PRU-ICSS的同步。在软件级别，对Linux多处理服务的支持为协调紧密耦合操作中的任务执行提供了标准操作环境。在运行时，ArmCortex-A内核上运行的操作系统内核使用标准RemoteProc（远程进程）控制和rpmsg（远程进程消息）服务，以及自己的驱动程序和PRU固件中的匹配驱动程序，来协调PRU系统操作。RemoteProc服务处理PRU固件加载和后续处理，而rpmsg框架使用virtio虚拟化接口支持应用程序到PRU的消息交换（图6）。图6：德州仪器的Sitara处理器支持一组标准服务，用于ArmCortex-A主处理器和PRU子系统的应用交互与协调。（图片来源：德州仪器）从串行外设接口(SPI)等串行通信接口到复杂的工业以太网协议，这种架构能够简化工业连接方案的开发并提升性能的优势变得尤为明显。通过在Cortex-A处理器上运行协议软件堆栈，并结合PRU固件处理实时服务，TISitara处理器可以高效执行Profinet等实时以太网协议（图7）。图7：通过协调ArmCortex-A主处理器中的软件执行和PRU子系统中的固件执行，德州仪器的Sitara处理器可以同时满足Profinet等工业以太网协议的通用处理和实时需求。（图片来源：德州仪器）这种方法提供了一种简单的解决方案，可在单个应用中支持多种协议。开发人员只需在Sitara处理器中同时运行每种协议所需的堆栈和固件（图8）。图8：PRU的固件执行效率和ArmCortex-A处理器的软件执行性能，使得德州仪器的Sitara处理器能够为多种工业通信接口和协议提供并发支持。（图片来源：德州仪器）TI为几种不同的串行通信协议、现场总线协议和实时以太网协议（包括EtherCAT、Profinet和SercosIII）提供了完整的协议栈。通过同一Sitara系统上的协议栈组合，开发人员可以支持典型PLC或工业交换机需要支持的多样化连接要求，例如主机侧的工业以太网（如Profinet）和外设侧的现场总线（如Profibus或IO-Link）。标准工业以太网软件包以黑盒二进制文件的形式提供，但TI为开发人员提供了许多工业通信服务的示例。对于应用开发，系列专用的TI处理器软件开发套件（处理器SDK，例如用于AM437xSitara处理器的处理器SDK）为相应处理器系列提供了应用程序编程接口(API)。加速开发除了TI为在Sitara处理器上实现工业通信协议所提供的代码和工具之外，开发人员还可以使用TI和第三方协议栈提供商的附加软件包中的协议、驱动程序和PRU固件来加速自己的工业通信软件的开发。类似地，TI的TMDSIDK437X工业开发套件(IDK)为工业应用提供了基于Sitara的全面硬件平台，可加快开发速度（图9）。图9：德州仪器的TMDSIDK437XIDK集Sitara处理器、存储器和全面的外设、接口、通信通道组合于一体，为开发人员提供一个评估工业通信协议和快速开发工业自动化应用的平台。（图片来源：德州仪器）TI的TMDSIDK437XIDK板包括1GB的双倍数据速率3(DDR3)随机存取存储器(RAM)、四通道SPINOR闪存和TI的AM4379Sitara处理器。AM4379处理器集ArmCortex-A9处理器和两个PRU子系统于一体，每个子系统包含两个PRU内核。在典型的工业自动化网络中，SitaraAM4379可以扮演多个角色。SitaraAM4379处理器集成了图形和显示子系统，因而除了用于PLC、交换机和网关等多协议系统外，还可用于需要HMI支持的终端设备。除了多个外设和通信端口之外，IDK板还有以太网接口芯片，包括德州仪器用于工业以太网连接的TLK10510/100MbpsPHY收发器和MicrochipTechnology用于常规以太网连接的KSZ9031RNXIA-TR千兆位(Gb)收发器PHY。使用该套件实现工业通信应用非常简单，仅需24V电源并将以太网电缆连接到开发系统。TI的PRU-ICSS工业软件组合为前面提到的工业通信协议提供了软件包。利用TI的CodeComposerStudio集成开发环境(IDE)，开发人员可以快速加载、构建、运行随软件包一起提供的示例应用作为起点，或在生产过程中将其用于自己的应用。利用TI软件和PRU-ICSS工业软件包，开发人员可以快速实现复杂的工业自动化系统，例如以太网连接的电机驱动控制器（图10）。图10：德州仪器的TMDSIDK437XIDK和德州仪器软件相结合，可提供一个特别有效的开发平台来快速实现工业系统，例如此处所示的以EtherCAT连接的电机控制器。（图片来源：德州仪器）对于电机驱动控制器应用，PRU子系统会使用TMDSIDK437X板的模数转换器(ADC)接口或EnDat数字双向编码器接口来收集电机位置数据。利用此数据，ArmCortex-A处理器执行磁场定向控制(FOC)算法来创建一组新的电机控制参数，并通过Sitara脉宽调制(PWM)通道进行传送。最后，TMDSIDK437X板上包含的TIDRV8313电机驱动器将输出调整后的电机参数。使用带TI软件的TMDSIDK437XIDK硬件板，开发人员可以快速实现通过各种接口和通信协议连接的工业自动化应用。对于定制应用，该套件可用作全面参考设计，以帮助加快硬件开发。结合此硬件基础，TI处理器SDK和PRU-ICSS工业软件包形成一个开发平台，能够满足基于多种工业通信协议构建的新兴应用需求。总结在越来越多的需求当中，高性能执行工业通信协议对于实现先进工业自动化系统至关重要。虽然这些系统需要通用处理器来执行算法和较高级的处理，但通常也需要专用设备来提供低延迟、确定性性能，以支持现场总线和工业以太网连接所采用的实时工业通信协议。如本文所述，德州仪器的Sitara系列提供了满足这些多样化要求所需的通用和实时处理单元。通过结合使用基于德州仪器的Sitara工业开发套件与预构建的通信协议栈，开发人员可以快速部署复杂的工业自动化应用来支持众多工业通信方案。

ADIRadioVerseADRV9008/ADRV9009这一款全新的高功率硅开关十分适合大规模MIMO设计。它们依靠单5V电源供电运行，偏置电流小于1mA，并且不需要外部组件或接口电路。基于FET的电路可采用低偏置电流和低电源电压工作，因而将功耗拉低至可忽略的水平，并可在系统级上帮助热管理。除了易用性之外，该器件架构还可提供更好的隔离性能，因为在RF信号路径上纳入了更多的并联支路。ADI公司ADRV9008/ADRV9009硅开关示意图通过并排对比了单层PCB设计上基于PIN二极管的开关和新型硅开关的印刷电路板(PCB)原图。与基于PIN二极管的开关相比，硅开关所占用的PCB面积不到其1/10。ADI专家告诉笔者，这样可以大大简化电源要求，且不需要高功率电阻器，这也是采用ADI硅开关带来的好处之一。基于PIN二极管的开关设计与硅开关的并排比较事实上，ADI的高功率硅开关能够处理高达80W的RF峰值功率，这足以满足大规模MIMO系统的峰值平均功率比要求，并留有裕量。下图罗列了ADI专为不同的功率级别和各种封装类型而优化的高功率硅开关系列。这些器件继承了硅技术的固有优势，而且与替代方案相比，可实现更好的ESD坚固性和降低部件与部件间的差异。ADI公司已推出高功率硅开关系列产品，轻松应对5G挑战大规模MIMO系统将继续发展，并将需要进一步提高集成度。ADI的新型高功率硅开关技术很适合多芯片模块(MCM)设计，将LNA一起集成，以提供面向TDD接收器前端的完整、单芯片解决方案。另外，ADI还将调高新设计的频率，并将引领针对毫米波5G系统的相似解决方案。随着ADI将其高功率硅开关产品系列扩展到了X波段频率和更高的常用频段，电路设计人员和系统架构师还将在其他应用(例如相控阵系统)中受益于ADI新型硅开关。

该文讲述了二极管正向浪涌电流测试的基本要求和标准测试方法，针对标准测试方法存在的不足，设计实现了采用信号控制、电容储能和大功率场效应管晶体管电流驱动的电路解决方案，简洁而又高效地实现了二极管正向浪涌电流的测试。正弦半波脉冲电流的产生二极管的规格繁多，常见的额定通态电流从数百毫安到数百安培甚至更高，ifsm测试需要的峰值脉冲电流要求达到数十倍的额定通态电流值。标准的测试方法是采用大容量工频变压器，截取市电交流波形来产生时间常数为10ms、导通角为0°～180°的正弦半波脉冲，如图1。图1正向浪涌电流测试电路用这种方法产生几百上千安培的正弦脉冲电流，所用到的变压器体积重量都非常可观，安装与使用十分不便。一些国外公司的产品对浪涌冲击电流波形有特殊要求，比如要求在正向整流电流的基础上再加一个时间常数为10ms或8.3ms、导通角为0°～180°的正弦半波脉冲电流，或者要求施加连续两个时间常数为10ms或8.3ms、导通角为0°～180°的正弦半波脉冲电流等。显然再采用市电截取的方法，已经很难满足不同器件的测试要求了。设计思路大功率场效应管晶体管是一类标准的电压控制电流器件，在vdmos管的线性工作区内，漏极电流受栅极电压控制：ids=gfs*vgs[2]。给栅极施加所需要的电压波形，在漏极就会输出相应的电流波形。因此，选用大功率vdmos管适合用于实现所需的浪涌电流波形，电路形式如图2所示。图2vdmos电流驱动电路运放组成基本的反向运算电路，驱动vdmos管的栅极，漏源电流通过vdmos管源极取样电阻，加到运放反向输入端，与输入波形相加形成反馈，运放输出电压控制vdmos管的栅极电压vgs，进而控制漏极输出电流ids[3]。这个ids就是施加给待测二极管(dut)的正向浪涌电流。单只vdmos管的功率和电流放大能力是有限的，无法达到上千安培的输出电流能力，采用多只并联的方式可以解决这个问题，以达到所需要的峰值电流。常见的连接方法如图3所示。图3vdmos并联方式本测试方案采用了成熟的电路控制技术，简洁而有效地实现了各种浪涌冲击测试的要求。使用的都是常规易得的元器件，组建的装置体积小重量轻，可以很方便地安装在普通仪器箱中，成为一件标准测试仪器。具有使用灵活、易操作，测试精准度高，安全可靠等特点。

74ls85应用电路图一：基于74ls85的温度报警器电路下面以温度报警器电路为例，介绍数值比较器在应用设计中的过程。如图5所示为温度报警器电路的逻辑图，温度检测电路已检测出温度数值，并以8位二进制数输出，8位二进制数的范围为0~255，表示温度数值为0*C~255*C，其中温度检测电路可由温度传感器组成。温度报警器电路采用了两片级联的74LS85用作8位数值比较。数据输入端A连接输入的温度数据，而数据输入端B接报警数值。B输入端连接状态为“01100010”。二进制数01100010转换为十进制数为98。当A输入端数值大于B输入端的设定值时。IC2的A》B.输出端输出为“1”，晶体管9013饱和导通，蜂鸣器发出报警声音，即当检测温度大于98C时报警器报警。明白了该电路的工作原理以后，就可以自行设计检测温度在0*C~255C间的任一温度的报警电路了，只需改变B输入端的二进制数设定值。温度报警器的仿真电路如图6所示，温度输入端用8个开关模拟输入温度的8位二进制数，温度设置端已设置为“01100010”，二进制数01100010转换为十进制数为98，所以温度设置端设置的报警温度为98C，温度输入端此时的输入代码为01100100，01100100转换为十进制数为100，表示此时的输入温度为100^C，所以报警指示灯亮。仿真电路中为了观察方便，以指示灯代替了实际电路的报警器，工作原理是完全一样的。以往的电路设计往往需要在实验室进行芯片线路的搭接、调试，费时又费力。仿真软件的出现，极大的提高了电路设计的效率，通过数值比较器的仿真应用设计，可以看出，仿真软件不仅是学习数字电路的好帮手，也是电路开发设计的利器。74ls85应用电路图二：比较器74LS85组成的延时电路对两个或多个数据项进行比较，以确定它们是否相等，或确定它们之间的大小关系及排列顺序称为比较。能够实现这种比较功能的电路或装置称为比较器。比较器是将一个模拟电压信号与一个基准电压相比较的电路。比较器的两路输入为模拟信号，输出则为二进制信号，当输入电压的差值增大或减小时，其输出保持恒定。常见的芯片有LM324、LM358、uA741、TL081\2\3\4、OP07、OP27，这些都可以做成电压比较器（不加负反馈）。LM339、LM393是专业的电压比较器，切换速度快，延迟时间小，可用在专门的电压比较场合。74ls85应用电路图三：由两片74ls85构成的8位比较器74ls85应用电路图四：本文设计的“自动报纸架”可实现自动夹报和自动存取报纸，该装置主要由机械传动系统和电路控制系统两大部分组成，具有存储七个报纸夹、自动夹报和智能化自动选取报纸夹的功能。控制电路S1-S7构成了按键盘，它代表了在报纸仓里七个不同位置的报纸夹，是一位十进制数，该数进入编码器U1（74LS147）编码成一个四位十六进制数，从U1的14、⑨、⑦、⑥脚输出，经送入反相器U2（74LS04）的反相放大，信号分两路输出，一路送入译码驱动电路U3（74LS48），译码成数码管所能识别的十进制数并驱动数码管显示出按键盘按下的十进制数；另一路送给比较器U4（74LS85）作为基准数据，与电感传感器获取的数据进行比较。当报纸夹经过电感传感器时，传感器产生的脉冲送入计数器U6（CD4518）进行计数，并由U6译成一个四位十六进制数，分两路信号输出，一路送入比较器U4进行数据比较，当两路输入信号相等时，比较器U4第⑥脚输出为高电平，经R1使Q7饱和导通，J6、J7去控制电机停止工作；另一路信号与电机控制电路J6送来的检测信号同时进入逻辑控制电路U5（74LS08），进行逻辑条件检测判断，当计数脉冲为7，并且J6动作时，逻辑电路输出高电平信号，命令清零电路对计数器进行为时2秒。具体工作如下：（1）按键盘按下的数小于“7”，并且计数器计数也小于“7”时，例如按键盘按下为“5”，经编码DCBA为1010，反相为0101，一路信号送入译码驱动电路进行4-7线译码并驱动共阴数码管显示出“5”；另一路信号进入比较器。此时，电感传感器检测出报纸夹的脉冲，经计数器进行计数也送入比较器，比较器将两路信号进行比较，当计数器输出不等于“5”时，比较器OA=B为低电平，Q1截止J6不吸合，J7吸合，220V电源经J7加到电机，电机继续运转；当计数器输出的脉冲数等于“5”时，比较器OA=B为高电平，Q1导通，J6吸合，其常闭触头断开J7，J7不吸合，断开常开触头，电机停转。（2）按键盘与计数器输出状态同时等于7时，比较器OA=B为高电平，Q1导通，J6吸合，其常闭触头断开J7，J7不吸合，断开常开触头，电机停转。此时，若再按下按键盘中除7外的任何键，比较器OA=B为低电平，Q1截止，J6不动作，其常闭触点接通，J7吸合，J7的常开触点接通电源，电机运转。这时由于计数器输出的数为“7”，U5A①②脚为高电平，第③脚输出为高电平，U5B④脚为高电平，第⑤脚也为高电平，使⑥脚输出为高电平，U5C的第⑨脚也为高电平，这时由于J6不吸合，其常开触点断开，使U5C的第⑩脚为高电平，因此，U5C的第⑧脚输出为高电平，Q2导通，J8吸合，其常开的触点接通，+12V的电源经J8向计时清零电路供电，由J1、J2、Q4、U9（CD4541BE）等组成的清零时电路（图4）开始工作，J1动作，其常闭触点断开，U6开始清零，计时电路计时，当计时达到2秒（调节R13可实现）时，U9的第⑧脚输出为高电平，Q4导通，J2动作，其常闭触点断开，切断计时电路电源，J1、J2复位，计数器清零结束，U6重新开始计数，这时，Q2截止，J8不吸合，计时电路不工作，直到计数器输出等于按键盘按下的数时，电机才停止。当按键盘与计数器输出状态同时等于7，并按下按键盘除7外的任何一键时，计时清零电路重复上述的清零工作。电源电路如图5，它是由变压、整流、滤波、稳压及交直流供电转换电路等构成。220V的交流电经T1变压器变压为12V的交流电压，由D1-D4组成的桥式整流电路整流，再由C1滤波，将12V的交流电压变为约15V的直流电压，加入到转换电路，交直流的转换电路主要由D5、D6、D7、C1、C2及蓄电池BT1组成，当市电（220V）供电时，整流滤波的电压大于蓄电池的电压，D5、D6导通，D7截止。整流滤波的电压一方面为电机控制电路供电，另一方面为蓄电池BT1充电。当市电断电时，蓄电池12V的直流电源经D7、U7（稳压5V）向计数器供电，维持计数器的记忆。为了解决交、直流转换过程中会出现瞬间断电现象，本电路加入C2（100UF），利用电容C2放电时间大于转换断电时间，保持对计数器的供电。主要器件选择与调试电感传感器（LV）采用FESTO公司的SIEN-M30B-PS-K-L电感传感器，由于该传感器应用电源为24V，为了该传感器与计数器之间更好地配接，在它们中间加入了U12进行稳压，以保护计数器的安全，若采用电源为5V的电感传感器，其输出端可直接接到U6（CD4518BE）的第①脚，省去U12；U1可选用74LS147，它为10-4线优先编码器，本电路只设置为7-4线编译；U2是一个六反相器，可选用74LS04；U3选择74LS48，它为4-7段共阴译码驱动电路；U4为四位数据比较器，可选用74LS85；U5是一个与门电路，可选74LS08，应用与门电路设计条件检测器；U6可选用CD4518，它为CMOS45系列产品，十六进制计数器，本电路设置成脉冲上升沿计数器；U9选用CD4541BE，它为可编程振荡、计数器；U7、U12采用三端稳压集成电路AN7805；U8采用AN7812；U11采用AN7824。上述元器件大多数为数字集成电路，在焊接集成块时最好使用IC插座，以免电烙铁的静电将集成电路损坏。在调试过程中，应先调电源电路，再调控制电路，对电源电路一般使用万用表基本可以达到目的。而对控制电路则采用万用表与示波器相结合，先模拟（用铁模拟报纸夹经过）后实际应用，根据设计电路一步一步地进行验证，由于本电路可调元件极小，电路控制效果比较容易实现。

嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU演变而来的。它的特征是具有32位以上的处理器，具有较高的性能，当然其价格也相应较高。但与计算机处理器不同的是，在实际嵌入式应用中，只保留和嵌入式应用紧密相关的功能硬件，去除其他的冗余功能部分，这样就以最低的功耗和资源实现嵌入式应用的特殊要求。和工业控制计算机相比，嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点。特点嵌入式系统硬件层的核心是嵌入式微处理器，嵌入式微处理器与通用CPU最大的不同在于嵌入式微处理器大多工作在为特定用户群所专用设计的系统中，它将通用CPU许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于嵌入式系统在设计时趋于小型化，同时还具有很高的效率和可靠性。嵌入式微处理器的体系结构可以采用冯·诺依曼体系或哈佛体系结构；指令系统可以选用精简指令系统（ReducedInstructionSetComputer，RISC）和复杂指令系统CISC（ComplexInstructionSetComputer，CISC）。RISC计算机在通道中只包含最有用的指令，确保数据通道快速执行每一条指令，从而提高了执行效率并使CPU硬件结构设计变得更为简单。嵌入式微处理器有各种不同的体系，即使在同一体系中也可能具有不同的时钟频率和数据总线宽度，或集成了不同的外设和接口。据不完全统计，全世界嵌入式微处理器已经超过1000多种，体系结构有30多个系列，其中主流的体系有ARM、MIPS、PowerPC、X86和SH等。但与全球PC市场不同的是，没有一种嵌入式微处理器可以主导市场，仅以32位的产品而言，就有100种以上的嵌入式微处理器。嵌入式微处理器的选择是根据具体的应用而决定的。嵌入式DSP处理器嵌入式DSP处理器（DigitalSignalProcessor）是专门用于信号处理方面的处理器，其在系统结构和指令算法方面进行了特殊设计，在数字滤波、FFT、谱分析等各种仪器上DSP获得了大规模的应用。DSP的理论算法在20世纪70年代就已经出现，但是由于专门的DSP处理器还未出现，所以这种理论算法只能通过MPU等由分立元件实现。1982年世界上诞生了首枚DSP芯片。在语音合成和编码解码器中得到了广泛应用。DSP的运算速度进一步提高，应用领域也从上述范围扩大到了通信和计算机方面。最为广泛应用的嵌入式DSP处理器是TI的TMS320C2000/C5000系列，另外如Intel的MCS-296和Siemens的TriCore也有各自的应用范围。MPU嵌入式微处理器是由通用计算机中的CPU演变而来的。和工业控制计算机相比，嵌入式微处理器具有体积小、重量轻、成本低、可靠性高的优点。主要的嵌入式处理器类型有Am186/88、386EX、SC-400、PowerPC、68000、MIPS、ARM/StrongARM系列等。嵌入式片上系统SoC就是SystemonChip，SoC嵌入式系统微处理器就是一种电路系统。它结合了许多功能区块，将功能做在一个芯片上，像是ARMRISC、MIPSRISC、DSP或是其他的微处理器核心，加上通信的接口单元，像是通用串行端口（USB）、TCP/IP通信单元、GPRS通信接口、GSM通信接口、IEEE1394、蓝牙模块接口等等，这些单元以往都是依照各单元的功能做成一个个独立的处理芯片。发展前景目前，ARM是嵌入式技术中使用最为广泛的一种。在市场需求的推动下，ARM嵌入式技术得到了飞速的发展，而且在市场中占据相当大的份额。在2003年嵌入式技术产品中，全世界的产值高达2000亿美元，潜在产值估计超过1万亿美元。此外，还有报告表明，在计算机芯片的市场中，ARM嵌入式设备生产的计算机芯片量达到每年十几亿个，占总量的八成到九成，远远超过了台式机或便携机生产的芯片量。如今，随着ARM嵌入式技术的不断发展和应用，ARM嵌入式微处理器也已经发展成为应用最为广泛的嵌入式微处理器。ARM嵌入式技术及其微处理器已深入到各领域中来。工业化控制领域。ARM嵌入式微处理器是32位RISC架构，以此为基础的微控制器芯片的市场份额已经占到微控制器高端市场中绝大部分，于此同时，ARM嵌入式微处理器正逐步朝着低端应用领域中发展，由于ARM嵌入式微处理器功耗低、性价比高，因此，8位/16位的传统微控制器正面临着巨大的挑战。无线通信领域。如今，85%以上的无线通信设备已采用了ARM嵌入式微处理器，ARM因其低成本及高性能已经在此领域中占据了绝大多数的市场份额。网络应用领域。宽带技术日益推广和应用，推动了ARM技术的崛起，与此同时，ARM嵌入式微处理器在视频及语音处理方面正在逐步进行优化，并得到了广泛的支持，因此也为DSP的应用提出了挑战。电子消费类产品。目前，有关ARM嵌入式微处理器已经在当前极为流行的数字机顶盒、游戏机以及数字音频播放器等产品中获得了广泛的应用。成像及安全类产品。如今，多数数码相机及高端打印机中也应用了ARM嵌入式微处理器，不少手机中所使用的32位SIM卡采用的也是ARM嵌入式微处理器。同时，ARM嵌入式技术及其微处理器还在许多领域中得到了应用，相信其未来发展前景必将更为广阔。

建立到地面的备用路径时，剩余电流动作保护器（RCD）或剩余电流断路器（RCCB）会检测泄漏电流。RCD通过断开电路来将电源与泄漏路径隔离。与保险丝不同，这些类型的断路器可以重置并重新使用，它们在保护人员和设备方面发挥着重要作用。在本文中，将回顾RCD泄漏电流检测和跳闸的要求，以及如何将超低功耗电压监控器或ResetIC用作泄漏电流检测器。此外还将说明电压监控器如何使中压断路器受益，例如使用微控制器的空气断路器（ACB）和塑壳断路器（MCCB）。使用电压监控器作为泄漏电流阈值检测器当故障设备或触电时，会发生漏电流，RCD的目的就是为了用于响应5mA－500mA的电流。如国际电工委员会TS60479－1标准中所述，在50mA200ms时间内，人就会出现肌肉收缩，而暴露时间超过3s将增加心室纤颤的可能性。RCD通过感测有源线和中性线电流之间的差异来检测泄漏电流。如果线路电流和中性线电流不平衡且泄漏电流超过预定阈值，则断路器跳闸，中断并隔离电源。RCD设备可以分为三个主要阶段。首先是感测阶段，在此期间，泄漏传感器感测泄漏电流。在第二阶段，检测电路设置泄漏电流阈值。第三阶段中，继电器跳闸，以隔离泄漏源。过去，继电器被用作检测电路来设置泄漏电流阈值。现代RCD使用诸如电压监控器之类的集成电路来提高检测漏电流和驱动螺线管继电器的准确性和响应时间。图1显示了TI的TPS3840电压监控器如何检测泄漏电流在该示例中，泄漏传感器（例如差分电流互感器或零相电流互感器）由电流源表示。对于电流检测电路，电阻分压器用于将输入电流转换为电压，然后由TPS3840检测。TPS3840集成了精确的基准电压带隙和电压比较器。触发点在出厂时通过一次性非易失性存储器（OTP）进行了编程，电压阈值可在1．6V至4．9V范围内设置，典型精度为1％。当VDD引脚上的电压上升到阈值以上时，RESET引脚将拉高以中断微控制器或驱动电磁继电器。此外，还可以使用单个外部电容器来延长RESET响应时间，以根据泄漏电流的大小来满足变化的RCD响应时间。该参考设计重点介绍了低功耗复位IC和看门狗计时器的通用用例。TPS3840器件具有小于1μA的电流消耗，其经配置可用作比较器（通过简单的3引脚配置），也可用作通用电源监控器，后者可以菊花链方式级联为序列发生器。此外，响应和延迟时间可通过外部电容器进行配置。对于需要运行看门狗的应用，可以使用TPS3431器件，它是一个精度为±2．5％（典型值）的独立可编程看门狗计时器。特性阈值检测（TPS3840）：使用电压监控器作为比较器（通过3引脚配置，无外部电源）的自供电阈值检测器。极低静态电流（＜700nA）架构，具有1．6V–4．9V（0．1V阶跃）的设定阈值范围；用户可控响应时间（通过外部电容器可控制在80μs至600ms）的快速上电（启动延迟＜250μs）。电源监控和定序复位（TPS3840）：可用于多轨复位监控和启动定序。提供低电平有效和高电平有效配置，阈值范围为1．6V–4．9V，TD范围为80μs–600ms。看门狗计时器（TPS3431）：用户可调计时器，带使能引脚和宽输入范围。适用于看门狗功能的低电流消耗（最高20A）以及用户可使用外部电阻器和电容器配置超时功能。该参考设计着重介绍了低功耗复位IC和看门狗定时器的通用用例。TPS3840器件的电流消耗小于1A，可以配置为用作比较器（具有简单的3引脚配置），也可以用作通用电源监控器，并可以菊花链方式连接成序列器。另外，可以使用外部电容器配置响应和延迟时间。对于需要看门狗操作的应用，可以使用TPS3431器件，它是具有±2．5％精度（典型值）的独立可编程看门狗定时器。该参考设计中的电压监控器满足三个关键规格：快速上电和可编程响应时间。当电压监控器从零输入电压上升到跳变点或阈值电压以上时，均需要一定的时间才能启动并做出反应。断路器需要快速检测泄漏电流水平，并具有根据泄漏水平和持续时间配置跳闸响应时间的灵活性，以避免由瞬变引起的误跳闸。TPS3840的启动时间为200s，可以快速响应。超低输入电流。在图1中，监控器IC的电源引脚（VDD）与输入信号监视引脚（SENSE）一致。由于它是由输入信号供电的，因此电压监控器应具有高输入阻抗，以最大程度地减小分压器（IDIV）上的误差（IIN）。TPS3840电压监控器消耗超低电流，典型IQ为350nA，低VPOR可实现低VOL。VPOR是受控输出状态所需的最小输入电压。当VIN＜vpor时，输出跟踪输入，并可能触发继电器。vpor应该尽可能低，以在继电器的使能电压电平和电压监控器低输出电压电平（vol）之间提供裕度。＝＂＂tps3840有低电平有效配置，具有低vpor和300＝＂＂mv的vol，以避免错误复位。如果电压监控器集成在微控制器中，则建议使用外部看门狗定时器。外部看门狗通过定期检测微控制器的通用输入／输出引脚发送的脉冲，可确保微控制器不会闩锁。如果软件出现故障并错过脉冲，则外部看门狗定时器可以将微控制器复位。TPS3430可编程看门狗定时器是一个不错的选择，因为它提供了可编程看门狗，负责监控超时和复位延时，可以满足任何微控制器的时序要求。如果需要更高的可靠性，则应同时使用电压监控器和看门狗，TPS3823集成的看门狗和电压监控器是一个很好的选择，提供固定的阈值和看门狗超时选项。电压监控器不仅可以监视微控制器的电压供应以确保正常运行，而且还可以用作泄漏电流检测器，从而有助于增强您的断路器设计。参考设计针对断路器中用到的电子跳闸单元（ETU）使用信号处理前端和自供电模块。此设计使用基于FRAM的微控制器处理来自信号调节放大器的电流输入，从而获得三相中性接地电流。两个增益用于扩大相电流测量范围。此参考设计还可使用整流电流输入来进行自供电。TIDA－00498旨在实现宽广电流和温度范围内的快速重复跳闸（30mS内）。特性测量输入范围为（0．2至12INOMINAL）的三个电流（相）以及输入范围为（0．05至2INOMINAL）的两个电流（中性、接地），精度为±3％。使用TI的MSP430FRAMMCU进行快速启动，包括单个周期RMS补偿在内的启动时间小于30ms。欠压检测提供大约200s的上电后复位时间。自供电电源（基于整流电流输入），具有基于MOSFET的分流调控。

电流的准确测量对测试结果至关重要，但想要准确测量电流就需要选用合适的电流探头与正确的测试方法。本文跟您说说电流测量那些事儿。在日常的计量测试工作中，电流是一个相当重要的测量值。和使用采样电阻产生压降的方式测量电流相比，电流探头只需把导线完全绕在探头磁芯上就可以实现电流测试。这种方式不需要断开电源来连接，可以在不破坏导线的情况下测量流经导线的电流，使用十分便捷。此外，电流探头与电压探头配合使用能够测试功率、相位等数据，这对于电气设计来说是非常有意义的。一、电流探头的原理常用电流探头有霍尔传感器和测量电流磁场两种类型。霍尔效应传感器是一种根据磁场变化输出电压的换能器，其电流探头一般是测量直流或低频信号的。此类电流探头是利用补偿原理实现测量的，测量范围可借助于补偿放大器,通过改变转移阻抗加以改变。电流互感器类型的电流探头只能用于测量交流电流，常用于高频测量。互感器核心内的交流电流在核心内产生磁场，然后在第二绕组电路中引出电流，并被馈送至测量仪。第二绕组的感应电压将与主要绕组电流成正比。电流卡环是将线圈绕组绕制在导磁率较高的磁性材料上,当被测电流较大时,存在磁饱和问题。为了进行精确测量，需要偶尔对探头进行消磁，并在消磁后补偿探头上保留的任何直流偏移。现在常见的技术是混合交流/直流电流探头，在一个探头内整合了用于测量直流和低频的霍尔效应传感器元件以及测量交流的电流互感器。图1霍尔效应传感器类型图2电流互感器类型图3混合霍尔效应传感器和电流互感器类型二、ZCP0030-50电流探头我司研发的ZCP0030-50电流探头是混合交流/直流型，可以测量直流/交流电流，测量模拟带宽50MHz，测量精度可达1%。这款探头有30A和5A两个量程，电流传输比分别为0.1V/A和1V/A，主要用于测量马达、开关电源、逆变器、控制器、传感器、放大器的瞬时电流等。图4ZCP0030-50外观图三、ZCP0030-50电流探头性能测试ZCP0030-5电流探头性能参数测试包括17项功能指标和1项性能指标，综合精度、带宽、上升时间、分辨率和噪声等测试。测试结果如下表所示。图5ZCP0030-50测试结果表1、直流精度测试校准源输出不同的被测电流值，使用六位半万用表读取电流探头的响应电压值。从测试的数据可知，ZCP0030-50在量程范围内的直流精度为±1%±1mV。图6直流精度测试表2、上升时间测试信号发生器输出上升时间5ns的方波，示波器测量经过电流探头后的上升波形时间。测试结果显示为8.5ns，这个测试时间包括信号发生器本身的上升时间和示波器探头的上升时间。电流探头实际的上升时间利用以下公式计算。图7ZCP0030-50上升时间3、方波响应测试方波响应主要用来测试电流探头幅频响应特性。电流探头能够完整的重现方波波形，不出现畸变，说明探头的幅频响应平坦。信号发生器输出电流峰峰值100mA，频率分别100KHz、1MHz的方波，示波器显示相对应的方波波形。从图中可知，在测试1MHz的电流方波时，探头的整体方波响应的波形基本上没有畸变，波形比较平坦，没有发生倾斜。图8100kHz方波响应测试图91MHz方波响应测试4、噪声测试噪声是电流探头的重要参数，噪声的大小直接影响到探头的分辨率，噪声越小，分辨率越高。使用示波器测试电流探头的实际噪声，测试结果峰峰值小于10mA，交流有效值小于1mArms。图10电流探头噪声测试四、正确使用电流探头1、电流探头最大量程电流探头有两个最大额定电流：连续电流，峰值电流。测试电流超过任何一个都会使电流探头饱和并磁化探头从而导致测量结果错误。需要注意的是最大电流会随着频率的增加而减小，连续测试超过对应频率的最大电流会导致探头损坏。我司ZCP0030-50电流探头可测最大连续电流为30Arms，在测试带宽50MHz处为2Arms。图11测试频率与最大额定电流关系2、测试不连续电流测试不连续电流时要留意电流探头的安全测试最大时间，需考虑以下几个因素：最大峰值电流、环境温度、测试带宽。注意：当测试电流大小等于峰值电流或者接近峰值电流时探头的头部会发热。3、探头进行在线消磁由于电流互感器存在磁饱和问题，探头消磁可以有效地对由残留的直流磁场引起的失调电压进行补偿。当没有电流流过的导线嵌在钳口中时，在大部分情况下，都可以进行在线消磁。4、提高测量灵敏度使用电流探头测试小电流的精度与示波器垂直噪声大小有关。示波器可以进行以下设置减少垂直噪声：开启带宽限制滤波器、设置高分辨率采集模式或者平均模式。此外，通过在探头上缠绕多匝被测导体来提高测量灵敏度。此时信号的强度将按照被测导体在探头上缠绕的匝数倍增。由于多缠绕几圈会增加探头的插入阻抗，探头的带宽也会降低，此方法适合测量直流信号或小幅度的低频交流信号。五、总结在计量测试、电子设计中，电流探头的作用是其他探头无法代替的。使用电流探头和示波器可以非常简便地测量电流，正确、规范地使用电流探头对于测量精度是十分重要的，此外示波器的垂直噪声也会妨碍进行精确的低电平电流测量。

音频接口日益成为嵌入式设计的期望特性。与此同时，嵌入式系统的用户对音频质量的要求越来越高。对开发人员来说，这带来了如下挑战：如何在基于微控制器的系统中运行MP3或其他音频文件。这些系统不仅受资源限制，而且缺少便于开发人员在Linux系统上使用的音频接口。因此，解码音频文件并高效地将内容转换为模拟声音，就变得更加困难。开发人员还必须在硬件或软件解决方案之间谨慎选择，并决定使用哪些元器件，这是因为成本、空间和开发时间都是重要考虑因素。本文介绍了AKMSemiconductor、Adafruit、STMicroelectronics和CirrusLogicInc.提供的几种硬件和软件解决方案，开发人员可以使用它们来高效地将音频文件添加到其嵌入式设备中。此外，本文还说明了一些“小技巧”，以帮助确保解决方案成功实施。选择嵌入式音频格式在深入探讨如何将音频功能集成到嵌入式设备之前，有必要仔细思考为何通常首选MP3音频格式。对于嵌入式系统，实际上有三种潜在音频格式可供开发人员使用：脉冲编码调制(PCM)、WAV和MP3。PCM是一种未经压缩的无损音频格式，常由音频编解码器用来将音频流的数字表示转换为用户听到的模拟声音。这是一种广受支持的标准格式，可以追溯到CD年代。PCM可以在嵌入式系统中使用，但问题是PCM文件通常比WAV或MP3文件大得多。在资源受限且锱铢必较的设备中，若要支持这种格式，产品可能需要更大的外部存储设备或具有更大存储器的微控制器。因此，除非产品容量低、只有一个音频文件或成本不受限制，否则通常会避免使用PCM。WAV文件也是未经压缩且无损的，这方面与PCM非常相似。WAV文件在嵌入式应用中往往比PCM文件更受欢迎，但它同样会占用大量空间。如果嵌入式系统已经有SD卡或其他大容量存储设备，那么WAV文件可能非常适合。对于大多数系统，MP3文件是首选音频格式。MP3文件是有损的，因此在对音频进行编码时，可能会损失一些音频保真度。但是，MP3远小于PCM或WAV，因此将音频文件放到设备上的传输和存储时间更短，并且其对存储器的要求也更小。一旦决定要使用MP3，开发人员便可选择使用硬件或软件来实现。基于硬件的MP3解码最快速、最简单的解决方案通常是使用硬件MP3解码器，例如Adafruit的681VS1053B（图1）。VS1053B可以通过串行流直接接受MP3、WAV、OGG或MIDI文件格式并进行解码，开发人员几乎不需要花什么精力。对流进行解码后，VS1053B利用18位数模转换器(DAC)将其转换为音频。图1：Adafruit的VS1053B是基于硬件的MP3解码器芯片，可接收音频流并将其解码为代表性的模拟音频信号。此解决方案所需的软件最少，并且不需要开发人员了解如何解码或转换MP3文件。（图片来源：Adafruit）VS1053B真正有意思的地方是，与许多其他使用I2C的解码器相比，它还能通过简单的UART进行调试和控制。此外，它有八个通用输入/输出引脚，可用于读取位、设置开关或状态LED之类的应用功能。对于希望尝试基于硬件的解决方案的开发人员，不必为VS1053B定制分线板。Adafruit提供381VS1053B编解码器+MicroSD分线板。除VS1053B外，该板还有一个MicroSD卡插槽，可用于存储音频文件以进行解码（图2）。分线板可连接到微控制器，后者通过SPI或SDIO端口连接到SD卡以读出音频文件。音频文件流随后传送到VS1053B进行解码。然后，可以根据需要将VL1053B的输出导向耳机插孔或扬声器等。图2：Adafruit的1381VS1053B编解码器+MicroSD分线板包含必要的硬件，可轻松连接微控制器以播放音频。分线板上有一个板载MicroSD卡插槽，微控制器可以通过SPI读取卡内容，然后将文件传输到VS1053B进行解码。（图片来源：Adafruit）基于软件的MP3解码一种稍微复杂一点但从物料(BOM)角度看成本常常更低的解决方案，是在微控制器上解码MP3文件，然后将解码后的文件流式传输到音频编解码器以生成音频。为了实施基于软件的高效解决方案，开发人员需要实现若干关键组件，例如：MP3解码器库存储驱动程序文件系统堆栈直接存储器访问(DMA)驱动程序I2S驱动程序I2C驱动程序音频编解码器驱动程序乍看之下，软件开发人员似乎有大量工作要做，需要集成许多具有挑战性的软件组件以将MP3解码并转换为音频。实现MP3解码解决方案的最佳办法是利用一个支持音频编码、解码和常规处理的微控制器平台。尽管可以在互联网上找到许多开源解决方案，但STM32工具链是开发人员可以利用的专业可靠、久经考验的解决方案。STM32微控制器系列有一个称为STM32CubeMx的开发工具，其与STM32CubeIDE集成在一起，后者包含音频示例和开发库。这些示例和工具是STM32CubeMX附加插件（称为X-CUBE-AUDIO）的一部分。该插件为ArmCortex-M4类微控制器中的所有STM32处理器提供了用于MP3解码的音频库。具体来说，它有一些代码项目示例可用于创建能在STM32F469IGH6TR微控制器上运行的MP3播放器。STM32F469IGH6TR是一款功能强大的微控制器，具有1兆字节(MB)的闪存和384KB的RAM，运行速率为180兆赫兹(MHz)。该微控制器采用176引脚UBGA封装，提供了大量GPIO和外设特性，支持几乎所有应用。图3：STM32F469IGH6TR是一款180MHzArmCortex-M4处理器，具有1MB的闪存和384KB的RAM。176引脚UBGA封装提供了大量GPIO，支持几乎所有嵌入式应用。（图片来源：STMicroelectronics）MP3播放器代码示例运行在STM32F469I-DISCODiscovery套件上（图4）。STM32F469I-DISCO包含MP3解码和播放所需的一切功能。该板有一块4英寸800x480像素LCD，用于将当前MP3演示状态告知开发人员，另外还提供了播放、停止、下一首、上一首等播放器控件。此外，Discovery板还含有耳机插孔，能以立体声方式播放所产生的音频。关于示例代码，唯一需要注意的是MP3文件须由外部提供，具体来说是由USB驱动大容量存储设备提供，其通过microUSB连接器连接。图4：STM32F469I-DISCODiscovery套件有一个4英寸LCD，用于操作MP3播放器演示。音频文件由外部USB大容量存储设备通过板载MicroUSB连接器提供。它提供了一个解码MP3文件的实际范例。（图片来源：STMicroelectronics）虽然MP3解码库确实需要ArmCortex-M4或更好的处理器，但事实证明，在开发板上运行演示代码是一种很好的方式，不仅可以查看和试验实际范例，而且还能验证应用性能。使用串行线调试(SWD)接口和Arm内核的仪器跟踪宏单元(ITM)功能，可以对程序计数器执行统计分析，确定大约需要多大处理能力来解码并播放MP3文件。结果是，将近50％的CPU时间用于更新LCD显示，而10％或更少的时间用于MP3解码。STMicroelectronics的音频库非常有效，其使用DMA将I2S上的解码帧推送到音频编解码器。如果应用不需要LCD，仅需要基于其他系统事件来播放音频，那么可以使用功能较少的处理器。例如，开发人员可以看看STM32F469VGT6。STM32F469VGT6仍然非常强大，具有1MB的闪存和384KB的RAM，全部位于100引脚LQFP中。该器件没有使用BGA封装，该封装有时可能会让开发人员和制造商望而却步。图5：STM32F469VGT6是一款180MHz处理器，具有1MB的闪存和384KB的RAM。该器件基于ArmCortex-M4系列，由STMicroelectronics音频库支持。如图所示，它采用100引脚LQFP封装，这会让开发人员和制造商没那么望而却步。（图片来源：STMicroelectronics）开发人员选定并试用了他们认为最适合其应用的解决方案之后，就需要决定如何将解码的MP3文件从数字波形转换为模拟声音。利用编解码器将音频流转换为声音大多数基于硬件的解码解决方案还会包括一个数模转换器(DAC)，用于将接收到的数字文件格式转换为模拟声音。但是，这些芯片通常包含I2S输出端口，允许开发人员添加自己的音频编解码器。基于软件的解决方案肯定需要编解码器，才能将解码的数字流转换为音频。有两种方法可以完成此任务。第一种方法是可以获取数字音频，利用微控制器的板载DAC外设生成音频输出。一般而言，这不是生成音频的最佳方法，因为它需要额外的分立元器件以及精心的模拟电路设计和布局，才能获得高质量输出。此外，微控制器上也需要进行更多设置才能让DAC正常运行，而且一般还需要额外的处理器电源以确保DAC获得适当的供电。第二种方法（一般推荐采用这种方法）是使用集成的音频编解码器。音频编解码器基本上是集成电路，具备所有用于生成模拟输出的电路，例如DAC和D类放大器。相比于分立解决方案，音频编解码器的优势在于占用的电路板空间非常小，而且还能内置数字电路来控制音频输出流。举例来说，CirrusLogic的CS43L22-CNZDAC为开发人员提供了广泛的功能，例如：通过I2C总线执行DAC控制多路输出，例如耳机和扬声器无需外部输出滤波数字信号处理器引擎，用于音量、低音和高音控制滴答和噼啪噪声抑制CS43L22-CNZ通过I2S接口从微控制器接收PCM编码的数据流，然后使用其内部DAC进行转换（图6）。CS43L22-CNZDAC可以驱动多路输出，例如扬声器或耳机。如果使用单个单声道，CS43L22-CNZ可以向扬声器输出2W功率；如果使用立体声声道，则每个声道最多为1W。图6：CS43L22-CNZDAC是一种音频DAC，可通过单声道输出最高2W的功率，或以立体声音频输出每通道1W的功率。该DAC具有一个数字信号处理引擎，可轻松控制音量、低音和高音。（图片来源：CirrusLogic）一些开发人员可能不需要CS43L22-CNZ的全部功能，可以通过精简来节省一些BOM成本。当然，这取决于应用的要求，但这种方法有一个很好的例子，那就是AKM的AK4637EN音频编解码器（图7）。这是一款24位单声道编解码器，其输出DAC仅用于扬声器。该编解码器还有一个麦克风放大器，如果应用需要，它也可以用来录制音频。图7：AK4637EN是采用20引脚QFN小型封装的音频DAC，可输出最高1W的单声道音频。该编解码器可通过I2C总线以数字方式进行控制，以管理输出音量和自动输出控制。（图片来源：AKMSemiconductor）同大多数音频编解码器一样，AK4637EN也有I2S接口，用以接收来自微控制器的数字音频信号。此外，该芯片还有I2C接口，用于控制板载数字特性，例如音量控制。与任何产品功能一样，开发人员需要花时间仔细检查其对系统的要求，并在编解码器特性和成本与目标BOM成本之间取得平衡。实现MP3解决方案的技巧与诀窍开发人员在为应用选择适当的解决方案时，可以使用以下“小技巧”：以预期的生产量执行BOM成本分析比较：一种情况是使用外部MP3解码器，另一种情况是使用功能更强大的、能够自行运行MP3解码器的微控制器。务必使用悲观、可达成和乐观三种生产量数字来确定更好的决策范围。利用支持I2S的音频编解码器生成输出音频。分立解决方案的调整可能更耗时，而元器件成本可能相当。使用开发板对MP3软件库进行性能分析，以了解解决方案运行所需的最低微控制器特性。利用DMA通道将解码的MP3帧通过I2S接口传输到音频编解码器。这将支持使用较为便宜的处理器。仔细检查MP3软件库许可，确保它们可与商业产品一起使用。除非是芯片供应商提供，否则大多数开源库用于商业产品时都需要付费许可证。遵循以上提示将有助于确保开发人员为其嵌入式应用选择正确的音频解决方案。总结为嵌入式系统增加音频功能曾经是一项复杂的工作，但是如本文所示，如今的开发人员有大量解决方案可供选择：既有专用的外部编解码器，也有集成的软件库。尽管如此，开发人员仍需要仔细评估应用需求，确定哪种解决路径最合理。需要考虑的因素包括：BOM，解决方案的复杂性，开发和集成的时间与成本，以及解决方案的可扩展性。一旦对照产品批量、目标成本和开发计划权衡上述因素，最合适的解决方案就会变得清晰起来。

在当今的工农业生产中，需要进行温湿度采集的场合越来越多，准确方便地测量温度变得至关重要。传统的有线测温方式存在着布线复杂，线路容易老化，线路故障难以排查，设备重新布局要重新布线等问题。特别是在有线网络不通畅或由于现场环境因素的限制而不便架设线路的情况下，给温湿度的数据采集带来了很大的麻烦。要想监测到实时的温湿度数据，就必须采用无线传输的方式对数据进行采集、发送、接收并对无线采集来的数据通过上位机进行处理，以控制并监测设备的运行情况，减少不必要的线路设备开支。温湿度采集电路设计是一款含有已校准数字信号输出的温湿度复合传感器。该传感器应用专用的数字模块采集技术和温湿度传感技术，具有极高的可靠性与卓越的长期稳定性。图2所示为其温度采集电路。传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，可与高性能8位单片机相连接。校准系数以程序的形式储存在OTP内存中，传感器内部在检测信号的过程中可调用这些校准系数。单线制串行接口可使系统集成变得简易而快捷，而且信号传输距离可达20m以上。当连接线长度短于20m时，应使用5kΩ上拉电阻，大于20m时，应根据情况使用合适的上拉电阻。无线发射、接收电路设计nRF24L01是NORDIC公司生产的一款无线通信芯片，采用FSK调制方式，内部集成有NORDIC自己的EnhancedShortBurst协议。可以实现点对点或是1对6的无线通信。无线通信速度可以达到2Mb/s.NORDIC无线发射、接收芯片nRF24L01的电路原理图如图3所示。nRF24L01是单片射频收发芯片，工作于2.4~2.5GHz的ISM频段，芯片内置频率合成器、功率放大器、晶体振荡器和调制器等功能模块，输出功率和通信频道可通过程序进行配置。nRF24L01芯片的能耗非常低，以-5dBm的功率发射时，工作电流只有10.5mA，接收时的工作电流只有18mA，它具有多种低功率工作模式，节能环保，设计方便。nRF24L01无线收发模块的各管脚功能如表1所列，图4所示是nRF24L01与单片机连接时的电路图。本无线发射接收模块需要的电源为1.9~3.6V，本系统中采用3.3V直流电源来直接对无线发射接收模块供电，5V电源经。ASM1117-3.3芯片转换后可得到稳定的直流电源，其电源转换电路如图5所示。串行通信模块主机单片机接收到nRF24L01的数据后，经MAX232电平转换可实现单片机程序下载与升级，同时可实现单片机与PC机(上位机)的通信，以便将显示数据信息通过此电路传送到PC机，并存PC机上显示，其串行通信电路如图6所示。本文提出了一种针对无线数据传输问题的解决方案，该方案基于nRF24L01来设计无线温度采集系统。该系统采用低功耗、高性能单片机STC12C5A08S2和温湿度传感器来构成多点、实时温湿度监测系统，最后在PC机上完成配置、显示和报警等功能。该系统使用方便，扩展十分容易，可广泛应用于各种工农业生产和养殖等场合。

在多通道DAC系统中，能够通过单点监控所有的输出，这对于排除故障和诊断分析非常有利。本文所述电路利用一个单通道SAR型ADC实现多通道DAC的输出通道监控。AD5380是一款完整的40通道、14位DAC,采用单电源供电。所有40个通道均具有一个轨到轨片内输出放大器。AD5380内置通道监控功能，该功能由一个通过串行接口寻址的多路复用器实现，任意通道输出均可路由至监控输出（MON_OUT）引脚，以便利用一个外部ADC进行监控。任何通道要路由至MON_OUT,首先必须在控制寄存器中使能该通道监控功能。微控制器或处理器可以通过其串行输出端口选择要监控的输出通道，然后通过其串行输入端口读取ADC转换的数据。下图中所示电路图是利用40通道、14位DACAD5380的内部多路复用器，使所有40个输出通道均能分别路由至单一输出（MON_OUT）引脚，然后通过一个外部ADC（AD7476）进行监控。与单独监控每个通道所需的电路相比，这种方法利用的电路少得多。

对于所有基于微控制器的嵌入式系统而言，存储器都是其中的主要元件。例如，开发人员需要足够的RAM以存储所有易失性变量、创建缓冲区以及管理各种应用堆栈。RAM对于嵌入式系统相当重要，同样，开发人员也需要一定空间用于存储应用代码、非易失性数据和配置信息。然而，问题在于非易失性存储器技术不断扩展，选择众多，使选择适合应用的存储器颇具挑战性。本文对各种存储器技术进行了介绍，并以ONSemiconductor、AdestoTechnologies、Renesas、ISSI、CypressSemiconductor、Advantech、GigaDeviceSemiconductor和SiliconMotion等供应商推出的产品为例，帮助开发人员了解各种存储器类型的特性。此外，本文还探讨了各种类型存储器的最佳应用，以便开发人员有效使用。嵌入式系统中的EEPROM和FRAMEEPROM往往是开发人员最先、最常考虑用于嵌入式系统的存储器件。在嵌入式应用中，这类非易失性存储器通常用于存储系统配置参数。例如，连接至CAN总线网络的设备可能会将CANID存储于EEPROM。EEPROM的以下特性使其成为嵌入式系统开发人员的理想之选：小封装尺寸相对实惠的价格100kbps至1000kbps的典型比特率范围标准化电气接口通常支持I2C和SPI接口目前，在Digi-Key网站上快速搜索EEPROM可以发现，共有9家EEPROM供应商提供的5,800多款EEPROM。例如，ONSemiconductor的CAT24C32WI-GT3是一款32Kb(4KB)EEPROM器件，采用8引脚SOIC封装，连接I2C总线时速度可达1MHz（图1）。图1：ONSemiconductor的CAT24C32WI-GT3是一款1Kb的EEPROM，可通过I2C或SPI端口连接微控制器以存储配置和应用数据。（图片来源：ONSemiconductor）值得注意的是，某些微控制器中也包含EEPROM。例如，Renesas的R7FS128783A01CFM＃AA132位微控制器，具有4KB板载EEPROM可供开发人员使用。因此，配置需求不能超过4KB，否则，开发人员就需要使用外部存储器件，或使用微控制器的闪存来模拟EEPROM以扩展容量。尽管EEPROM深受青睐，却也存在一些潜在缺陷：擦/写操作寿命通常为1,000,000次写周期约为500ns写入单个数据单元需要多条指令数据保存期为10年以上（近期的产品可达100年以上）易受辐射和高工作温度影响EEPROM适合的应用众多，但对于汽车、医疗或航天系统等可靠性要求较高的应用，开发人员则希望使用FRAM等更可靠的存储器解决方案。FRAM是“铁电随机存取存储器”的缩写，相较于EEPROM存储器，颇具优势：速度更快（写周期小于50ns）写操作寿命更长（高达1万亿次，EEPROM仅为100万次）功率较低（工作电压只需1.5V）辐射耐受性更强FRAM的存储容量与EEPROM相当。例如，CypressSemiconductor的FRAM系列容量范围从4Kb至4Mb。其中，FM25L16B-GTR容量为16Kb（图2）。该器件采用8引脚SOIC封装，工作频率可达20MHz。图2：Cypress的FRAM系列存储器容量从4Kb至4Mb不等，可通过SPI连接微控制器以存储配置和应用数据。FM25L16B-GTR（如图所示）的工作频率可达20MHz。（图片来源：CypressSemiconductor）针对高端产品，CypressSemiconductor推出CY15B104Q-LHXIT，容量为4Mb，支持的接口速度高达40MHz（图3）。这款FRAM存储器具有以下特性：151年数据保存期100万亿次读/写直接替代串行闪存和EEPROM正如您所猜想，FRAM的价格比EEPROM昂贵，因此选择适合应用的存储器时，务必仔细权衡器件的各种工作环境因素。图3：CY15B104Q-LHXIT是一款4Mb器件，工作频率可达40MHz。该器件所属的CypressFRAM系列产品，容量范围从4Kb至4Mb。（图片来源：CypressSemiconductor）嵌入式系统中的闪存、eMMC和SD卡嵌入式系统中的闪存具有多种不同用途。首先，外部闪存可用于扩展内部闪存，从而增加应用代码的可用存储器空间。常用解决方法是：使用GigaDeviceSemiconductor的GD25Q80CTIGR等SPI闪存模块（图4）。如果微控制器支持SPI接口，则可通过该接口使用GD25Q80CTIGR将内部存储器扩展8Mb。图4：使用GigaDeviceSemiconductorLimited的GD25Q80CTIR闪存，可通过SPI端口将内部闪存空间扩展8Mb。（图片来源：GigaDeviceSemiconductorLimited）其次，外部闪存可用于存储配置信息或应用数据，而非使用EEPROM或FRAM。为了降低BOM成本或扩展内部存储器以存储应用数据，可以改用外部闪存芯片。微控制器外设和存储器映射可以配置为加入该外部闪存，以便开发人员能够更轻松地进行访问，而无需专门对所需的驱动程序进行自定义调用，来连接EEPROM或FRAM。AdestoTechnologies的AT25SF161是一款适用于该用途的外部闪存器件范例（图5）。该器件使用队列式SPI(QSPI)接口。QSPI是对常规SPI协议的扩展，提高了系统数据吞吐量。对于单一事务需要存储或检索大量数据的应用，开发人员可留意这类器件。QSPI免除了CPU对QSPI外设的干预，并将接口由标准的4引脚（MOSI、MISO、CLK和CS）变更为6引脚（CLK、CS、IO0、IO1、IO2、IO3）。因此，其中4个引脚可用于输入和输出，而传统SPI只用2个引脚。图5：AdestoTechnologies的AT25SF161外部闪存器件可用于扩展内部闪存，具有QSPI接口，可实现更快的数据存储和检索。（图片来源：AdestoTechnologies）最后，闪存可用于存储应用数据和有效载荷信息。例如，GPS系统往往不会试图将所有GPS地图存储于本地处理器，而是使用SD卡或eMMC器件等外部存储器件。这些存储介质可通过SPI或专用SDIO接口连接微控制器，从而有效连接外部存储器件。例如，ISSI推出的IS21ES04G-JCLIeMMC可直接连接微控制器的SDIO接口，为其扩展32Gb的闪存（图6）。图6：ISSI的eMMC闪存模块存储器容量达32Gb，可通过SPI或SDIO连接主机。（图片来源：ISSI）就电气接口而言，SD卡与eMMC器件别无二致。换言之，二者虽采用不同的封装，但都具有通用引脚可用于连接微控制器。不过，这两种存储器类型却截然不同。相较于SD卡，eMMC通常具有以下差异：更坚固耐用，不易出现物理损坏交互更快价格更昂贵须焊接至电路板，不可拆卸如果用户无需拆卸存储器，那么使用eMMC可以提供更可靠的解决方案，但仍取决于最终应用。无论哪种情况下，开发人员都需要仔细选择存储器，因为每款存储器的特性各不相同。例如，车载子系统可能要求存储器经过可靠性验证，标准往往高于标准闪存器件。在这种情况下，开发人员需要选择通过汽车级鉴定的存储器，例如SiliconMotion的SM668GE4-AC4GBeMMC模块。选购SD卡时，开发人员必须慎重考虑，因为与eMMC一样，每款SD卡的特性各不相同。开发人员需仔细检查存储卡的速度等级和工作温度。例如，多数SD卡的额定温度范围为0至70℃，适用于消费类电子产品。此外，每款存储卡都具有相关速度等级，用于描述预期最大接口速度。例如，在需要存储图像的应用中，使用Class2存储卡则速度较慢，远不如专为高清视频设计的Class10存储卡，例如Advantech推出的SQF-MSDM1-4G-21CSQFlash4GBmicroSD卡。图7：Advantech的SQF-MSDM1-4G-21CSQFlashmicroSD卡存储器容量达4GB，速度等级为高端Class10。（图片来源：AdvantechCorp）存储器选择技巧与诀窍为嵌入式产品选择合适的存储器类型和接口颇具挑战性。选择适合应用的存储器时，开发人员可以参考以下“技巧与诀窍”：明确存储器工作条件，例如：预期擦/写次数温度、振动和辐射等环境条件和因素数据加载要求记录应用中存储器正常工作的最小比特率、所需比特率和最大比特率选择最接近记录中所需比特率的存储器接口类型对于汽车或航天系统等恶劣环境条件，须选择通过汽车级鉴定或辐射耐受性较强的存储器使用分线板将所选存储器件连接至微控制器开发套件以测试其性能上述技巧有助于确保开发人员找到适合嵌入式应用的存储器。总结如今，可供开发人员选择的非易失性存储器件种类繁多，可用于存储各种数据，从应用代码到配置信息，不一而足。如上所述，开发人员需仔细评估应用需求，慎重选择存储器类型和接口，以期取得这些需求与成本之间的平衡。

今天为大家介绍一款正温度系数热敏电阻汽车温度指示器电路，本电路还可增加一种，以便接风扇马达或驱动一个继电器。如下图所示。

机器人要实现的动作和功能较多，需要多个传感器对外界进行检测，并实时控制机器人的位置、动作和运行状态。系统中的所有任务最终都挂在实时操作系统μC/0S一Ⅱ上运行，因此不仅要考虑微控制器的内部资源，还要看其可移植性和可扩展性。LPC2129是Philips公司生产的一款32位arm7TDMI-S微处理器，嵌入256KB高速Flash存储器，它采用3级流水线技术，同时进行取指、译码和执行，而且能够并行处理指令，提高CPU的运行速度。由于它的尺寸非常小，功耗极低，抗干扰能力强，适用于各种工业控制。2个32位定时计数器、6路PWM输出和47个通用I/0口，所以特别适用于对环境要求较低的工业控制和小型智能机器人系统。因此选用LPC2129为主控制器，可以获得设计结构简单、性能稳定的智能机器人控制系统。无线通信接口设计系统采用迅通公司生产的PTR2000无线通信数据收发模块。电路接口如图2所示。该模块基于NORDIC公司生产的射频器件nRF401开发，其特点是：①有两个频道可供选择，工作速率高达20Kb/s;②接收发射合一，适合双工和单工通信，因而通信方式比较灵活；③体积小，所需外围元件少，接口电路简单，因此特别适合机器人小型化要求；④可直接接单片机串口模块，控制简单；⑤抗干扰能力强；⑥功耗小，通信稳定。超声波测距传感器设计与实现两路超声波传感器用以控制机器人避开障碍物，并预测机器人相对目的地距离，起导航作用，其接收部分与微控制器的捕获和定时管脚相连接。整个超声波检测系统由超声波发射、超声波接收和单片机控制等部分组成。发射部分由高频振荡器、功率放大器及超声波换能器组成。经功率放大器放大后，通过超声波换能器发射超声波。图5给出由数字集成电路构成的超声波振荡电路，振荡器产生的高频电压信号通过电容C2隔除掉了信号中的直流量并给超声波换能器MA40S2S.其工作过程：U1A和UlB产生与超声波频率相对应的高频电压信号，该信号通过反向器U1C变为标准方波信号，再经功率放大，C2隔除直流信号后加在超声波换能器MA40S2S进行超声波发射。如果超声波换能器长时间加直流电压，会使其特性明显变差，因此一般对交流电压进行隔除直流处理。U2A为74ALS00与非门，control_port（控制端口）引脚为控制口，当control_port为高电平时，超声波换能器发射超声波信号。图6示出为超声波接收电路。超声波接收换能器采用MA40S2R,对换能器接收到的信号采用集成运算放大器LM324进行信号放大，经过三级放大后，通过电压比较器LM339将正弦信号转换为TTL脉冲信号。INT_Port与单片机中断管脚相连，当接收到中断信号后，单片机立即进入中断并对超声波信号进行处理和判断。光电检测模块设计设计光电检测模块，使机器人能够检测地面上的白色引导线。光电检测电路主要包括发射部分和接收部分，其原理如图3所示。发射部分的波形调制采用了频率调制方法。由于发光二极管的响应速度快，其工作频率可达几兆赫兹或十几兆赫兹，而检测系统的调制频率在几十至几百千赫兹范围之内，因此能够满足要求。光源驱动主要负责将调制波形放大到足够的功率去驱动光源发光。光源采用红外发光二极管，工作频率较高，适合波形为方波的调制光发射。接收部分采用光敏二极管接收调制光线，将光信号转变为电信号。这种电信号通常较微弱，需进行滤波和放大后才能进行处理。调制信号的放大采用交流放大形式，可以将调制光信号与背景光信号分离开来，为信号处理提供方便。调制信号处理部分对放大后的信号进行识别，判断被检测对象的特性。因此，该模块的本质是将“交流”的、有用的调制光信号从“直流”的、无用的背景光信号中分离出来，从而达到抗干扰的目的。

以单片机MSP430F149为主控芯片，设计出一款高精度、高集成度、超低功耗的智能火灾安防报警系统。以环境温度、烟雾浓度作为判断火灾的依据，完成了对火灾的预警。主要由单片机控制模块、时钟模块、烟雾浓度测量模块、DS18B20温度测量模块、声光报警模块、1602液晶显示模块和电源构成。并且该系统以MSP430F149为下位机，完成数据采集、预处理以及对现场装置的控制，以PC机为上位机，完成各种复杂的数据处理和对单片机的控制。设计的智能火灾报警系统具有较高的可靠性、稳定性、准确度高，对不同类型的火灾都具有较高的灵敏度，达到了降低误报率的目的。温度测量模块设计设计中采用支持“一线总线”接口、抗干扰性强、外部电路简单、精确度高的DS18B20温度传感器对温度的实时测量。其中，DS18B20管脚2即DQ接在MSP430F149的P2.0管脚，如图所示。图温度测量声光报警模块设计蜂鸣器在微处理器判断为火灾时发出报警指示音。由于单片机的I/O口驱动能力有限，选用PNP型晶体管2N5401组成晶体管驱动电路来驱动压电式蜂鸣器。图声光报警模块图1602液晶显示模块设计在液晶模块上显示时间、测量温度、烟雾浓度等参数，以便我们更加方便的读出目前温度值、烟雾浓度值。图1602液晶显示模块图本设计采用MSP430F149作为下位机，PC机作为上位机，通过RS-232将数据传输到PC机上，我们可以更加方便的监测各个测量参数。电路图如下：图串口通信电路时钟模块设计DS1302是DALLAS公司推出的涓流充电时钟芯片内含有一个实时时钟/日历和31字节静态RAM通过简单的串行接口与单片机进行通信实时时钟/日历电路提供秒、分、时、日、日期、月、年的信息每月的天数和闰年的天数可自动调整时钟操作可通过AM/PM指示决定采用24或12小时格式。DS1302与单片机之间能简单地采用同步串行的方式进行通信仅需用到三个口线RES复位、I/O数据线、SCLK串行时钟。图时钟电路烟雾浓度测量模块设计本系统决定采用NIS-09C型离烟雾探测器，它是NEMOTO公司专为检测烟雾而精心设计的新型探测器。内部使用了微量的放射性物质镅241,传感器本身被金属制电极所覆盖，放射性物质不会泄露。NIS-09C属于低功耗、灵敏度高的探测器，适用于火灾报警系统中。火灾是一种在时间和空间上失去控制的燃烧所造成的灾害，由此引发的重大安全事故比比皆是，对人类生命财产和社会安全构成了极大的威胁。由此可见，对火灾进行准确、及时、有效地报警显得愈来愈重要，这是防火减灾的重要研究课题之一。该系统提高对火灾探测的快速性、准确性和对环境的适应能力，有效降低火灾误报的概率，提高了灵敏度和整个系统的智能化程度。点评分析：该系统以单片机MSP430F149为核心，以环境温度、烟雾浓度作为判断火灾的依据，完成了对火灾的预警。主要由单片机控制模块、时钟模块、烟雾浓度测量模块、DS18B20温度测量模块、声光报警模块、1602液晶显示模块和电源构成。MSP430F149是一种16位的单片机，它具有集成度高，外围设备丰富、超低功耗等优点，在工业中有着广泛的应用。内部集成有8路12位A/D转换器、片内看门狗定时器、一个硬件乘法器以及48个I/O引脚。当然，除了MSP430系列外还有很多处理器可供安防设计用，还望能与各位读者多交流。

本文基于三星公司的S3C2410为控制中心，设计一种汽车视频监控系统。系统主要由S3C2410处理器、USB摄像头、触摸显示屏组成，阐述了系统硬件设计的基本工作原理，平台定制和摄像头图像监控防盗程序的设计流程。采用摄像头对图像数据进行采集，触摸显示屏对视频图像进行存储和处理，达到防盗的目的。

智能车又称为无人驾驶汽车，属于轮式移动机器人的一种，是一个集环境感知、路径规划、自动驾驶等多功能于一体的综合系统。智能汽车技术将许多领域联系在一起，如计算机科学、人工智能、图像处理、模式识别和控制理论等。智能汽车与一般所说的自动驾驶有所不同，它更多指的是利用GPS和智能公路技术实现的汽车自动驾驶。这种汽车不需要人去驾驶，因为它装有相当于人的“眼睛”、“大脑”和“脚”的电视摄像机、电子计算机和自动操纵系统之类的装置，这些置都装有非常复杂的电脑程序，所以这种汽车能和人一样会“思考”、“判断”、“行走”,可以自动启动、加速、刹车，可以自动绕过地面障碍物在复杂多变的情况下，能随机应变，自动选择最佳方案，指挥汽车正常、顺利地行驶。电路系统是智能汽车硬件系统的核心，对于本硬件电路系统而言，稳定性是需要优先保证的性能指标，毕竟跑完全程才是取得成绩的前提。在此基础上，还应当综合考虑智能汽车的动力性、重心及电路板的紧凑性等其他指标。电机驱动模块电机驱动模块为智能汽车的行驶提供动力，它的性能直接影响到后轮电机的控制性能，包括加速、减速与制动等性能。本文采用MOSFET驱动芯片加全桥驱动方案，只需合理的选择MOSFET驱动芯片和功率MOSFET以保证性能即可。电路图如图6所示。舵机驱动模块舵机负责智能汽车的转向，舵机模块能否稳定工作直接影响到智能汽车在赛道上高速行驶时的稳定性以及转向时的灵敏度和精确度。舵机工作原理为：舵盘角位由单片机发出的PWM控制信号的脉宽决定，舵机内部电路通过反馈控制调节舵盘角位。由于自身即为角度闭环控制，而且性能较好，故系统中就不必考虑外加舵机闭环。舵机驱动模块电路如图7所示。舵机驱动模块同样属于功率部分，用6N137光耦进行信号隔离。智能车辆是一个涉及多领域的复杂的综合系统，要达到实用的目的，还要进一步深入下研究去，还有许多工作要做。在硬件上还需要解决因摄像头自身精度的差异或其因外部因素丢失数据导致影响智能车正常运行的问题，增强抗干扰能力;在软件上，还需要进一步优化算法，控制系统是智能汽车的核心内容，针对智能汽车的功能需求，对智能汽车控制系统关键模块进行了研究，设计的各模块被应用于“飞思卡尔”智能汽车中，文中各图对智能汽车的研究具有启发作用。

FPGA是什么？FPGA（FieldProgrammableGateArray）是在PAL、GAL等可编程器件的基础上进一步发展的产物。它是作为专用集成电路（ASIC）领域中的一种半定制电路而出现的，既解决了定制电路的不足，又克服了原有可编程器件门电路数有限的缺点。FPGA设计不是简单的芯片研究，主要是利用FPGA的模式进行其他行业产品的设计。与ASIC不同，FPGA在通信行业的应用比较广泛。通过对全球FPGA产品市场以及相关供应商的分析，结合当前我国的实际情况以及国内领先的FPGA产品可以发现相关技术在未来的发展方向，对我国科技水平的全面提高具有非常重要的推动作用。工作原理FPGA采用了逻辑单元阵列LCA（LogicCellArray）这样一个概念，内部包括可配置逻辑模块CLB（ConfigurableLogicBlock）、输入输出模块IOB（InputOutputBlock）和内部连线（Interconnect）三个部分。现场可编程门阵列（FPGA）是可编程器件，与传统逻辑电路和门阵列（如PAL，GAL及CPLD器件）相比，FPGA具有不同的结构。FPGA利用小型查找表（16×1RAM）来实现组合逻辑，每个查找表连接到一个D触发器的输入端，触发器再来驱动其他逻辑电路或驱动I/O，由此构成了既可实现组合逻辑功能又可实现时序逻辑功能的基本逻辑单元模块，这些模块间利用金属连线互相连接或连接到I/O模块。FPGA的逻辑是通过向内部静态存储单元加载编程数据来实现的，存储在存储器单元中的值决定了逻辑单元的逻辑功能以及各模块之间或模块与I/O间的联接方式，并最终决定了FPGA所能实现的功能，FPGA允许无限次的编程。单片机是什么？单片机（Single-ChipMicrocomputer）是一种集成电路芯片，是采用超大规模集成电路技术把具有数据处理能力的中央处理器CPU、随机存储器RAM、只读存储器ROM、多种I/O口和中断系统、定时器/计数器等功能（可能还包括显示驱动电路、脉宽调制电路、模拟多路转换器、A/D转换器等电路）集成到一块硅片上构成的一个小而完善的微型计算机系统，在工业控制领域广泛应用。从上世纪80年代，由当时的4位、8位单片机，发展到现在的300M的高速单片机。单片机又称单片微控制器，它不是完成某一个逻辑功能的芯片，而是把一个计算机系统集成到一个芯片上。相当于一个微型的计算机，和计算机相比，单片机只缺少了I/O设备。概括的讲：一块芯片就成了一台计算机。它的体积小、质量轻、价格便宜、为学习、应用和开发提供了便利条件。同时，学习使用单片机是了解计算机原理与结构的最佳选择。单片机的使用领域已十分广泛，如智能仪表、实时工控、通讯设备、导航系统、家用电器等。从二十世纪九十年代开始，单片机技术就已经发展起来，随着时代的进步与科技的发展，目前该技术的实践应用日渐成熟，单片机被广泛应用于各个领域。现如今，人们越来越重视单片机在智能电子技术方面的开发和应用，单片机的发展进入到新的时期，无论是自动测量还是智能仪表的实践，都能看到单片机技术的身影。当前工业发展进程中，电子行业属于新兴产业，工业生产中人们将电子信息技术成功运用，让电子信息技术与单片机技术相融合，有效提高了单片机应用效果。作为计算机技术中的一个分支，单片机技术在电子产品领域的应用，丰富了电子产品的功能，也为智能化电子设备的开发和应用提供了新的出路，实现了智能化电子设备的创新与发展。单片机也被称为单片微控器，属于一种集成式电路芯片。在单片机中主要包含CPU、只读存储器ROM和随机存储器RAM等，多样化数据采集与控制系统能够让单片机完成各项复杂的运算，无论是对运算符号进行控制，还是对系统下达运算指令都能通过单片机完成。由此可见，单片机凭借着强大的数据处理技术和计算功能可以在智能电子设备中充分应用。简单地说，单片机就是一块芯片，这块芯片组成了一个系统，通过集成电路技术的应用，将数据运算与处理能力集成到芯片中，实现对数据的高速化处理。它们之间的区别是什么？1、结构上的区别单片机是一种微处理器，类似于电脑CPU的，它一般采用的是哈佛总线结构，或者冯诺依曼结构，对单片机的编程很大程度上要考虑到它的结构和各个寄存器的作用，单片机用途比较广，一般用在控制流水线上，还有日常你看得到的东西上！FPGA它的结构是查找表结构，其程序不用去太考虑芯片的结构，要注意的是时序上问题，它的结构比较复杂，功能也很强大，一般应用在通信领域等比较高端的场合，目前在国内FPGA还算是一个新兴的行业，当然它的价格也要比单片机贵得多！单片机是一个微控制器，通过加载模块软件来实现某种功能，单片机是成型的芯片;FPGA是用来设计芯片的芯片。2、速度上的区别FPGA由于是硬件电路，运行速度直接取决于晶振速度，系统稳定，特别适合高速接口电路。单片机由于是单线程，哪怕是常用的M3系列流水线也是单线程执行，程序语句需要等待单片机周期才能执行。一文看懂fpga和单片机的区别3、本质区别FPGA和单片机的区别，本质上是软件和硬件的区别，FPGA更偏向于硬件电路，而单片机更偏于软件。单片机设计属软件范畴;它的硬件（单片机芯片）是固定的，通过软件编程语言描述软件指令在硬件芯片上的执行;FPGA设计属硬件范畴，它的硬件（FPGA）是可编程的，是一个通过硬件描述语言在FPGA芯片上自定义集成电路的过程;4、应用上的区别应用上，差别更大。MCU最终所有的指令在一个MCU中都是顺序执行的，而FPGA由于是逻辑单元，很容易做到并行执行。5、入门难易程度单片机比FPGA简单些，价格也低一些。要做PID算法控制的用单片机可以，STM32F4系列已经到300M+跑PID完全足够，如果是跑嵌入式的话可以上ARM芯片。涉及通信、图像等高速部分可以采用单FPGA模块。

指纹识别是生物特征识别的一种，它利用指纹特征的唯一性和终身不变性对个人身份进行认证，具有极高的安全性和易用性。全球移动通信系统GSM具有覆盖面广、成本低费用便宜、无噪声污染、不受地区和线路限制等优点，利用GSM网络作为无线传输网络，以短消息的方式将汽车报警信息发送给车主，恰好能够克服上述3类报警器的缺点，解决了汽车防盗系统与车主之间的通信问题，进而达到报警的目的。报警通信模块的软件设计，是要实现单片机控制TC35i模块发送报警短消息，即通过单片机串口向TC35i模块写入不同的AT指令，从而实现发送报警短消息的功能。AT指令是GSM模块的底层指令，用来控制GSM模块进行无线通信。GSM的AT指令集，是由诺基亚、爱立信、摩托罗拉和惠普等厂家共同为GSM系统研制的，其中包含了对短消息的控制。图2TC35i模块的外围硬件电路图