电工电子基本知识

目录

1 同步计数器&异步异步计数器 .................................................................................................... 2

2 关于BM3109 ................................................................................................................................ 2

3 DSP ................................................................................................................................................. 2

4 IC .................................................................................................................................................... 2

5 PCI协议 ......................................................................................................................................... 2

6 CPU ................................................................................................................................................. 2

7 GPIO ............................................................................................................................................... 2

8 Watchdog ....................................................................................................................................... 3

9 DB9 ................................................................................................................................................. 3

10 模拟开关..................................................................................................................................... 3

11 封装 ............................................................................................................................................ 3

12 I2C总线 ....................................................................................................................................... 3

13 DSU ............................................................................................................................................... 4

14 收发器 ........................................................................................................................................ 4

15 天线 ............................................................................................................................................ 4

16 IMU ............................................................................................................................................... 4

17 边界扫描..................................................................................................................................... 4

18 CPLD ............................................................................................................................................. 5

CPLD与FPGA的区别 ............................................................................................................... 5

19 TCP/IP ........................................................................................................................................... 6

20 IP核 ............................................................................................................................................. 6

21 集成开发环境 ............................................................................................................................. 6

22 晶振 ............................................................................................................................................ 7

23 中断 ............................................................................................................................................ 7

24 寄存器 ........................................................................................................................................ 7

25 串口 ............................................................................................................................................ 7

26 波特率 调制速率 比特率 ....................................................................................................... 8

27 中断 ............................................................................................................................................ 9

RS-422 ............................................................................................................................................... 9

1 同步计数器&异步异步计数器

在同步计数器中,各个触发器受统一的时钟脉冲控制,所有触发器的状态是同步的,而在异步计数器中,有的触发器直接受输入计数脉冲的控制,有的则是把其他触发器的输出做时钟脉冲,因此所有触发器状态的改变是异步的。

2 关于BM3109

BM3109是SOC(system on chip 片上系统)和FPGA(Field-Programmable Gate Array 现场可编程门列)。

3 DSP

数字信号处理 digital signal processor

4 IC

集成电路 integrated circuit

5 PCI协议 外设互联标准 实际应用中简称为PCI(Peripheral Component Interconnect),是一种连接电子计算机主板和外部设备的总线标准。一般PCI设备可分为以下两种形式:直接布放在主板上的集成电路,在 PCI 规范中称作“平面设备”(planar device);或者安装在插槽上的扩展卡。

6 CPU 中央处理器(CPU,Central Processing Unit)是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心和控制核心。主要包括运算器(ALU,Arithmetic and Logic Unit)和控制器(CU,Control Unit)两大部件。此外,还包括若干个寄存器和高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线。它与内部存储器和输入/输出设备合称为电子计算机三大核心部件。

7 GPIO

General Purpose Input Output (通用输入/输出)简称为GPIO,或总线扩展器,利用工业标准I2C、SMBus或SPI接口简化了I/O口的扩展。当微控制器或芯片组没有足够的I/O端口,或当系统需要采用远端串行通信或控制时,GPIO产品能够提供额外的控制和监视功能。

8 Watchdog

在由单片机构成的微型计算机系统中,由于单片机的工作常常会受到来自外界电磁场的干扰,造成程序的跑飞,而陷入死循环,程序的正常运行被打断,由单片机控制的系统无法继续工作,会造成整个系统的陷入停滞状态,发生不可预料的后果,所以出于对单片机运行状态进行实时监测的考虑,便产生了一种专门用于监测单片机程序运行状态的芯片,俗称

10 模拟开关

英文名Analog switches;主要是完成信号链路中的信号切换功能。采用MOS管的开关方式实现了对信号链路关断或者打开;由于其功能类似于开关,而用模拟器件的特性实现,成为模拟开关。

11 封装

1、在程序上,隐藏对象的属性和实现细节,仅对外公开接口,控制在程序中属性的读和修改的访问级别;将抽象得到的数据和行为(或功能)相结合,形成一个有机的整体,也就是将数据与操作数据的源代码进行有机的结合,形成“类”,其中数据和函数都是类的成员。

2、在电子上,指把硅片上的电路管脚,用导线接引到外部接头处,以便与其它器件连接。封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。

12 I2C总线

I2C(Inter-Integrated Circuit)总线是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线,用于连接微控制器及其外围设备。是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。它是同步通信的一种特殊形式,具有接口线少,控制方式简单,器件封装形式小,通信速率较高等优点。

13 DSU DSU (Data Service Unit)数据服务单元 数据服务单元:指的是用于数字传输中的一种设备,它能够把DTE(Data terminal equipment (DTE) 数据传输中一端或另一端的设备,PC即或终端。)设备上的物理层接口适配到T1或者E1等通信设施上 。数据业务单元也负责信号计时等功能,它通常与CSU(信道业务单元)一起提及,称作CSU/DSU。

14 收发器

收发器是信号转换的一种装置,通常是指光纤收发器。 光纤收发器的出现,将双绞线电信号和光信号进行相互转换,确保了数据包在两个网络间顺畅传输,同时它将网络的传输距离极限从铜线的100米扩展到100公里(单模光纤)。

15 天线 天线(英语:antenna)是一种变换器,它把传输线上传播的导行波,变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波,或者进行相反的变换。在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统,凡是利用电磁波来传递信息的,都依靠天线来进行工作。此外,在用电磁波传送能量方面,非信号的能量辐射也需要天线。一般天线都具有可逆性,即同一副天线既可用作发射天线,也可用作接收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。这就是天线的互易定理。

16 IMU

Inertial Measurement Unit 惯性测量单元

17 边界扫描

边扫描测试是在20世纪80年代中期为解决PCB物理访问问题的JTAG接口发展起来的,这样的问题是新的封装技术导致电路板装配日益拥挤所产生的。边界扫描在芯片级层次上嵌入测试电路,以形成全面的电路板级测试协议。利用边界扫描--自1990年以来的行业标准IEEE 1149.1--您甚至能够对最复杂的装配进行测试、调试和在系统设备编程,并且诊断出硬件问题。

边界扫描的优先:

通过提供对扫描链的IO的访问,可以消除或极大地减少对电路板上物理测试点的需要,这就会显著节约成本,因为电路板布局更简单、测试夹具更廉价、电路中的测试系统耗时更少、标准接口的使用增加、上市时间更快。除了可以进行电路板测试之外,边界扫描允许在PCB贴片之后,在电路板上对几乎所有类型的CPLD和闪存进行编程,无论尺寸或封装类型

如何。在系统编程可通过降低设备处理、简化库存管理和在电路板生产线上集成编程步骤来节约成本并提高产量。

边界扫描原理:

IEEE 1149.1 标准规定了一个四线串行接口(第五条线是可选的),该接口称作测试访问端口(TAP),用于访问复杂的集成电路(IC),例如微处理器、DSP、ASIC和CPLD。除了TAP之外,混合IC也包含移位寄存器和状态机,以执行边界扫描功能。在TDI(测试数据输入)引线上输入到芯片中的数据存储在指令寄存器中或一个数据寄存器中。串行数据从TDO(测试数据输出)引线上离开芯片。边界扫描逻辑由TCK(测试时钟)上的信号计时,而且TMS(测试模式选择)信号驱动TAP控制器的状态。TRST(测试重置)是可选项。在PCB上可串行互连多个可兼容扫描功能的IC,形成一个或多个扫描链,每一个链都由其自己的TAP。每一个扫描链提供电气访问,从串行TAP接口到作为链的一部分的每一个IC上的每一个引线。在正常的操作过程中,IC执行其预定功能,就好像边界扫描电路不存在。但是,当为了进行测试或在系统编程而激活设备的扫描逻辑时,数据可以传送到IC中,并且使用串行接口从IC中读取出来。这样数据可以用来激活设备核心,将信号从设备引线发送到PCB上,读出PCB的输入引线并读出设备输出。

18 CPLD CPLD(Complex Programmable Logic Device)复杂可编程逻辑器件,是从PAL和GAL器件发展出来的器件,相对而言规模大,结构复杂,属于大规模集成电路范围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台,用原理图、硬件描述语言等方法,生成相应的目标文件,通过下载电缆(“在系统”编程)将代码传送到目标芯片中,实现设计的数字系统。

CPLD与FPGA的区别 FPGA与CPLD的辨别和分类主要是根据其结构特点和工作原理。通常的分类方法是:

将以乘积项结构方式构成逻辑行为的器件称为CPLD,如Lattice的ispLSI系列、Xilinx的XC9500系列、Altera的MAX7000S系列和Lattice(原Vantis)的Mach系列等。

将以查表法结构方式构成逻辑行为的器件称为FPGA,如Xilinx的SPARTAN系列、Altera的FLEX10K或ACEX1K系列等。

尽管FPGA和CPLD都是可编程ASIC器件,有很多共同特点,但由于CPLD和FPGA结构上的差异,具有各自的特点:

①CPLD更适合完成各种算法和组合逻辑,FPGA更适合于完成时序逻辑。换句话说,FPGA更适合于触发器丰富的结构,而CPLD更适合于触发器有限而乘积项丰富的结构。

②CPLD的连续式布线结构决定了它的时序延迟是均匀的和可预测的,而FPGA的分段式布线结构决定了其延迟的不可预测性。

③在编程上FPGA比CPLD具有更大的灵活性。CPLD通过修改具有固定内连电路的逻辑功能来编程,FPGA主要通过改变内部连线的布线来编程;FP GA可在逻辑门下编程,而CPLD是在逻辑块下编程。

④FPGA的集成度比CPLD高,具有更复杂的布线结构和逻辑实现。

⑤CPLD比FPGA使用起来更方便。CPLD的编程采用E2PROM或FASTFLASH技术,无需外部存储器芯片,使用简单。而FPGA的编程信息需存放在外部存储器上,使用方法复杂。 ⑥CPLD的速度比FPGA快,并且具有较大的时间可预测性。这是由于FPGA是门级编程,并且CLB之间采用分布式互联,而CPLD是逻辑块级编程,并且其逻辑块之间的互联是集总式的。

⑦在编程方式上,CPLD主要是基于E2PROM或FLASH存储器编程,编程次数可达1万次,优点是系统断电时编程信息也不丢失。cpld又可分为在编程器上编程和在系统编程两类。FPGA大部分是基于SRAM编程,编程信息在系统断电时丢失,每次上电时,需从器件外部将编程数据重新写入SRAM中。其优点是可以编程任意次,可在工作中快速编程,从而实现板级和系统级的动态配置。

⑧CPLD保密性好,FPGA保密性差。

⑨一般情况下,CPLD的功耗要比FPGA大,且集成度越高越明显。

19 TCP/IP

Transmission Control Protocol/Internet Protocol的简写,中译名为传输控制协议/因特网互联协议,又名网络通讯协议,是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础,由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网,以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构,每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。通俗而言:TCP负责发现传输的问题,一有问题就发出信号,要求重新传输,直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一台电脑规定一个地址。

20 IP核

IP(Intelligent Property)核是具有知识产权核的集成电路芯核总称,是经过反复验证过的、具有特定功能的宏模块,与芯片制造工艺无关,可以移植到不同的半导体工艺中。到了SOC阶段,IP核设计已成为ASIC电路设计公司和FPGA提供商的重要任务,也是其实力体现。对于FPGA开发软件,其提供的IP核越丰富,用户的设计就越方便,其市场占用率就越高。目前,IP核已经变成系统设计的基本单元,并作为独立设计成果被交换、转让和销售。

从IP核的提供方式上,通常将其分为软核、硬核和固核这3类。从完成IP核所花费的成本来讲,硬核代价最大;从使用灵活性来讲,软核的可复用使用性最高。

21 集成开发环境

集成开发环境(IDE,Integrated Development Environment )是用于提供程序开发环境的应

用程序,一般包括代码编辑器、编译器、调试器和图形用户界面工具。集成了代码编写功能、分析功能、编译功能、调试功能等一体化的开发软件服务套。所有具备这一特性的软件或者软件套(组)都可以叫集成开发环境。如微软的Visual Studio系列,Borland的C++ Builder、Delphi系列等。该程序可以独立运行,也可以和其它程序并用。IDE多被用于开发HTML应用软件。例如,许多人在设计网站时使用IDE(如HomeSite、DreamWeaver等),因为很多项任务会自动生成。

22 晶振 器件,它的基本构成大致是:从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片,石英晶体谐振器,简称为石英晶体或晶体、晶振[1];而在封装内部添加IC组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。其产品一般用金属外壳封装,也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。 23 中断 中断:指当出现需要时,CPU暂时停止当前程序的执行转而执行处理新情况的程序和执行过程。即在程序运行过程中,系统出现了一个必须由CPU立即处理的情况,此时,CPU暂时中止程序的执行转而处理这个新的情况的过程就叫做中断。

24 寄存器 寄存器是中央处理器内的组成部分。寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件,它们可用来暂存指令、数据和地址。在中央处理器的控制部件中,包含的寄存器有指令寄存器(IR)和程序计数器(PC)。在中央处理器的算术及逻辑部件中,包含的寄存器有累加器(ACC)。

寄存器通常都用来意指由一个指令之输出或输入可以直接索引到的暂存器群组。更适当的是称他们为“架构寄存器”。

25 串口 串行接口简称串口,也称串行通信接口(通常指COM接口),是采用串行通信方式的扩展接口。

串行接口 (Serial Interface) 是指数据一位一位地顺序传送,其特点是通信线路简单,只要一对传输线就可以实现双向通信(可以直接利用电话线作为传输线),从而大大降低了成本,特别适用于远距离通信,但传送速度较慢。

串行接口

一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。串行通讯的特点是:数据位的传送,按位顺序进行,最少只需一根传输线即可完成;成本低但传送速度慢。串行通讯

的距离可以从几米到几千米;根据信息的传送方向,串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。

串口通信的两种最基本的方式:同步串行通信方式和异步串行通信方式。

同步串行是指SPI(Serial Peripheral interface)的缩写,顾名思义就是串行外围设备接口。SPI总线系统是一种同步串行外设接口,它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息,TRM450是SPI接口。

异步串行是指UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter),通用异步接收/发送。UART是一个并行输入成为串行输出的芯片,通常集成在主板上。UART包含TTL电平的串口和RS232电平的串口。 TTL电平是3.3V的,而RS232是负逻辑电平,它定义+5~+12V为低电平,而-12~-5V为高电平,MDS2710、MDS SD4、EL805等是RS232接口,EL806有TTL接口。 串行接口按电气标准及协议来分包括RS-232-C、RS-422、RS485等。RS-232-C、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定,不涉及接插件、电缆或协议。

RS-232

也称标准串口,最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”。传统的RS-232-C接口标准有22根线,采用标准25芯D型插头座(DB25),后来使用简化为9芯D型插座(DB9),现在应用中25芯插头座已很少采用。

RS-232采取不平衡传输方式,即所谓单端通讯。由于其发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右,所以其共模抑制能力差,再加上双绞线上的分布电容,其传送距离最大为约15米,最高速率为20kb/s。RS-232是为点对点(即只用一对收、发设备)通讯而设计的,其驱动器负载为3~7kΩ。所以RS-232适合本地设备之间的通信。

26 波特率 调制速率 比特率

在电子通信领域,波特率(Baud rate)即码元速率(调制速率,指的是信号被调制以后在单位时间内的变化,即单位时间内载波参数变化的次数,一般调制速率大于波特率,比如曼侧斯特编码)。它是对符号传输速率的一种度量,1波特即指每秒传输1二进制代码的位数。 单位“波特”本身就已经是代表每秒的调制数,以“波特每秒”(Baud per second)为单位是一种常见的错误。

调制速率,指的是信号被调制以后在单位时间内的变化,即单位时间内载波参数变化的次数。它是对符号传输速率的一种度量,1波特即指每秒传输1个符号。波特率(Baud rate)一般小于等于调制速率。

模拟线路信号的速率,以波形每秒的振荡数来衡量。如果数据不压缩,波特率等于每秒钟传输的数据位数,如果数据进行了压缩,那么每秒钟传输的数据位数通常大于调制速率,使得交换使用波特和比特/秒偶尔会产生错误。

在信息传输通道中,携带数据信息的信号单元叫码元,每秒钟通过信道传输的码元数称为码元传输速率,简称波特率。波特率是指数据信号对载波的调制速率,它用单位时间内载波调制状态改变的次数来表示(也就是每秒调制的符号数),其单位是波特(Baud,symbol/s)。波特率是传输通道频宽的指标。

每秒钟通过信道传输的信息量称为位传输速率,也就是每秒钟传送的二进制位数,简称比特率。比特率表示有效数据的传输速率,用b/s 、bit/s、比特/秒,读作:比特每秒。 波特率与比特率的关系:

比特率=波特率*单个调制状态对应的二进制位数

例如假设数据传送速率为120符号/秒(symbol/s)(也就是波特率为120Baud),又假设每一个符号为8位(bit),则其传送的比特率为(120symbol/s) * (8bit/symbol)=960bps..比特率

在数字信道中,比特率是数字信号的传输速率,它用单位时间内传输的二进制代码的有效位(bit)数来表示,其单位为每秒比特数bit/s(bps)、每秒千比特数(Kbps)或每秒兆比特数(Mbps)来表示(此处K和M分别为1000和1000000,而不是涉及计算机存储器容量时的1024和1048576)。

27 中断

不同的计算机其硬件结构和软件指令是不完全相同的,因此,中断系统也是不相同的。计算机的中断系统能够加强CPU对多任务事件的处理能力。中断机制是现代计算机系统中的基础设施之一,它在系统中起着通信网络作用,以协调系统对各种外部事件的响应和处理。中断是实现多道程序设计的必要条件。 中断是CPU对系统发生的某个事件作出的一种反应。 引起中断的事件称为中断源。中断源向CPU提出处理的请求称为中断请求。发生中断时被打断程序的暂停点称为断点。CPU暂停现行程序而转为响应中断请求的过程称为中断响应。处理中断源的程序称为中断处理程序。CPU执行有关的中断处理程序称为中断处理。而返回断点的过程称为中断返回。中断的实现实行软件和硬件综合完成,硬件部分叫做硬件装置,软件部分称为软件处理程序。

当CPU收到中断请求后,能根据具体情况决定是否响应中断,如果CPU没有更急、更重要的工作,则在执行完当前指令后响应这一中断请求。CPU中断响应过程如下:首先,将断点处的PC值(即下一条应执行指令的地址)推入堆栈保留下来,这称为保护断点,由硬件自动执行。然后,将有关的寄存器内容和标志位状态推入堆栈保留下来,这称为保护现场,由用户自己编程完成。保护断点和现场后即可执行中断服务程序,执行完毕,CPU由中断服务程序返回主程序,中断返回过程如下:首先恢复原保留寄存器的内容和标志位的状态,这称为恢复现场,由用户编程完成。然后,再加返回指令RETI,RETI指令的功能是恢复PC值,使CPU返回断点,这称为恢复断点。恢复现场和断点后,CPU将继续执行原主程序,中断响应过程到此为止。中断后,中断后会进入中断服务程序.

28 RS-422

RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”,它定义了接口电路的特性。实际上还有一根信号地线,共5根线。由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力,故允许在相同传输线上连接多个接收节点,最多可接256个节点。即一个主设备

(Master),其余为从设备(Slave),从设备之间不能通信,所以RS-422支持点对多的双向通信。接收器输入阻抗为4k,故发端最大负载能力是10×4k+100Ω(终接电阻)。

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1 同步计数器&异步异步计数器 .................................................................................................... 2

2 关于BM3109 ................................................................................................................................ 2

3 DSP ................................................................................................................................................. 2

4 IC .................................................................................................................................................... 2

5 PCI协议 ......................................................................................................................................... 2

6 CPU ................................................................................................................................................. 2

7 GPIO ............................................................................................................................................... 2

8 Watchdog ....................................................................................................................................... 3

9 DB9 ................................................................................................................................................. 3

10 模拟开关..................................................................................................................................... 3

11 封装 ............................................................................................................................................ 3

12 I2C总线 ....................................................................................................................................... 3

13 DSU ............................................................................................................................................... 4

14 收发器 ........................................................................................................................................ 4

15 天线 ............................................................................................................................................ 4

16 IMU ............................................................................................................................................... 4

17 边界扫描..................................................................................................................................... 4

18 CPLD ............................................................................................................................................. 5

CPLD与FPGA的区别 ............................................................................................................... 5

19 TCP/IP ........................................................................................................................................... 6

20 IP核 ............................................................................................................................................. 6

21 集成开发环境 ............................................................................................................................. 6

22 晶振 ............................................................................................................................................ 7

23 中断 ............................................................................................................................................ 7

24 寄存器 ........................................................................................................................................ 7

25 串口 ............................................................................................................................................ 7

26 波特率 调制速率 比特率 ....................................................................................................... 8

27 中断 ............................................................................................................................................ 9

RS-422 ............................................................................................................................................... 9

1 同步计数器&异步异步计数器

在同步计数器中,各个触发器受统一的时钟脉冲控制,所有触发器的状态是同步的,而在异步计数器中,有的触发器直接受输入计数脉冲的控制,有的则是把其他触发器的输出做时钟脉冲,因此所有触发器状态的改变是异步的。

2 关于BM3109

BM3109是SOC(system on chip 片上系统)和FPGA(Field-Programmable Gate Array 现场可编程门列)。

3 DSP

数字信号处理 digital signal processor

4 IC

集成电路 integrated circuit

5 PCI协议 外设互联标准 实际应用中简称为PCI(Peripheral Component Interconnect),是一种连接电子计算机主板和外部设备的总线标准。一般PCI设备可分为以下两种形式:直接布放在主板上的集成电路,在 PCI 规范中称作“平面设备”(planar device);或者安装在插槽上的扩展卡。

6 CPU 中央处理器(CPU,Central Processing Unit)是一块超大规模的集成电路,是一台计算机的运算核心和控制核心。主要包括运算器(ALU,Arithmetic and Logic Unit)和控制器(CU,Control Unit)两大部件。此外,还包括若干个寄存器和高速缓冲存储器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线。它与内部存储器和输入/输出设备合称为电子计算机三大核心部件。

7 GPIO

General Purpose Input Output (通用输入/输出)简称为GPIO,或总线扩展器,利用工业标准I2C、SMBus或SPI接口简化了I/O口的扩展。当微控制器或芯片组没有足够的I/O端口,或当系统需要采用远端串行通信或控制时,GPIO产品能够提供额外的控制和监视功能。

8 Watchdog

在由单片机构成的微型计算机系统中,由于单片机的工作常常会受到来自外界电磁场的干扰,造成程序的跑飞,而陷入死循环,程序的正常运行被打断,由单片机控制的系统无法继续工作,会造成整个系统的陷入停滞状态,发生不可预料的后果,所以出于对单片机运行状态进行实时监测的考虑,便产生了一种专门用于监测单片机程序运行状态的芯片,俗称

10 模拟开关

英文名Analog switches;主要是完成信号链路中的信号切换功能。采用MOS管的开关方式实现了对信号链路关断或者打开;由于其功能类似于开关,而用模拟器件的特性实现,成为模拟开关。

11 封装

1、在程序上,隐藏对象的属性和实现细节,仅对外公开接口,控制在程序中属性的读和修改的访问级别;将抽象得到的数据和行为(或功能)相结合,形成一个有机的整体,也就是将数据与操作数据的源代码进行有机的结合,形成“类”,其中数据和函数都是类的成员。

2、在电子上,指把硅片上的电路管脚,用导线接引到外部接头处,以便与其它器件连接。封装形式是指安装半导体集成电路芯片用的外壳。

12 I2C总线

I2C(Inter-Integrated Circuit)总线是由PHILIPS公司开发的两线式串行总线,用于连接微控制器及其外围设备。是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准。它是同步通信的一种特殊形式,具有接口线少,控制方式简单,器件封装形式小,通信速率较高等优点。

13 DSU DSU (Data Service Unit)数据服务单元 数据服务单元:指的是用于数字传输中的一种设备,它能够把DTE(Data terminal equipment (DTE) 数据传输中一端或另一端的设备,PC即或终端。)设备上的物理层接口适配到T1或者E1等通信设施上 。数据业务单元也负责信号计时等功能,它通常与CSU(信道业务单元)一起提及,称作CSU/DSU。

14 收发器

收发器是信号转换的一种装置,通常是指光纤收发器。 光纤收发器的出现,将双绞线电信号和光信号进行相互转换,确保了数据包在两个网络间顺畅传输,同时它将网络的传输距离极限从铜线的100米扩展到100公里(单模光纤)。

15 天线 天线(英语:antenna)是一种变换器,它把传输线上传播的导行波,变换成在无界媒介(通常是自由空间)中传播的电磁波,或者进行相反的变换。在无线电设备中用来发射或接收电磁波的部件。无线电通信、广播、电视、雷达、导航、电子对抗、遥感、射电天文等工程系统,凡是利用电磁波来传递信息的,都依靠天线来进行工作。此外,在用电磁波传送能量方面,非信号的能量辐射也需要天线。一般天线都具有可逆性,即同一副天线既可用作发射天线,也可用作接收天线。同一天线作为发射或接收的基本特性参数是相同的。这就是天线的互易定理。

16 IMU

Inertial Measurement Unit 惯性测量单元

17 边界扫描

边扫描测试是在20世纪80年代中期为解决PCB物理访问问题的JTAG接口发展起来的,这样的问题是新的封装技术导致电路板装配日益拥挤所产生的。边界扫描在芯片级层次上嵌入测试电路,以形成全面的电路板级测试协议。利用边界扫描--自1990年以来的行业标准IEEE 1149.1--您甚至能够对最复杂的装配进行测试、调试和在系统设备编程,并且诊断出硬件问题。

边界扫描的优先:

通过提供对扫描链的IO的访问,可以消除或极大地减少对电路板上物理测试点的需要,这就会显著节约成本,因为电路板布局更简单、测试夹具更廉价、电路中的测试系统耗时更少、标准接口的使用增加、上市时间更快。除了可以进行电路板测试之外,边界扫描允许在PCB贴片之后,在电路板上对几乎所有类型的CPLD和闪存进行编程,无论尺寸或封装类型

如何。在系统编程可通过降低设备处理、简化库存管理和在电路板生产线上集成编程步骤来节约成本并提高产量。

边界扫描原理:

IEEE 1149.1 标准规定了一个四线串行接口(第五条线是可选的),该接口称作测试访问端口(TAP),用于访问复杂的集成电路(IC),例如微处理器、DSP、ASIC和CPLD。除了TAP之外,混合IC也包含移位寄存器和状态机,以执行边界扫描功能。在TDI(测试数据输入)引线上输入到芯片中的数据存储在指令寄存器中或一个数据寄存器中。串行数据从TDO(测试数据输出)引线上离开芯片。边界扫描逻辑由TCK(测试时钟)上的信号计时,而且TMS(测试模式选择)信号驱动TAP控制器的状态。TRST(测试重置)是可选项。在PCB上可串行互连多个可兼容扫描功能的IC,形成一个或多个扫描链,每一个链都由其自己的TAP。每一个扫描链提供电气访问,从串行TAP接口到作为链的一部分的每一个IC上的每一个引线。在正常的操作过程中,IC执行其预定功能,就好像边界扫描电路不存在。但是,当为了进行测试或在系统编程而激活设备的扫描逻辑时,数据可以传送到IC中,并且使用串行接口从IC中读取出来。这样数据可以用来激活设备核心,将信号从设备引线发送到PCB上,读出PCB的输入引线并读出设备输出。

18 CPLD CPLD(Complex Programmable Logic Device)复杂可编程逻辑器件,是从PAL和GAL器件发展出来的器件,相对而言规模大,结构复杂,属于大规模集成电路范围。是一种用户根据各自需要而自行构造逻辑功能的数字集成电路。其基本设计方法是借助集成开发软件平台,用原理图、硬件描述语言等方法,生成相应的目标文件,通过下载电缆(“在系统”编程)将代码传送到目标芯片中,实现设计的数字系统。

CPLD与FPGA的区别 FPGA与CPLD的辨别和分类主要是根据其结构特点和工作原理。通常的分类方法是:

将以乘积项结构方式构成逻辑行为的器件称为CPLD,如Lattice的ispLSI系列、Xilinx的XC9500系列、Altera的MAX7000S系列和Lattice(原Vantis)的Mach系列等。

将以查表法结构方式构成逻辑行为的器件称为FPGA,如Xilinx的SPARTAN系列、Altera的FLEX10K或ACEX1K系列等。

尽管FPGA和CPLD都是可编程ASIC器件,有很多共同特点,但由于CPLD和FPGA结构上的差异,具有各自的特点:

①CPLD更适合完成各种算法和组合逻辑,FPGA更适合于完成时序逻辑。换句话说,FPGA更适合于触发器丰富的结构,而CPLD更适合于触发器有限而乘积项丰富的结构。

②CPLD的连续式布线结构决定了它的时序延迟是均匀的和可预测的,而FPGA的分段式布线结构决定了其延迟的不可预测性。

③在编程上FPGA比CPLD具有更大的灵活性。CPLD通过修改具有固定内连电路的逻辑功能来编程,FPGA主要通过改变内部连线的布线来编程;FP GA可在逻辑门下编程,而CPLD是在逻辑块下编程。

④FPGA的集成度比CPLD高,具有更复杂的布线结构和逻辑实现。

⑤CPLD比FPGA使用起来更方便。CPLD的编程采用E2PROM或FASTFLASH技术,无需外部存储器芯片,使用简单。而FPGA的编程信息需存放在外部存储器上,使用方法复杂。 ⑥CPLD的速度比FPGA快,并且具有较大的时间可预测性。这是由于FPGA是门级编程,并且CLB之间采用分布式互联,而CPLD是逻辑块级编程,并且其逻辑块之间的互联是集总式的。

⑦在编程方式上,CPLD主要是基于E2PROM或FLASH存储器编程,编程次数可达1万次,优点是系统断电时编程信息也不丢失。cpld又可分为在编程器上编程和在系统编程两类。FPGA大部分是基于SRAM编程,编程信息在系统断电时丢失,每次上电时,需从器件外部将编程数据重新写入SRAM中。其优点是可以编程任意次,可在工作中快速编程,从而实现板级和系统级的动态配置。

⑧CPLD保密性好,FPGA保密性差。

⑨一般情况下,CPLD的功耗要比FPGA大,且集成度越高越明显。

19 TCP/IP

Transmission Control Protocol/Internet Protocol的简写,中译名为传输控制协议/因特网互联协议,又名网络通讯协议,是Internet最基本的协议、Internet国际互联网络的基础,由网络层的IP协议和传输层的TCP协议组成。TCP/IP 定义了电子设备如何连入因特网,以及数据如何在它们之间传输的标准。协议采用了4层的层级结构,每一层都呼叫它的下一层所提供的协议来完成自己的需求。通俗而言:TCP负责发现传输的问题,一有问题就发出信号,要求重新传输,直到所有数据安全正确地传输到目的地。而IP是给因特网的每一台电脑规定一个地址。

20 IP核

IP(Intelligent Property)核是具有知识产权核的集成电路芯核总称,是经过反复验证过的、具有特定功能的宏模块,与芯片制造工艺无关,可以移植到不同的半导体工艺中。到了SOC阶段,IP核设计已成为ASIC电路设计公司和FPGA提供商的重要任务,也是其实力体现。对于FPGA开发软件,其提供的IP核越丰富,用户的设计就越方便,其市场占用率就越高。目前,IP核已经变成系统设计的基本单元,并作为独立设计成果被交换、转让和销售。

从IP核的提供方式上,通常将其分为软核、硬核和固核这3类。从完成IP核所花费的成本来讲,硬核代价最大;从使用灵活性来讲,软核的可复用使用性最高。

21 集成开发环境

集成开发环境(IDE,Integrated Development Environment )是用于提供程序开发环境的应

用程序,一般包括代码编辑器、编译器、调试器和图形用户界面工具。集成了代码编写功能、分析功能、编译功能、调试功能等一体化的开发软件服务套。所有具备这一特性的软件或者软件套(组)都可以叫集成开发环境。如微软的Visual Studio系列,Borland的C++ Builder、Delphi系列等。该程序可以独立运行,也可以和其它程序并用。IDE多被用于开发HTML应用软件。例如,许多人在设计网站时使用IDE(如HomeSite、DreamWeaver等),因为很多项任务会自动生成。

22 晶振 器件,它的基本构成大致是:从一块石英晶体上按一定方位角切下薄片(简称为晶片,石英晶体谐振器,简称为石英晶体或晶体、晶振[1];而在封装内部添加IC组成振荡电路的晶体元件称为晶体振荡器。其产品一般用金属外壳封装,也有用玻璃壳、陶瓷或塑料封装的。 23 中断 中断:指当出现需要时,CPU暂时停止当前程序的执行转而执行处理新情况的程序和执行过程。即在程序运行过程中,系统出现了一个必须由CPU立即处理的情况,此时,CPU暂时中止程序的执行转而处理这个新的情况的过程就叫做中断。

24 寄存器 寄存器是中央处理器内的组成部分。寄存器是有限存贮容量的高速存贮部件,它们可用来暂存指令、数据和地址。在中央处理器的控制部件中,包含的寄存器有指令寄存器(IR)和程序计数器(PC)。在中央处理器的算术及逻辑部件中,包含的寄存器有累加器(ACC)。

寄存器通常都用来意指由一个指令之输出或输入可以直接索引到的暂存器群组。更适当的是称他们为“架构寄存器”。

25 串口 串行接口简称串口,也称串行通信接口(通常指COM接口),是采用串行通信方式的扩展接口。

串行接口 (Serial Interface) 是指数据一位一位地顺序传送,其特点是通信线路简单,只要一对传输线就可以实现双向通信(可以直接利用电话线作为传输线),从而大大降低了成本,特别适用于远距离通信,但传送速度较慢。

串行接口

一条信息的各位数据被逐位按顺序传送的通讯方式称为串行通讯。串行通讯的特点是:数据位的传送,按位顺序进行,最少只需一根传输线即可完成;成本低但传送速度慢。串行通讯

的距离可以从几米到几千米;根据信息的传送方向,串行通讯可以进一步分为单工、半双工和全双工三种。

串口通信的两种最基本的方式:同步串行通信方式和异步串行通信方式。

同步串行是指SPI(Serial Peripheral interface)的缩写,顾名思义就是串行外围设备接口。SPI总线系统是一种同步串行外设接口,它可以使MCU与各种外围设备以串行方式进行通信以交换信息,TRM450是SPI接口。

异步串行是指UART(Universal Asynchronous Receiver/Transmitter),通用异步接收/发送。UART是一个并行输入成为串行输出的芯片,通常集成在主板上。UART包含TTL电平的串口和RS232电平的串口。 TTL电平是3.3V的,而RS232是负逻辑电平,它定义+5~+12V为低电平,而-12~-5V为高电平,MDS2710、MDS SD4、EL805等是RS232接口,EL806有TTL接口。 串行接口按电气标准及协议来分包括RS-232-C、RS-422、RS485等。RS-232-C、RS-422与RS-485标准只对接口的电气特性做出规定,不涉及接插件、电缆或协议。

RS-232

也称标准串口,最常用的一种串行通讯接口。它是在1970年由美国电子工业协会(EIA)联合贝尔系统、调制解调器厂家及计算机终端生产厂家共同制定的用于串行通讯的标准。它的全名是“数据终端设备(DTE)和数据通讯设备(DCE)之间串行二进制数据交换接口技术标准”。传统的RS-232-C接口标准有22根线,采用标准25芯D型插头座(DB25),后来使用简化为9芯D型插座(DB9),现在应用中25芯插头座已很少采用。

RS-232采取不平衡传输方式,即所谓单端通讯。由于其发送电平与接收电平的差仅为2V至3V左右,所以其共模抑制能力差,再加上双绞线上的分布电容,其传送距离最大为约15米,最高速率为20kb/s。RS-232是为点对点(即只用一对收、发设备)通讯而设计的,其驱动器负载为3~7kΩ。所以RS-232适合本地设备之间的通信。

26 波特率 调制速率 比特率

在电子通信领域,波特率(Baud rate)即码元速率(调制速率,指的是信号被调制以后在单位时间内的变化,即单位时间内载波参数变化的次数,一般调制速率大于波特率,比如曼侧斯特编码)。它是对符号传输速率的一种度量,1波特即指每秒传输1二进制代码的位数。 单位“波特”本身就已经是代表每秒的调制数,以“波特每秒”(Baud per second)为单位是一种常见的错误。

调制速率,指的是信号被调制以后在单位时间内的变化,即单位时间内载波参数变化的次数。它是对符号传输速率的一种度量,1波特即指每秒传输1个符号。波特率(Baud rate)一般小于等于调制速率。

模拟线路信号的速率,以波形每秒的振荡数来衡量。如果数据不压缩,波特率等于每秒钟传输的数据位数,如果数据进行了压缩,那么每秒钟传输的数据位数通常大于调制速率,使得交换使用波特和比特/秒偶尔会产生错误。

在信息传输通道中,携带数据信息的信号单元叫码元,每秒钟通过信道传输的码元数称为码元传输速率,简称波特率。波特率是指数据信号对载波的调制速率,它用单位时间内载波调制状态改变的次数来表示(也就是每秒调制的符号数),其单位是波特(Baud,symbol/s)。波特率是传输通道频宽的指标。

每秒钟通过信道传输的信息量称为位传输速率,也就是每秒钟传送的二进制位数,简称比特率。比特率表示有效数据的传输速率,用b/s 、bit/s、比特/秒,读作:比特每秒。 波特率与比特率的关系:

比特率=波特率*单个调制状态对应的二进制位数

例如假设数据传送速率为120符号/秒(symbol/s)(也就是波特率为120Baud),又假设每一个符号为8位(bit),则其传送的比特率为(120symbol/s) * (8bit/symbol)=960bps..比特率

在数字信道中,比特率是数字信号的传输速率,它用单位时间内传输的二进制代码的有效位(bit)数来表示,其单位为每秒比特数bit/s(bps)、每秒千比特数(Kbps)或每秒兆比特数(Mbps)来表示(此处K和M分别为1000和1000000,而不是涉及计算机存储器容量时的1024和1048576)。

27 中断

不同的计算机其硬件结构和软件指令是不完全相同的,因此,中断系统也是不相同的。计算机的中断系统能够加强CPU对多任务事件的处理能力。中断机制是现代计算机系统中的基础设施之一,它在系统中起着通信网络作用,以协调系统对各种外部事件的响应和处理。中断是实现多道程序设计的必要条件。 中断是CPU对系统发生的某个事件作出的一种反应。 引起中断的事件称为中断源。中断源向CPU提出处理的请求称为中断请求。发生中断时被打断程序的暂停点称为断点。CPU暂停现行程序而转为响应中断请求的过程称为中断响应。处理中断源的程序称为中断处理程序。CPU执行有关的中断处理程序称为中断处理。而返回断点的过程称为中断返回。中断的实现实行软件和硬件综合完成,硬件部分叫做硬件装置,软件部分称为软件处理程序。

当CPU收到中断请求后,能根据具体情况决定是否响应中断,如果CPU没有更急、更重要的工作,则在执行完当前指令后响应这一中断请求。CPU中断响应过程如下:首先,将断点处的PC值(即下一条应执行指令的地址)推入堆栈保留下来,这称为保护断点,由硬件自动执行。然后,将有关的寄存器内容和标志位状态推入堆栈保留下来,这称为保护现场,由用户自己编程完成。保护断点和现场后即可执行中断服务程序,执行完毕,CPU由中断服务程序返回主程序,中断返回过程如下:首先恢复原保留寄存器的内容和标志位的状态,这称为恢复现场,由用户编程完成。然后,再加返回指令RETI,RETI指令的功能是恢复PC值,使CPU返回断点,这称为恢复断点。恢复现场和断点后,CPU将继续执行原主程序,中断响应过程到此为止。中断后,中断后会进入中断服务程序.

28 RS-422

RS-422标准全称是“平衡电压数字接口电路的电气特性”,它定义了接口电路的特性。实际上还有一根信号地线,共5根线。由于接收器采用高输入阻抗和发送驱动器比RS232更强的驱动能力,故允许在相同传输线上连接多个接收节点,最多可接256个节点。即一个主设备

(Master),其余为从设备(Slave),从设备之间不能通信,所以RS-422支持点对多的双向通信。接收器输入阻抗为4k,故发端最大负载能力是10×4k+100Ω(终接电阻)。


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