• 重磅!制程工艺变天,“纳米数字游戏”里的“猫腻”要被终结了!

    一直以来,制程节点都是衡量工艺演进的重要数字。一串看似无规律的数字,实际上背后隐含的是摩尔定律所划分的晶体管栅极最小线宽。 但摩尔定律每两年翻一番速度之下,早在1997年栅极长度和半截距就不再与这种节点名称匹配。更何况行业已逼近1nm的极限,行业需要更加科学和更加精密的表述形式。 日前,英特尔CEO帕特·基辛格(Pat Gelsinger)重磅宣布公司有史以来最为详细的制程技术路线图,不仅宣布在2024年进入埃米(Angstrom)时代,还宣布了将以更加科学先进的方式度量制程节点。除此之外,与之相关的突破性架构和技术以及未来的规划逐一被披露。 制程节点进入埃米时代 在制程节点方面,帕特·基辛格宣布将会以每瓦性能作为关键指标来衡量工艺节点的演进,这是因为对于半导体产品来说,PPA(performance,power and area,性能、功耗、面积)是非常重要的指标。 按照目前的进度来说,英特尔在去年架构日正式宣布10nmSuperFin,并在后续新品中使用。展望后续,将会以全新的方式命名。 Intel10nmSuperFin:这项技术是在2020年架构日正式宣布的,同年7月在TigerLake中使用;后续2021年至强IceLake和AgilexFPGA新产品中也已开始使用。 彼时英特尔宣布的SuperFin技术,是一项媲美制程节点转换的技术。SuperFin其实是两种技术的叠加,即Super MIM(Metal-Insulator-Metal)电容器+增强型FinFET晶体。从参数上来看,增强型FinFET拥有M0和M1处关键层0.51倍的密度缩放、单元更小晶体密度更高、通孔电阻降低2倍、最低的两个金属层提高5-10倍电迁移。 Intel 7:英特尔此前称之为10nmEnhanced SuperFin,即对SuperFin技术继续打磨。Intel 7将会亮相的产品包括2021年面向客户端的Alder Lake以及2022年第一季度面向数据中心的Sapphire Rapids。 据介绍,通过对FinFET晶体管优化,每瓦性能对比此前发布的10nmSuperFin提升约10% - 15%。优化方面包括更高应变性能、更低电阻的材料、新型高密度蚀刻技术、流线型结构,以及更高的金属堆栈实现布线优化。而在本次宣布中英特尔彻底删除掉“nm”,改为综合PPA评定的每瓦性能。 Intel 4:英特尔此前称之为Intel 7nm。Intel 4将于2022年下半年投产,2023年出货,产品包括面向客户端的Meteor Lake和面向数据中心的Granite Rapids。 需要注意的是,Intel 4是首个完全采用EUV光刻技术的英特尔FinFET节点,EUV采用高度复杂的透镜和反射镜光学系统,将13.5nm波长的光对焦,从而在硅片上刻印极微小的图样。相较于之前使用波长为193nm的光源(DUV)的技术,这是巨大的进步。与Intel 7相比Intel 4的每瓦性能提高了约20%。 Intel 3:Intel 3继续受益于FinFET技术,Intel 3将于2023年下半年开始生产相关产品。 这是一个比通常的标准全节点改进水平更高的晶体管性能提升。Intel 3将实现更高密度、更高性能的库;提高了内在驱动电流;通过减少通孔电阻,优化了互连金属堆栈;与Intel 4相比,Intel 3在更多工序中增加了EUV的使用。较之Intel 4,Intel 3将在每瓦性能上实现约18%的提升。 Intel 20A:PowerVia和RibbonFET这两项突破性技术正式开启了埃米时代,Intel 20A预计将在2024年推出。所谓Intel 20A中的“A”代指埃米,1埃米Angstrom =10^-10,1埃米=10纳米。 根据介绍,PowerVia是英特尔独有、业界首个背面电能传输网络,它消除晶圆正面的供电布线需求,优化信号布线,同时减少下垂和降低干扰。RibbonFET是英特尔对于GAA晶体管的实现,是公司自2011年率先推出FinFET以来的首个全新晶体管架构,提供更快的晶体管开关速度,同时以更小的占用空间实现与多鳍结构相同的驱动电流。 Intel 18A:这仅仅是一种前瞻性说法,未来英特尔将会继续提升RibbonFET,Intel 18A是面向2025年及更远的未来的。此时,行业将继续向更小的埃米提升。 需要特别注意的是,英特尔还将会定义、构建和部署下一代High-NA EUV,并有望率先获得业界第一台High-NA EUV光刻机。英特尔正与ASML密切合作,确保这一行业突破性技术取得成功,超越当前一代EUV。 围绕晶体管结构转变的制程节点 通过观察路线图,实际上Intel制定的发展路线是围绕晶体管结构进行转变的。在步入埃米时代Intel 20A之前,FinFET(Field-effect transistor)工艺仍然拥有极大的优化空间,在步入埃米时代后直接转向GAA(Gate-All-Around)的RibbonFET。此前台积电也曾表示,决定仍让3nm制程维持FinFET架构。 根据公开资料显示,时下先进制程技术方面,使用的均为FinFET(Field-effect transistor)技术,7nm是FinFET的物理极限,但得益于深紫外(DUV)和极紫外(EUV),制程得以突破7nm、5nm。因此,不难看出Intel的想法与行业是一致的,在Intel 4时候完全引入EUV光刻技术,继续让FinFET结构发扬光大。 当然,英特尔的FinFET与行业不同之处在于叠加了Super MIM(Metal-Insulator-Metal)电容器,变为SuperFin技术。该技术由一类新型的“高K”( Hi-K)电介质材料实现,该材料可以堆叠在厚度仅为几埃厚的超薄层中,从而形成重复的“超晶格”结构。 这是一项行业内领先的技术,领先于其他芯片制造商的现有能力。 通过这样的叠加和对FinFET结构的继续优化,可以支撑制程节点转换到等效2nm节点。但FinFET毕竟有极限,在制程到达埃米级别之时,英特尔选择的也是GAA结构。学术界普遍认为GAA是3nm/2nm之后晶体管的路,厂商也有类似GAAFET的发布。 英特尔将自己实现的GAA称之为RibbonFET,这是一种将栅极包裹在源极和漏极的工艺。而从此时开始,Intel也将会引入更高精度的EUV技术,称之为High-NA EUV,帮助实现埃米级别的提升。值得一提的是,High NA EUV光刻机可谓是炙手可热的产品,其目标是将制程推进到1nm以下,而传言中该光刻机成本甚至超过一架飞机,大约3亿美元。 为什么英特尔执意要把数字放到埃米级别?从英特尔CEO的话中我们可以窥探一二,帕特·基辛格说:“摩尔定律仍在持续生效。对于未来十年走向超越‘1nm’节点的创新,英特尔有着一条清晰的路径。我想说,在穷尽元素周期表之前,摩尔定律都不会失效,英特尔将持续利用硅的神奇力量不断推进创新。” 英特尔既是摩尔定律的发源地,也是忠实的执行者。按照摩尔定律原本的划分方式2nm到1nm之间实质上还是拥有很大的发掘空间,而到1nm之后行业也需要一种全新的划分方式来定义制程节点。此前,行业一直在广泛讨论硅极限的1nm之后的世界,英特尔则直接给出答案——埃米。 “纳米数字游戏”或被终结 英特尔将制程节点变为每瓦性能的测量方式实际上也是有过先例的。在笔者看来,这种度量方式更加客观,更能让行业进行客观的性能对比。 另外,笔者认为,这种转变也是为了此前帕特·基辛格宣布的IDM 2.0的推进做准备。IDM 2.0中,英特尔不仅要开放代工业务,也将引入外部代工,以全新的制程节点测量方式能够方便客户进行横向对比。 资料显示,2017年英特尔引入了晶体管每平方毫米以及SRAM单元尺寸作为客观的对比指标,台积电7nm为90 MTr/mm2,而英特尔的10nm为100 MTr/mm2,这也就能解释为什么业界一直传言英特尔的10nm和7nm性能相当。 此前,笔者也曾撰文评论过行业存在的“纳米数字游戏”现象。虽然制程节点在发明之初,代指的还是栅极长度,但其实从1997年开始,栅极长度和半节距与过程节点名称不再相匹配,之后的制程节点实际意义上不再与之相关。 代工厂在晶体管密度增加很少情况下,仍然会为自己制程工艺命名新名,但实际上并没有位于摩尔定律曲线的正确位置。 台积电营销负责人Godfrey Cheng其实曾经也亲口承认,从0.35微米开始,工艺数字代表的就不再是物理尺度,而7nm/N7只是一种行业标准化的属于而已,此后还会有N5等说法。同时,他表示也确实需要寻找一种新的语言来对工艺节点进行描述。 笔者认为,英特尔在率先使用这种度量方式之后,能够有效敦促行业形成标准规范。诚然,英特尔并没有强制要求行业进行统一度量,但英特尔仍然是以开放的态度愿意将这种规则分享于外界,让摩尔定律得以在正确的道路上发展。 封装影响下的摩尔定律 当然,不容忽视的是,封装技术正在成为摩尔定律的新拐点。一直以来,英特尔都将制程和封装放在一起,此次也有全新的封装技术被披露。 2.5D封装方面,英特尔宣布下一代Sapphire Rapids服务器 CPU将成为采用EMIB(嵌入式多芯片互连桥接)批量出货的首个英特尔®至强®数据中心产品。根据解释,这是业界首次通过EMIB将两个光罩尺寸的器件连接在一起,最终让器件性能和单片处理器是一样的。另外,英特尔还宣告了下一代EMIB的凸点间距将从55微米缩短至45微米。 3D封装方面,Foveros将会开创下一代FoverosOmni技术以及对Foveros Omni的补充技术Foveros Direct。Foveros Omni之前名为ODI(Omni-Directional Interconnect),Foveros Direct之前名为Hybrid Bonding技术。当然本次宣布并不只是名字的统一,相关技术也将会持续推进。 从技术角度来看,Foveros Omni允许裸片分解,将基于不同晶圆制程节点的多个顶片与多个基片混合搭配,通过高性能3D堆叠技术为裸片到裸片的互连和模块化设计提供了无限制的灵活性。Foveros Direct则实现了向直接铜对铜键合的转变,可以实现低电阻互连,并使得从晶圆制成到封装开始,两者之间的界限不再那么截然。 封装虽然和摩尔定律没有直接关联,但却又影响着摩尔定律的发展。这是因为封装能够减少芯片间的凸点间距,增大凸点密度。整体的密度越大,实际上也代表着单位面积上晶体管数量越密。英特尔一直洞察到这种关系,所以在此前宣布的六大支柱中是“制程&封装”这种合并的关系。 总结 除了技术上的宣发,英特尔宣布了两个重磅的合作消息:AWS将成为首个采用英特尔代工服务(IFS)先进封装解决方案的客户,高通将成为采用Intel 20A先进制程工艺的客户。 制程节点从逐渐偏离物理量约束,到逼近1nm极限,英特尔率先为行业铺垫了前路。除了制程节点,还要关注异构集成这一路径。据透露,未来英特尔会在每个节点上公布工艺是如何整合的,这超出现在行业命名方法之外,这也是未来整个行业也需要带进来的一个观念。 远望未来,制程和封装技术将继续飞扬。在穷尽元素周期表之前,摩尔定律都不会失效,探索之路依然长路漫漫。

    时间:2021-07-29 关键词: 英特尔 制程 摩尔定律

  • 英威腾新品上市 | Goodrive270系列风机水泵专用变频器

    时间:2021-07-29 关键词: 英威腾 风机水泵专用变频器

  • 中国移动OneOS亮相2021 国际 AIoT 生态发展大会,并荣膺NICT创新奖

    NICT创新奖由深圳市新一代信息与通信产业集群担任评奖委员会秘书长单位,提名领域覆盖了5G、AI、新型显示、IOT技术、方案、软件等。该奖项旨在表彰拥有国内领先,国际一流技术、国家发明专利,具备鲜明创新特色的企业。 “荣膺NICT创新奖是行业专家和产业人士对中国移动OneOS最好的认可和鼓励。”中移物联网信息技术中心总监孙靖提到,“OneOS作为物联网操作系统的‘新兵’,一直坚持开源开放的态度。我们将基于OOSP开源项目,不断丰富发展新技术、新能力,聚焦系统安全,致力于打造国内最安全、开发体验最好的物联网操作系统。” 助力构建智慧生活,“云-管-边-端”的整体协同 随着5G、云计算等新型基础设施的建设,物联网产业在未来5年内将继续保持高速增长,预计2025年国内物联网连接将突破80亿,市场规模将达到5.5万亿。如何支撑数百亿的设备联网和服务,需要整个产业链持续发展和创新。 “目前,中移物联网提供了“云-管-边-端”整体协同能力为庞大的物联网市场赋能”。在“助力构建智慧生活,共创端云融合新生态”的主题演讲中孙靖提到。在云端,中移物联网OneNet开放平台向下接入设备,向上承载应用,为用户提供一站式“设备-平台-应用”整体解决方案;在边缘侧,OneEdge是面向5G专网场景打造的边缘计算产品,通过提供“连接+计算+应用”一体化边缘计算服务,为客户带来低时延、高安全、高可靠的5G专网行业解决方案。 在端侧,中国移动OneOS实时操作系统遵循MISRA C设计,系统具备极高的安全性和伸缩性。OneOS支持跨芯片平台互联互通、端云融合,能很好地满足万物互联时代应用的需求。目前,OneOS已经在能源表计、智能穿戴、安防监控、家具家电、工业控制等领域进行了批量应用。 高安全、高可靠的实时操作系统OneOS 会上,孙靖向与会嘉宾介绍到,高安全、高可靠的实时操作系统OneOS具备如下主要特点: 1.高度的可裁剪性,适用于RAM空间4KB~1GB场景; 2.广泛的硬件支持,3+主流芯片架构(ARM、RISC-V、MIPS),20+芯片厂家(ST、恩智浦、华大、展锐、海思等),500+芯片型号; 3.独特的网端协同能力,与运营商网络密切协同,包括不限于5G切片、5G RCS等; 4.丰富的业务组件,可提供高级语言组件、GUI、高精度定位、音视频组件、无感配网等丰富组件; 5.全面彻底的安全设计,丰富的安全能力,完善的安全认证。 智慧化场景需要端到云整体安全设计,OneOS支持多种安全硬件载体,可以实现安全启动、安全升级、安全通信等功能。OneOS是符合IEC 61508 SIL3标准的操作系统,支持国际/国密加密算法的设备认证、通信链路加密服务,以及轻量级CA认证服务,利用硬件安全提供的密钥运算及密钥管理能力,为TLS,SSL, DTLS传输协议提供硬件级安全保护。 丰富组件,满足不同应用需求 中国移动OneOS具有丰富的组件基础能力:一、OTA组件,OneOS OTA组件支持差分升级,安全升级,同时能也支持资源受限设备的实时在线升级;二、配网方面,针对智慧家居设备激活联网率低的场景,OneOS提供无感配网组件,未配网设备可以主动向用户发起入网认证,极大地提高了用户配网的便捷性和设备联网率;三、OneOS GUI支持little VGL开源框架,客户也可以选择QT for MCU的闭源框架;四、音视频方面,针对智能穿戴、智能家居场景,提供离线、在线AI语音能力组件。同时也提供各种网络连接下的视频通话能力;五、在位置能力方面,OneOS支持UWB、5G基站融合定位等多种定位能力,具备较强的抗干扰能力,最优定位精度可达到厘米级。 除上述丰富的应用组件外,OneOS还提供高级语言组件,开发者可以使用高级语言开发应用,让更多非嵌入式开发人员可以用熟悉的语言操纵智能硬件,加速物联网应用生态繁荣。 聚焦行业应用,推动产业创新升级 实时、高安全、高可靠、易裁剪,以及丰富的应用组件让OneOS可以灵活应用于不同行业。在能源表计行业,针对设备升级、功耗敏感、数据安全等行业难题,OneOS可以提供远程差分升级能力。同时,深度定制的低功耗组件可减少80%的低功耗研发成本,完备的密钥管理、安全生产、安全传输能力,保障表计设备及数据安全。 在智能穿戴行业,针对采用RTOS的穿戴设备对比安卓设备,存在交互性体验差,可用服务少,运营衍生价值低等痛点。OneOS推出了穿戴Turnkey解决方案,除了提供端侧的穿戴基础组件如GUI,音视频等,还整合了穿戴特色应用包括视频通话、音频内容、AI语音助手、AI人脸识别等,穿戴厂商可依托配套的统一运营管理后台持续挖掘用户价值。 在智能家居行业,虽然许多智能家居设备已经进入了我们的生活,但是智能家居还是存在设备入网率低、互联互通性不足、体验革新力度不够等痛点。针对这些问题,OneOS 支持无感配网,OTA、5G消息等多种能力,并且通过底层协议实现跨设备功能协作,从交互、服务、应用等多个层面提升智能家居场景的用户体验。 最后,提及OneOS生态建设,孙靖从技术、网络、服务和渠道四个层面展示了OneOS全面赋能用户的支撑力度,借助OneOS全面开源、网络通信覆盖全和运营商渠道上的优势,OneOS将聚焦表计、穿戴、智能家居、工控等行业,联合主流芯片厂家、行业龙头企业,努力打造行业标杆案例,推动产业创新升级。

    时间:2021-07-29 关键词: 中国移动 AIoT OneOS

  • 揭秘半导体制造全流程(中篇)

    第四步:刻蚀 在晶圆上完成电路图的光刻后,就要用刻蚀工艺来去除任何多余的氧化膜且只留下半导体电路图。要做到这一点需要利用液体、气体或等离子体来去除选定的多余部分。 刻蚀的方法主要分为两种,取决于所使用的物质:使用特定的化学溶液进行化学反应来去除氧化膜的湿法刻蚀,以及使用气体或等离子体的干法刻蚀。 湿法刻蚀 使用化学溶液去除氧化膜的湿法刻蚀具有成本低、刻蚀速度快和生产率高的优势。然而,湿法刻蚀具有各向同性的特点,即其速度在任何方向上都是相同的。这会导致掩膜(或敏感膜)与刻蚀后的氧化膜不能完全对齐,因此很难处理非常精细的电路图。 干法刻蚀 干法刻蚀可分为三种不同类型。第一种为化学刻蚀,其使用的是刻蚀气体(主要是氟化氢)。和湿法刻蚀一样,这种方法也是各向同性的,这意味着它也不适合用于精细的刻蚀。 第二种方法是物理溅射,即用等离子体中的离子来撞击并去除多余的氧化层。作为一种各向异性的刻蚀方法,溅射刻蚀在水平和垂直方向的刻蚀速度是不同的,因此它的精细度也要超过化学刻蚀。但这种方法的缺点是刻蚀速度较慢,因为它完全依赖于离子碰撞引起的物理反应。   最后的第三种方法就是反应离子刻蚀(RIE)。RIE结合了前两种方法,即在利用等离子体进行电离物理刻蚀的同时,借助等离子体活化后产生的自由基进行化学刻蚀。除了刻蚀速度超过前两种方法以外,RIE可以利用离子各向异性的特性,实现高精细度图案的刻蚀。 如今干法刻蚀已经被广泛使用,以提高精细半导体电路的良率。保持全晶圆刻蚀的均匀性并提高刻蚀速度至关重要,当今最先进的干法刻蚀设备正在以更高的性能,支持最为先进的逻辑和存储芯片的生产。 针对不同的刻蚀应用,泛林集团提供多个刻蚀产品系列,包括用于深硅刻蚀的DSiE™系列和Syndion®系列、关键电介质刻蚀产品Flex®系列、用于导体刻蚀的Kiyo®系列、用于金属刻蚀的Versys® Metal系列。在行业领先的Kiyo和Flex工艺模块的基础上,泛林集团还于去年3月推出Sense.i®系列,其高性能表现能够满足前述生产过程所需的精确性和一致性要求,适合各种关键和半关键性刻蚀应用。 第五步:薄膜沉积 为了创建芯片内部的微型器件,我们需要不断地沉积一层层的薄膜并通过刻蚀去除掉其中多余的部分,另外还要添加一些材料将不同的器件分离开来。每个晶体管或存储单元就是通过上述过程一步步构建起来的。我们这里所说的“薄膜”是指厚度小于1微米(μm,百万分之一米)、无法通过普通机械加工方法制造出来的“膜”。将包含所需分子或原子单元的薄膜放到晶圆上的过程就是“沉积”。 要形成多层的半导体结构,我们需要先制造器件叠层,即在晶圆表面交替堆叠多层薄金属(导电)膜和介电(绝缘)膜,之后再通过重复刻蚀工艺去除多余部分并形成三维结构。可用于沉积过程的技术包括化学气相沉积 (CVD)、原子层沉积 (ALD) 和物理气相沉积 (PVD),采用这些技术的方法又可以分为干法和湿法沉积两种。 ①化学气相沉积 在化学气相沉积中,前驱气体会在反应腔发生化学反应并生成附着在晶圆表面的薄膜以及被抽出腔室的副产物。 等离子体增强化学气相沉积则需要借助等离子体产生反应气体。这种方法降低了反应温度,因此非常适合对温度敏感的结构。使用等离子体还可以减少沉积次数,往往可以带来更高质量的薄膜。 ②原子层沉积   原子层沉积通过每次只沉积几个原子层从而形成薄膜。该方法的关键在于循环按一定顺序进行的独立步骤并保持良好的控制。在晶圆表面涂覆前驱体是第一步,之后引入不同的气体与前驱体反应即可在晶圆表面形成所需的物质。 ③物理气相沉积  顾名思义,物理气相沉积是指通过物理手段形成薄膜。溅射就是一种物理气相沉积方法,其原理是通过氩等离子体的轰击让靶材的原子溅射出来并沉积在晶圆表面形成薄膜。 在某些情况下,可以通过紫外线热处理 (UVTP) 等技术对沉积膜进行处理并改善其性能。 泛林集团的沉积设备均具备出色的精度、性能和灵活性,包括适用于钨金属化工艺的ALTUS®系列、具有后薄膜沉积处理能力的SOLA®系列、高密度等离子体化学气相沉积SPEED®系列、采用先进ALD技术的Striker®系列以及VECTOR® PECVD系列等。 下一期,我们将为大家介绍半导体制造中的最后三个重要步骤——互连、测试和封装,敬请期待!

    时间:2021-07-29 关键词: 半导体

  • Silicon Labs宣布首席执行官继任计划,以推动无线技术持续强劲增长并满足更大规模市场需求

    中国,北京 – 2021年7月29日 – 致力于以安全、智能无线技术建立更互联世界的领导者Silicon Labs,昨日宣布,经董事会批准,公司将启动首席执行官(CEO)继任计划,现任Tyson Tuttle于2022年1月1日退休并将推举公司总裁Matt Johnson担任新的首席执行官。 “随着我们确立物联网(IoT)愿景、战略和路线图以及实现创纪录的财务业绩,我认为现在是最佳的时机来宣布公司的领导层继任计划。” Silicon Labs首席执行官Tyson Tuttle表示。“自2018年以来,Matt一直成功管理着我们的物联网业务,相信他可以推动公司的业务持续增长,不断创新我们领先的无线技术,并展现公司的价值观——其中最重要的就是‘做正确的事’。就我个人而言,我会将Silicon Labs所秉持的原则继续用于和家人、朋友及社区的交往中。” Tuttle先生在1997年作为第10号员工加入Silicon Labs,在2012年被任命为首席执行官之前,他曾担任过多个设计工程和产品管理职位,包括首席技术官(CTO)和首席运营官(COO)。他带领公司专注于物联网领域,使公司凭借无线专业知识成长为业界最受尊敬的市场领导者之一。在卸任首席执行官之后,Tuttle先生将继续担任公司技术顾问委员会的成员。 “在Tyson的领导下,Silicon Labs优秀的企业文化深受认同,并且成功开发了改善生活、改变行业、发展经济的技术。” Silicon Labs董事会主席Nav Sooch说道。“整个董事会对Tyson近25年来不可计量的贡献深表感谢。我们期待他与Matt的密切合作,并持续带领公司专注于强化我们在快速增长的全球物联网市场中的领导地位。” Matt Johnson于2018年加入Silicon Labs,担任高级副总裁兼物联网产品总经理,并于2021年4月晋升为总裁。在加入公司之前, Johnson先生曾在恩智浦半导体(NXP Semiconductors)、飞思卡尔半导体(Freescale Semiconductor)和仙童半导体(Fairchild Semiconductor)担任领导职务。 “Silicon Labs最具竞争力的优势就是我们的员工。” Matt Johnson表示。 “在推动内部和外部都实现平稳过渡之后,我期待在新的时代领导我们的全球团队,成为专注于安全、智能无线连接的领导者。我们的团队将一如既往地致力于支持我们2万多家全球客户打造连网设备,从而有效地解决能源、健康、基础设施、生产等领域的严峻挑战。”

    时间:2021-07-29 关键词: 半导体 无线技术 物联网

  • 贸泽电子宣布与Marktech Optoelectronics签订全球分销协议

    2021年7月29日 – 专注于引入新品的全球电子元器件授权分销商贸泽电子 (Mouser Electronics) 宣布与Marktech Optoelectronics签订全球分销协议。Marktech Optoelectronics是标准和定制光电子元件与组件的知名设计和制造商。签约后,贸泽将为客户提供Marktech Optoelectronics的一系列发射器和光电二极管,其应用范围包括夜视、安全设备、光纤和验钞等。 Marktech的短波红外 (SWIR) 发射器是材料和化学分析的理想解决方案,能在标准探测器不易看到的范围内提供高速光发射。SWIR发射器专为高功率应用而设计,其工作电流为20mA至350mA。SWIR发射器具有宽广的光束角和高可靠性,采用通孔和表面贴装封装,波长从1020nm到1720nm。 近红外发射器具有优异的光/机械轴对准性,是条码识读器、光纤以及光学开关和传感器等高精度应用的理想选择。近红外发射器的峰值发射波长范围为720nm至950nm,其应用领域包括农业、银行、医疗、 安保和通信行业。 Marktech的大功率SMD UV发射器结合了低热阻材料和先进的SMD设计,可提供超高功率输出。该发射器是紫外线固化、消毒、化学和生物分析,以及印刷、涂层和防伪检测的理想选择。大功率SMD UV发射器的峰值发射波长范围是275nm至385nm。

    时间:2021-07-29 关键词: 贸泽电子 光电二极管 短波红外

  • 东芝推出TXZ+TM族高级系列首批产品——面向电机控制的Arm® Cortex®-M4微控制器

    中国上海,2021年7月29日——东芝电子元件及存储装置株式会社(“东芝”)今日宣布,已开始量产M4K组12款面向电机控制的新产品,这也是TXZ+TM族高级系列的首批产品。东芝还将于2021年8月开始量产M4M组的其他10款产品。M4K组和M4M组微控制器都将以40纳米工艺生产,同属TXZ4A+系列。 上述产品使用搭载FPU的Arm Cortex-M4内核,运行频率高达160MHz,集成了电机控制电路A-PMD(高级可编程电机驱动器)、32位编码器A-ENC(高级编码器)和矢量引擎A-VE+(高级矢量引擎+)。 上述产品最多搭载三单元高速、高分辨率12位模数转换器,可以为交流电机、直流无刷电机和各种逆变器控制提供理想的解决方案。 M4K组集成UART、SPI和I2C通用通信接口,而M4M组还采用了CAN通信接口。两个产品组合均具备ROM、RAM、ADC和时钟自诊断功能,有助于客户通过IEC60730 Class B功能安全认证。两个产品组都实现了低电流消耗和高功能,同时能与现有的TXZTM族M4K(2)组保持良好的兼容性。 相关文档、附实际使用示例的示例软件、评估板和控制外围设备接口的驱动程序软件均随部件配套提供。为满足不同需求,我们还同全球Arm生态合作伙伴一道提供开发环境。 新产品的主要特性: - 搭载FPU的高性能Arm Cortex-M4内核,最大160MHz - 电机与变频器控制功能和通信接口 - IEC60730 class B功能安全自诊断功能 应用: - 面向消费家用电器和工业设备的电机控制 - 空调、洗衣机、通用变频器、电源调节器、机器人等 规格: *Arm和Cortex是Arm limited(或其子公司)在美国和/或其他国家地区的注册商标。 *TXZ+™是东芝元件及存储装置株式会社的商标。 *本文提及的公司名称、产品名称和服务名称可能是其各自公司的商标。 *本文档中的产品价格和规格、服务内容和联系方式等信息,在公告之日仍为最新信息,但如有变更,恕不另行通知。

    时间:2021-07-29 关键词: ARM 微控制器 东芝电子

  • 如何选择边缘AI设备

    边缘计算在当下是最受关注的技术趋势之一。随着这一趋势的热度高涨,也许您认为是时候投资智能边缘技术,并发展物联网网络了。但是,在您决定采购新兴边缘设备之前,让我们先讨论一下到底何为边缘计算、边缘计算的作用以及您的应用是否能够受益于边缘技术。边缘计算可以大幅提升物联网网络的灵活度、速度和智能化程度,然而边缘AI设备并不是应对智能网络应用所有挑战的灵丹妙药。在帮助您确定边缘技术是否适合您的应用之后,本文将探讨购买边缘AI设备时应注意的主要功能和注意事项。 何为边缘计算? 边缘计算将物联网带入了另一个阶段。在边缘处,原始数据能够实时转化为价值。通过在整个网络中重新分配数据处理工作,边缘计算使网络节点、端点和其他智能设备的重要性得以提升、管理得以完善。 边缘计算可以说是云计算的反面。云计算时,数据中心将集中处理从分布式网络流入的数据,并将运算结果传输回分布式网络,以触发操作或实现更改。然而,远距离传输大量数据需要考虑金钱和时间成本,以及功率消耗。 这正是边缘计算的用武之地:当功率、带宽和网络延迟问题至关重要时,边缘计算或是解决之道。应用集中式云计算时,数据在得到处理前可能需要传输数百公里,而边缘计算可以在抓取、创建或保存数据的同一网络边缘位置处理数据。这意味着边缘计算的处理延迟几乎可以忽略不计,对功耗和带宽的要求通常也会大幅降低。 当今边缘计算发展的主要推动力之一是半导体制造商,因为半导体的进步能够让芯片在不大幅增加功耗的情况下提高处理能力。位于边缘的处理器可以在不消耗更多功率的情况下,对所获取的数据进行更多处理。这样一来,更多的数据就可以留在边缘,而无需传输到核心。因此,边缘计算不仅可以降低系统总功耗,还能缩短响应时间并更好地保护数据隐私。 人工智能(AI)和机器学习(ML)等技术也受益于边缘计算:它们也需要在提高数据隐私安全性的同时降低数据获取成本,而这些都可以通过边缘处理来解决。传统上,AI和机器学习等技术需要海量资源才能运行,远非端点或智能设备通常可提供的量级。然而如今,硬件和软件的进步有可能把这些赋能技术嵌入到网络边缘更小型、资源更受限的设备中。 评估边缘AI 在选择能够执行边缘处理并运行AI算法或机器学习推理引擎的平台前,必须进行仔细评估。简单的传感器和执行器,甚至需要在物联网中应用的传感器和执行器,都可以通过较小的集成设备来实现。提高边缘执行处理量需要一个更强大的平台,并应用高度并行化的架构。这通常意味着需要使用图形处理器(GPU),但是如果平台过于强大,也会给网络边缘有限的资源带来负担。 此外,边缘设备从根本上来说是现实世界的一个接口,因此需要兼容一些如以太网、GPIO、CAN、串行和/或USB等常见接口技术,并支持如摄像头、键盘和显示器等外围设备。 与环境因素可控的数据中心相比,边缘环境可能截然不同:边缘设备可能会暴露在极端的温度、湿度、振动,甚至高原环境中。这些因素将影响设备选择及其包装或安装的方式。 还需考虑的另一重要方面是法规要求。任何使用射频(RF)进行通信的设备都会受到法规的管制,并且可能需要获得许可才能使用。某些平台能够“开箱即用”,但其他平台可能需要投入更多精力。平台一旦投入使用,就不太可能进行硬件升级,因此在设计平台时就应谨慎确定其处理能力、内存和存储,为将来的性能提升留出空间。 这其中就包括软件升级。与硬件不同,软件更新部署在设备不在现场的情况下也可实现。如今,这种无线更新(OTA)方式非常普遍,未来大多边缘设备都可能支持OTA更新。 要想选对解决方案,需要仔细评估以上所有要点,并符合应用的特定需求。设备是否需要处理视频数据或音频?它仅需要监测温度,还是也需要监测其他环境指标?它是否需要始终处于开启状态,还是会长时间休眠?它会被外部事件触发吗?上述大部分要求适用于部署在边缘的所有技术,但是随着客户对处理水平和产出的期望提高,需求清单也有必要随之扩展。 边缘计算的优势 从技术上讲,现在AI和机器学习可以被应用于边缘设备和智能节点中,这将带来重大的机遇。这意味着处理引擎不仅离数据源更近,而且可以利用所收集的数据,开展更多的工作。 边缘计算的优点着实不少。首先,它能够提高其使用数据的生产率或效率。其次,由于需要移动的数据较少,边缘计算能够简化网络架构。第三,它使设备与数据中心的邻近性变得不那么重要。如果数据中心位于城市中心并离执行任务的地点很近,那么最后一点似乎无足轻重,但是如果网络边缘位于如农场或水处理工厂等遥远的地点,边缘计算就会带来很大的不同。 数据在互联网上飞速移动。当得知自己的搜索结果可能绕了地球两圈才显示在屏幕上,多数人可能会感到惊讶,因为总耗时可能只有几分之一秒,这对我们来说只是弹指瞬间。但是,对组成互联、智能且通常是自主的传感器和执行器和其他智能设备而言,每秒钟都像一小时。 这种往返延迟是实时系统的制造商和开发者需要重视的问题。数据往返于数据中心的耗时并非无关紧要,也肯定不是瞬时的,而缩短延迟就是边缘计算的关键目标。边缘计算能够与5G等速度更快的网络整合。但需要注意的是,随着越来越多的设备上线,网络提速也将无法解决累积的网络延迟问题。 据预测,到2030年,可能有多达500亿互联设备在线。如果每一台设备都需要通往数据中心的宽带,网络将一直堵塞。如果每台设备的操作都需要等待数据从上一阶段到达才能进行,总延迟很快就会变得非常明显。因此,边缘计算是缓解网络堵塞的唯一实用解决方案。 然而,尽管大多数应用都需要边缘计算支持,但其优势仍很大程度上取决于应用本身。边缘计算定律将帮助工程团队确定边缘计算是否适合某些特定应用。 边缘计算的四大定律 毋庸置疑,第一定律是物理定律。射频能量的优点是它能以光速传播,就像光纤网络中的光子一样。但缺点是它们无法更快速地传输。因此,如果射频能量的往返时间仍然较长,边缘计算可能更好的选择。 Ping测试提供了一种简单的方法来测量数据包在两个网络端点之间传输所需的时间。在线游戏通常托管在多台服务器上,游戏玩家需要对服务器进行ping操作,直至找到延迟最小的服务器,以实现最快速的数据传输。由此可见,即使十分之一秒对于时间敏感型的数据也十分关键。 网络延迟不只取决于传输机制。数据传输的两端都有编码器和解码器,物理层需要将电子转换为正在使用的某一能量形式,然后再将其转换回去。即使处理器以GHz级的速度运行,这一过程也需要时间,且移动的数据量越大,所需时间越长。 第二定律是经济学定律。该定律相对更为灵活,但是随着对处理和存储资源的需求猛增,其可预测性也越来越差。利润本就微薄,如果在云中处理数据的成本突然上升,就可能造成亏损。 云服务的成本包括购买或租用服务器、机架或刀片。成本高低可能取决于CPU内核数、所需的RAM或永久存储量、以及服务级别。相较于缺乏保障的服务,可以保障正常运营时间所需的服务成本会更高。网络带宽基本上是免费的,但是如果需要带宽始终保持某一标准,则将需要为此服务付费,在评估成本时需要考虑这一点。 话虽如此,边缘数据处理的成本不会大幅波动。一旦支付了设备的初始成本,在边缘处理任何数量数据的额外成本几乎为零。 数据有价值是由于其携带的信息。这就与第三定律有关,即土地定律。现在,任何捕获信息的人可能都需要遵守捕获数据所在区域的数据隐私法。这意味着即使您是数据设备的合法所有者,可能也不被允许跨地理边界传输该数据。 相关规定包括欧盟数据保护指令、通用数据保护条例(GDPR)和亚太经济合作组织隐私框架。加拿大的《个人信息保护和电子文件法》符合欧盟的数据保护法,而美国的《安全港安排》也显示了类似的合规性。 然而,边缘处理可以解决这一问题。通过在边缘处理数据,数据就无需离开设备。便携式消费设备的数据隐私变得越来越重要。手机上的面部识别使用本地AI来处理相机图像,因此数据永远不会离开设备。同样,闭路电视(CCTV)和其他安全监视系统使用摄像头来监控公共空间,图像通常需要经过基于云的数据服务器进行传输与处理,这就带来了数据隐私问题。通过边缘计算,数据就可在摄像头端直接处理,更快速安全,并有可能消除或简化对数据隐私措施的需求。 最后,我们要考虑墨菲定律,即如果某些地方可能出错,那么它终将出错。当然,即使最精心设计的系统也总有可能出错。通过网络传输数据、在云端存储数据并在数据中心处理数据的整个过程中可能会出现许多故障,而边缘处理可以避免冗长过程中可能出现的故障。 提出有关边缘计算的正确问题 即使您的应用能够受益于边缘处理技术,仍然有一些问题需要加以考量。以下是一些最为相关的问题: 1. 您的应用在哪种处理器架构上运行?将软件移植到不同的指令集上可能代价高昂并造成延迟,因此升级并不意味着要使用另一架构。 2. 您需要哪种I/O?这可以是任何数量的有线和/或无线接口。日后添加会导致效率低下,因此需要尽早确定。 3. 设备的运行环境如何?是极热、极冷还是两者兼而有之?火星任务是很好的“边缘处理”示例,其运行环境十分多变! 4. 您的硬件是否需要遵守法规或经过认证?答案几乎是肯定的,因此选择经过预认证的平台能够节省时间和成本。 5. 设备需要多大的功率?就单位成本和安装而言,系统功能非常昂贵,因此了解到底多少算“足够”非常重要。 6. 边缘设备是否受制于外形尺寸?与其他许多部署相比,这在边缘处理中更为重要,因此在设计周期的早期就应予以考虑。 7. 服务时长有多久? 设备将用于可能需要运行多年的工业应用,还是以月为单位衡量生命周期? 8. 就处理能力而言,系统性能要求是怎样的? 比如每秒的帧数?有哪些内存要求?应用使用什么语言? 9. 有成本方面的考量吗?这是一个棘手的问题,因为答案是肯定的,但是了解成本限制会有助于您做出选择。 结论 边缘处理体现自物联网,但还不止于此。其驱动力来自于比实现上述互联设备更高的期望。在基本层面上,设备可能需要低功耗低成本,但是现在还需要提供更高级别的智能操作,并且不影响功耗和成本。 选对技术合作伙伴,就能轻松选择合适的平台。凌华科技拥有广泛的边缘处理解决方案组合,并与众多提供互补技术的公司合作。欢迎加入边缘计算开发生态系统,我们将更好地助力您为AI应用选择合适的边缘计算平台。

    时间:2021-07-29 关键词: 云计算 人工智能 机器学习

  • Cadence Tensilica Xtensa 处理器满足最严格的汽车功能安全要求,完全达到 ISO 26262 ASIL-D 等级

    中国上海,2021年7月29日——楷登电子今日宣布,SGS-TÜV Saar 已独立认证具有 FlexLock 功能的 Cadence® Tensilica® Xtensa® 处理器符合 ISO 26262:2018 标准,达到 ASIL-D 等级,这是汽车安全完整性等级评级的最高级别。该功能安全认证涵盖从基础微控制器到高性能 DSP,它们都拥有 FlexLock 配置选项,提供更强的随机故障保护,并遵循稳健的安全流程开发,防止系统故障。带有 FlexLock 功能的 Tensilica Xtensa 处理器非常适合汽车市场,专为人工智能、视觉、雷达、激光雷达、音频、车联网 (V2X) 和控制应用量身定制。 “Cadence Tensilica FlexLock 处理器专门针对汽车应用进行了优化,是业界第一批完全符合 ASIL-D 功能安全标准的处理器。”SGS-TÜV Saar 半导体功能安全主管 Wolfgang Ruf 表示,“根据 ISO 26262:2018 标准进行的 ASIL-D 系统和随机故障避免综合评估认证,证明 Cadence IP 达到了极高的功能安全质量水平。系统级芯片设计人员可以放心的采用,应用已获得功能安全认证的 Tensilica 处理器 IP 设计,可以满足汽车行业严格的安全关键要求。” 符合 ASIL-D 标准的关键是新的 FlexLock 功能,它为灵活和可扩展的 Xtensa 处理器架构增添了对 lockstep 的支持。Lockstep是一种经过验证的方法,通过在硬件级别提供核心逻辑的冗余来提高软件执行的安全性。它不仅提供了获得 ASIL-D 认证所需的支持,而且 FlexLock 还为设计团队带来了在 ASIL-B 解决方案中独立运行两个处理器的能力。此外,FlexLock 解决方案允许以lockstep方式运行本地内存和两个处理器的缓存,实现了更高级别的内存故障保护。 “在满足汽车行业新兴趋势和需求方面,功能安全特性的创新仍将是关键所在。”NXP 公司 ADAS MCU 项目经理 Robert Dunnigan 表示,“我们很高兴地看到,Cadence 正在为 Tensilica IP 产品线增加重要的功能安全机制,比如 FlexLock 双核 lockstep 功能。” “汽车行业当前的趋势要求达到更高的功能安全水平。”加特兰微电子 (Calterah) 资深市场总监刘洪泉表示,“增添 FlexLock 双核 lockstep 功能可满足最关键的功能安全要求,这是 Cadence 致力于满足客户需求的有力证明。” “更高的自动驾驶能力需要在汽车应用领域的边缘实现更高水平的智能计算,这推动了对更高的功能安全水平的需求。”Cadence 公司 Tensilica 市场资深群总监 Larry Przywara 表示,“随着 FlexLock 功能的引入,Tensilica 控制器和 DSP 的用户可以获得 ASIL-D 这一最高级别认证,以及它所带来的随机硬件故障保护。选择 Tensilica IP 来加快 ADAS、雷达、激光雷达、V2X 和视觉处理速度的设计工程师可以确信,他们能够满足客户对功能安全的要求。” 与其他 Xtensa 处理器一样,获得 ASIL-D 认证的内核可以使用 Tensilica 指令扩展 (TIE) 语言进行定制,针对特定应用优化 IP,兼具适当的性能水平和最高级别的安全性。具有 FlexLock 功能的 Tensilica Xtensa 处理器现已上市,可实现卓越的系统级芯片设计,支持 Cadence 的智能系统设计 (Intelligent System Design™) 战略。

    时间:2021-07-29 关键词: 处理器 楷登电子 ASIL-D

  • 虚拟仿真技术助力自动驾驶测试降本增效,加速智能汽车产业发展

    多方跨界入局智能汽车,推动自动驾驶快速发展。纵观各大车企的推进节奏,宝马、特斯拉、大众、福特、一汽、上汽、蔚来等,均已计划自2021年开始布局L3及以上高阶自动驾驶,L3级自动驾驶升级的元年已经到来。 OEM、tier 1、测试测量公司等生态圈厂商布局逐渐完善,在EEVIA第九届年度中国电子ICT媒体论坛暨2021产业和技术展望研讨会上,NI资深汽车行业客户经理郭堉深入分析了自动驾驶测试的挑战,并解释了NI如何凭借多年在汽车测试领域的积累及“一个平台战略”构建自动驾驶测试闭环。 NI资深汽车行业客户经理郭堉 自动驾驶的发展趋势对测试提出的四大挑战 随着自动驾驶迈进更高阶等级,自动驾驶平台将接替人的大脑进行驾驶决策,对算法和AI的能力要求明显提升,通过不断优化ADAS的算法,更好地识别目标物,从而提升自动驾驶汽车的安全性。自动驾驶产业的发展趋势不仅于此,为应对海量数据处理的需求,电子电气结构也在发生变化,从原来的传感器都有ECU,到后续都用中央域控制器进行处理。而“软件定义汽车”理念的普及,意味着软件将深度参与到汽车开发验证中。此外,当前的现状是,自动驾驶相关法规不完善,各家厂商的场景库也不够完善。 自动驾驶产业的这些趋势对汽车测试的影响体现在四个方面: 第一, 由于被测件数量及集成度的增加,测试复杂度随之增加。 第二, 随着毫米波、5G等新技术的不断引入,传感器数量的不断增加,对测试系统的开放性和灵活性有更高的要求。 第三, 市场迭代加快,测试时间被压缩。 第四, 随着整车功能的不断完善,系统复杂度越来越高,测试复杂度及成本随之增加,但整车价格却不断下降,倒逼整车厂和tier 1改变传统的测试策略以达到预期的盈利目标。 下图是行业通用的汽车V字型开发流程,郭堉分析道,越靠近右边即产品阶段的测试,测试成本越高。以前的测试策略是把更多精力投入到右边的测试环节,但是随着自动驾驶等级向更高级别迈进,随之出现的软件定义汽车、多传感器融合等技术提高了系统的复杂度,均促进研发者改变测试策略,更需要的是测试重心向左移,在设计研发的初始阶段比如软件阶段就需要进行大量的测试。 汽车V字型开发流程 左边是设计阶段,右边是测试阶段 monoDrive助力搭建仿真测试阶梯,为自动驾驶测试降本增效 自动驾驶测试大致可以分为三大部分:道路信息、传感器数据采集;数字孪生与仿真测试;硬件在环HIL。 ADAS测试流程 (一)道路数据采集的关键在于同步 ADAS测试工程师需要在路测期间记录原始传感器数据,以验证传感器功能并训练在ECU上运行的自动驾驶汽车算法。为了保证行车安全,汽车上集成了越来越多的传感器,导致汽车上的数据传输速率和数据记录量呈指数级增长,记录这些巨量数据需要进行精确的同步,这样再回放的时候才能让ECU得到跟真实世界完全相同的数据情况,从而便于验证决策的准确性。 汽车中集成的传感器 不同颜色的原点代表不同的传感器,扇形代表对应传感器的视角 郭堉表示:“提高数据记录质量是降低整个测试成本的关键抓手,NI推出了基于PXI平台的ADAS数据记录系统(ADAS record system),PXI的机箱背板上有一条非常精确的同步总线,可以实现各个仪器间的精确同步。NI的ADAS数据记录系统能解决两大问题:一是不断增多的传感器带来的高带宽要求,二是不同传感器之间的精确同步。” NI ADAS数据记录系统 (二)虚拟仿真测试成潮流,用数字孪生重构一个高保真度的场景 自动驾驶领域的领先公司Waymo每天要做2000万英里的虚拟测试,至今为止,总共做了超过150亿英里的测试,但是在真实道路上的路测只有2000万英里。通过数据对比可以看出,虚拟测试占比高达约99.9%。 虚拟仿真测试能够有效对危险或不常见的驾驶场景进行测试,由于本身的灵活性优势,使虚拟测试在自动驾驶技术开发中发挥着重要作用。正如郭堉所说,仿真测试将成为自动驾驶测试的新趋势。 数字孪生技术是建立虚拟场景库的利器,数字孪生指的是把真实的场景一比一的放在虚拟环境中,生成一个孪生系统。NI 近期收购了自动驾驶汽车开发的超高保真仿真软件的领导者monoDrive,利用monoDrive工具进行数字孪生,重构一个高保真度的场景。monoDrive可以把真实驾驶环境中的树叶、栏杆、地面上的标志图形完整地复现出来,甚至包括天气和路面积水情况,还原度非常高。 郭堉指出:“对于车辆在实际道路上录制的所有场景数据,我们可以通过monoDrive的Real-to-Virtual技术进行数据重构和孪生。我们需要这样一个套件,快速地创建驾驶场景,这样才可以快速地迭代ADAS的算法。” 利用monoDrive工具进行数据重构与孪生 (三)硬件在环HIL进一步加持 硬件在环HIL仿真技术可以使用NI PXI实时控制器运行仿真模型来模拟受控对象的运行状态,配合NI FPGA模块可适应更高动态特性及更高精度的模型应用需求。NI硬件在环测试平台具有开放的软硬件技术架构,可以减少工程师的开发时间、成本和风险。 自动驾驶测试道路场景可总结为:纯仿真的实验、通过录制下来的数据进行开环的回放、硬件在环的仿真、道路测试。这些都可以用基于PXI的统一测试平台战略来应对,该方案的优势在于基于PXI总线的解决方案,可以同时模拟不同类型的传感器信号,增加I/O的覆盖范围。NI统一的平台化方案将大大提高自动驾驶测试迭代的速度和降低升级换代成本。

    时间:2021-07-29 关键词: 自动驾驶 上汽 一汽

  • 小如针头:艾迈斯欧司朗推出全球超小数字摄像头模组,用于一次性内窥镜

    · NanEyeM面积仅为1mm2,是市场上用于医用内窥镜的最小全数字输出摄像头模组; · 该摄像头模组支持一次性应用,保证高度无菌化的同时以高性价比支持大规模量产供应; · NanEyeM可提供高质量图像成像,且为包含焊线的一体化完整封装摄像头模组; · 该摄像头模组适用于支气管镜检查等手术所需的一次性医用内窥镜设备。 中国,2021年7月28日 —— 全球领先的光学解决方案供应商艾迈斯欧司朗今天宣布,推出可用于一次性医用内窥镜的NanEyeM摄像头模组,扩展了其NanEye产品组合。这款产品的高分辨率符合当前市场标准,并且在数字内窥镜摄像头模组领域中具有最小尺寸。目前,医用内窥镜正在从可重复使用加速过渡到一次性使用,当下的疫情更是触发了对一次性支气管镜的大量需求。NanEyeM专用于一次性应用,确保了高度无菌性,减少交叉感染的可能--这对COVID-19新冠肺炎危重病人至关重要。1.0mm x 1.0mm x 2.7mm的小尺寸使该模组可在极小空间中使用。 艾迈斯欧司朗市场营销经理Dina Aguiar表示:“由于其极小的外形,NanEyeM专用于有严格空间限制的设备,包括支气管镜、泌尿系统内窥镜或肾脏内窥镜手术中的一次性应用。再加上必备的高质量图像,这款摄像头模组可谓是快速增长的一次性内窥镜市场上独特且极具吸引力的解决方案。” NanEyeM的结构 该模组采用芯片尖端贴装技术。其中,图像传感器和光学器件置于设备的尖端(远端)。这使得图像质量明显优于摄像头模组位于另一端(近端)时的图像质量。NanEyeM具备一个完全集成的成像模块,由于其集成晶圆级多重光学镜头,该模块可提供高质量的图像。它专为近距离最佳性能而设计。镜头将宽视场角(FoV)和扩展景深(DOF)相结合,减少了失真,图像清晰准确。得益于数字LVDS串行接口,该摄像头具备高信噪比(SNR)。因此,它能够在不损失信号完整性或不增加噪声的情况下通过长距离的电缆传输图像。NanEyeM还拥有高达49fps(帧/秒)的帧率,可在各种标准接口上实现流畅、低延迟的显示,同时保持低功耗。图像传感器像素灵敏度高,这意味着需要较少的照明。这有助于控制设备尖端的发热。该模组配有一条适用电缆,可根据客户要求定制,长度可达3米。自身附带的电缆可确保其与内窥镜设备顺畅无缝的整合。可在尖端补充LED光源。 NanEyeM节省空间和成本 NanEyeM的全数字输出节省了外部模数转换(ADC)的成本。该模组可抗手术环境中医疗设备的磁干扰(EMI/EMC),无需同轴电缆或屏蔽电缆。预连接电缆避免了额外的购置成本。在一次性内窥镜中使用NanEyeM比使用可重复内窥镜节约大量的精力和财力。此外,由于不需要在下次使用前消毒,它们可以随时使用。该模组在设计时亦考虑大规模生产的要素,因此不仅确保成本竞争力,更可规模化生产。 NanEyeM是艾迈斯欧司朗NanEye2D的第二代产品。该摄像头模组已投产,可订购。 NanEyeM的面积仅1mm2,是市场上用于医用内窥镜的最小全数字输出摄像头模组。 NanEyeM的预连接电缆确保了与内窥镜设备顺畅无缝的整合。

    时间:2021-07-29 关键词: 艾迈斯欧司朗 超小数字摄像头模组

  • 灵动入选国家工信部专精特新“小巨人”企业

    7月19日-23日,国家工信部公示第三批专精特新“小巨人”企业名单,上海灵动微电子股份有限公司(以下简称:灵动)荣誉上榜。 什么是国家级专精特新“小巨人”企业?这是经过层层遴选的上海市“专精特新”中小企业中的佼佼者,是专注于细分市场、创新能力强、市场占有率高、掌握关键核心技术、质量效益优的排头兵企业,是上海市产业转型升级和经济高质量发展的中坚力量。 成立于2011年的灵动,属国家“四基”核心基础元器件领域,是国内领先的通用32位MCU产品及解决方案供应商,公司基于Arm Cortex-M系列内核开发的MM32 MCU产品拥有F/L/SPIN/W四大系列,200多个型号,累计交付超3亿颗,实现了进口替代,缓解了关键芯片卡脖子的问题。 同时,灵动还是为数不多的建立了独立、完善的生态体系的通用MCU公司,可为客户提供从芯片硬件到软件算法、从参考方案到系统设计的全方位支持,真正为中国电子信息产业提供底层技术驱动和支持。 灵动去年销售收入超2亿元,近三年主营业务收入均保持50%的增长,在过去的三年里持续加大研发投入,目前已拥有自主知识产权百余项;质量管理体系符合GB /T19001-2016/ISO9001,荣评为上海市“高新技术企业”,被认定为“集成电路设计企业” 、“浦东新区企业研发机构”,曾获得“中国IC设计成就奖之年度最佳MCU”、“上海市专特精新中小企业”、 “上海市浦东新区集成电路设计业亮点企业”等荣誉,并已获小米长江产业基金、浦东科创投、中芯聚源、南京江北智能制造等产业基金投资。 近年来,国家、省、市加大对专精特新企业的支持力度。今年初,财政部、工业和信息化部联合印发《关于支持“专精特新”中小企业高质量发展的通知》提出,“十四五”期间,中央财政将累计安排100亿元以上奖补资金分3批(每批不超过3年)重点支持1000余家国家级专精特新“小巨人”企业高质量发展,促进这些企业发挥示范作用。上榜企业还可获得省级“一揽子”政策扶持,如财政专项资金、技术创新支持、市场开拓扶持、融资专属服务等。 专精特新“小巨人”企业不仅是真金白银的奖励,企业更看重的是这一国家级资质荣誉对自身的认可和肯定。“获评国家级专精特新‘小巨人’企业,对企业后续的市场开拓、融资增信作用很大,对我们员工的巨大付出和努力本身也是一种激励。”灵动董事长吴忠洁博士说。 灵动将继续发挥示范带头作用,为提升产业基础高级化和产业链现代化水平、构建现代产业体系提供有力支撑,为大家提供更易用的MCU。

    时间:2021-07-29 关键词: ARM MCU 灵动

  • 基于 ZigBee 的实验室电源管理系统

    基于 ZigBee 的实验室电源管理系统 摘 要 :针对科研设备管理难度较大的现象,为改善设备性能,提高利用率,设计了一套基于 ZigBee 的实验室电源管理系统,通过射频卡完成人员信息的采集,由数据库进行信息管理,继电器完成设备的开关控制。测试表明, 该系统能够准确完成设备的开关管理,且串口屏的设计也实现了实验室设备的可视化管理,相较于已有方案,其系统结构简单,成本低廉,能耗低,具有较好的应用前景。 引 言 对于科研设备的管理往往存在电源无关断或对设备的使用信息无记录的情况,如何高效发挥现有设备的利用率,提高能量效率,成为亟待解决的问题 [1-4]。因此,对科研设备实行智能化管理有着重要的研究意义。 基于 ZigBee 的电源管理技术在生活应用领域的研究正在不断深入。例如曾宝国等实时采集实验室电源的电压、电流参数,并逆向上报监控中心。监控中心可根据上报数据判断电源的工作情况进行状态控制 [5]。尹小曼等对室内环境嵌入式监测器进行设计,完成 Linux 操作系统的移植和用户交互图形界面的功能测试,能够有效进行家居环境的动态监测 [6]。王海林等为解决学生上课与实验时间的矛盾、高校实验室存在设备利用率不高的情况,通过扩频技术对智能卡进行管理,能够及时关断实验室设备 [7]。综合上述研究来看, 对于科研设备的管理还存在智能化程度不高,管理不及时等现象,可以从控制器的效率方面着手进行优化,进一步提高利用率。 本文设计了一套基于 ZigBee 技术的科研设备用电智能管理系统,以提高能源的利用效率和设备的智能化管理水平, 各节点之间采用自组网技术,通过继电器控制开断,利用串口将收集到的信息显示到串口屏,由此完成人工智能管理。 实验室电源管理系统总体方案 本项目通过采用无线传感器网络技术设计实验室科研设备用电智能监控网络。与汇聚节点、网关节点以及上位机管 收稿日期:2020-08-25修回日期:2020-09-28 基金项目:国家自然科学基金(616650 02);国家自然科学基金 (61483014);湖北省“双一流”建设专项资金(2019) 理软件构建实验室设备用电智能管理系统,能有效提升实验室科研设备用电的智能化管理水平。 在信息采集端,选用 RFID 射频卡完成对人员信息的采集,当用户读入 ID 卡时,ID 卡上的信息便会由门禁系统通过串口发送给 ZigBee 的终端。终端将利用 ZigBee 无线发送的优势,将 ID 卡的信息发送给 ZigBee 协调器节点 [8-11],之后协调器将信息发送给 STM32,在 STM32 中编写一个小型数据库 [12],若数据库中有此卡的信息,便会下发打开继电器开关命令,闪存当前 ID 卡信息,并记录当前时间。当设备使用结束后,学生二次靠卡,STM32 返回关闭信息,断开继电器开关,同时记录结束时间。实验室 [13]科研设备智能开 关控制系统总体设计如图 1 所示。 我们选用 ZigBee通信,不仅减少了布线的成本投入, 又降低了维护的难度,增强了通信的灵活性,而且用于监测的无线传感器网络节点的廉价性使得对每台用电设备的用电量进行智能监控 [14-15]成为可能。无线传感器网络的自组织特性使新的节点可以随时加入网络,且无效节点可以随时删除而不会对原有通信系统造成影响。 系统的硬件设计 系统主控电路 图 2 所示为 STM32 开发板与相关外围模块的接口电路, 具有如下功能。 从串口接收协调器发送的信号,并将信号与片内的数据库对比,从而下发命令回调给协调器,进而控制继电器的开合。 利用串口将收集的信息显示到串口屏上,实现信息的可视化。STM32F429IG网关外围电路主要包括晶振电路、复位电路与协调器的接口电路以及电源供电电路。复位电路 采用阻容复位电路,晶振电路采用典型的无源晶振电路,其他接口则只需与外接模块电路相连接即可。 图 1 系统总体方案设计 管截止,相当于断开状态,线圈中无电流或电流不足以吸合继电器开关。在线圈回路中加一个二极管 D1,防止 MOS 管的集电极承受瞬间高压而损坏。 系统软件设计 图 3 继电器开关电路 图 2 STM32 开发板外接电路 端口 PA9 和 PA10 为串口 1 的收发引脚,实现其与协调器的信息传送,PB10 与 PB11 是 STM32 与串口屏的连接引脚,实现信息的可视化。STM32 芯片需要 2 个晶振,一个为25 MHz,另一个为 32.768 kHz,以此提供系统时钟信号,并与时钟保持一致。VDD 口外接电源电路,由于芯片工作电压为 3.3 V,因此电源电路通过CJA/117B 将 5 V 电压转换为 3.3 V,使芯片正常工作。 2.2 ZigBee 终端设备继电器开关电路 电源的开合通过继电器 [13]实现,当终端收到数据库的 回调命令后,通过继电器进行电源管理。图 3所示为继电器开关电路,CC2530 通过 P0_7 口输出,选用 MOS 管控制开关继电器的关合。当输出口为高电平时,MOS 管导通,线圈中有电流导致继电器吸合 ;当输出口为低电平时,MOS 图 4 所示为系统主程序。当 STM32 串口收到信息后会将信息与片内自写数据库进行比对,当串口信息比对成功后, STM32 一方面将信息送往串口屏显示,另一方面将继续判断刷卡次数是否为 1,若为第一次刷卡则发送开继电器命令, 反之则发送关闭命令。 STM32 串口端的信息由 ZigBee 无线传输,首先声明一个串口回调函数,实现相关功能 :终端串口接收读卡器上传的数据信息,当串口收到数据之后存在串口缓存区,按照数据库协议的格式打包存储,并运用无线发送函数点播出去。 数据并非逐个发送或接收,而是将所得到的数据以约定的格式打包之后发送出去, 我们将此数据包称为心跳包。其格式为 :魔法树,4 B(韦根信息);DRC,1 B(校验);Cmdid,指令类型 ;DeviceID,2 B(APP 层设备地址); Switch State,1 B(开关状态)。 在终端无线发送函数当中,先将魔法树中的信息赋给无线发送缓存区,将指令类型数据、设备地址、开关状态的相 应消息赋给每一字节。本文约定的协议为 20 B,当设备数量增多时以便留有一定裕度,当其未达到 20 B 时,自动填充字节数据位 0x20,完成数据的打包。打包之后调用 ZigBee 协议栈中的无线发送函数上传协调器。 图 4 系统主程序 若终端子节点收到无线数据,则首先按照心跳包协议拆分数据包。具体拆分过程如下 : if(Endpoit_af_Rxbuff[0] == magicnum[0]&&Endpoit_af_Rxbuff[1] == magicnum[1]&&Endpoit_af_Rxbuff[2] == magicnum[2]&&Endpoit_ af_Rxbuff[3] == magicnum[3]) // 判断数据头是否一致 { if(Endpoit_af_Rxbuff[7]==Endpoit_app_addr[0]&& Endpoit_af_ Rxbuff[8]==Endpoit_app_addr[1])// 判断是否为本终端地址 { if(Endpoit_af_Rxbuff[5] == 3)// 打开开关指令 Switch_state = 1;// 打开开关 else if(Endpoit_af_Rxbuff[5] == 4)//关闭开关指令 Switch_state = 0;// 关闭开关 else if(Endpoit_af_Rxbuff[5] == 5)// 服务器查询开关状态 SampleApp_Send_P2P_Message(); // 终端更改开关状态后上传当前的开关状态 HalUARTWrite(MY_DEFINE_UART_PORT, Endpoit_af_Rxbuff, pkt->cmd.DataLength); 表 1 通信协议头 字段名称 类 型 说 明 magicnum unsigned int 魔法数 cmdid unsigned char 指令类型 datasize unsigned short 数据长度 指令类型见表 2 所列。 表 2 通信协议相关指令 数 字 含 义 0 未定义 1 开关状态上传(心跳) 2 刷卡信号上传 3 服务器下传打开开关指令 4 服务器下传关闭开关指令 5 服务器查询开关状态 6 服务器查询设备是否正常 7 预留 实验结果 基于 ZigBee 的实验室电源管理系统实物搭建效果如图 5 所示。系统上电后,终端设备 LED 灯全亮,ZigBee 节点自动组网,几秒之后,LED1 熄灭,表示组网成功。终端设备刷入 ID 卡信息之后,串口屏正确显示 ID 卡上信息并记录刷卡时间,二次刷卡之后显示结束时间,如图 6 所示。 图 5 系统实物搭载模型 // 串口输出接收到的数据 HalLedBlink(HAL_LED_1, 3, 50, 200); // 终端收到协调器广播数据后 LED1闪烁 3 次 数据包格式即服务器端约定了通信协议后, 不同设备之间通过此协议来完成数据的收发。定义协议头见表 1 结 语 图 6 系统串口屏显示 所列。针对科研设备利用率低,管理困难等问题所搭建的实验 室智能管理系统,充分利用 ZigBee 无线传输的优点,数据信息可以有效收发。测试结果表明,所设计的电源管理系统能够及时关断电路节约能耗、提高设备利用率,达到了预期的设计效果。本文设计的系统切实可行,具有广阔的应用前景。 注:本文通讯作者为钱楷。 参 考 文 献 郭金铭,邹刚伟,胡斌杰,等 . 基于 ZigBee的无线传感器网络定位技术研究 [J].移动通信,2013,37(18):74-79. 李辉,张晓光,高顶,等 . 基于 ZigBee的无线传感器网络在矿井安全监测中的应用 [J]. 仪表技术与传感器,2008,45(4):33- 35. 季宝杰,邹彩虹,王永田 . 基于单片机的温室自动控制系统设计 [J].计算机测量与控制,2007,15(1):73-75. ROHOKALE V M,PRASAD N R,PRASAD R. A cooperative Internet of Things(IoT)for rural healthcare monitoring and control [C]//20112ndInternationalConferenceonWirelessCommunication, Vehicular Technology,Information Theory and Aerospace & Electronic Systems Technology.Chennai,India:[s.n.],2011:1-6. 曾宝国,曾妍 . 基于 WSN的开放性实验室电源管理系统 [J].物 联网技术,2012,2(6):56-58 尹小曼,马俊,陈博行,等 . 基于 ZigBee技术的智能家居环境监测系统设计与实现 [J]. 自动化与仪器仪表,2019,38(3):96- 99. 王海林,管超,张蔚涛,等 . 基于智能卡和扩频技术的实验室电源管理系统 [J].实验技术与管理,1997,14(2):40-44. 关学忠,刘鹏,唐磊,等 . 基于 ZigBee的智能家居系统的设计 [J]. 自动化技术与应用,2011,30(11):36-38. 周游,方滨,王普 . 基于 ZigBee技术的智能家居无线网络系统 [J]. 电子技术应用,2005,31(9):37-40. 高峰,俞立,张文安,等 . 基于无线传感器网络的作物水分状况监测系统研究与设计 [J].农业工程学报,2009,25(2):107- 112. 张世杰 . 实验室开放管理关键技术研究与开发 [D].北京:北京邮电大学,2017. 杨龙,于滨红 . 固态继电器在 89C51单片机控制系统中的应用 [J].电测与仪表,1999,36(5):52-53. 张敏,董学励 .ZigBee无线网络在开放实验室电源控制中的应用 [J].科学技术与工程,2012,12(8):1920-1922. 贺登天,甘重斗,夏春水 . 基于单片机控制的智能开关的设计与实现 [J].甘肃科技,2007,23(6):41-44. 张晓晨 . 消防设备电源控制系统分析 [J].中国科技信息,2018,30(2):54-55. 作者简介:余鹏程(1993—),男,硕士研究生,主要研究方向为电气工程与自动控制。 钱 楷(1982—),男,博士,副教授,主要研究方向为电子信息、光纤传感。 余鹏程,钱楷,周月乔,田相鹏 (湖北民族大学 信息工程学院,湖北 恩施 445000) 20210729_610254076a866__基于 ZigBee 的实验室电源管理系统

    时间:2021-07-29 关键词: 通信 Zigbee 智能化 继电器 STM32 实验室电源管理

  • Nexperia的新型双极结晶体管采用DPAK封装,为汽车和工业应用提供高可靠性

    奈梅亨,2021年7月29日:Nexperia是基础半导体器件领域的专家,今日宣布推出9款新的功率双极性晶体管,扩大了具有散热和电气优势的DPAK封装的产品组合,涵盖2 A - 8 A 和45 V - 100 V应用。新的MJD系列器件与其他DPAK封装的MJD器件引脚兼容,且在可靠性方面有着显著优势。 新的MJD系列双极性晶体管满足AEC-Q101汽车级器件和工业级器件标准,额定值为2 A 50 V (MJD2873/-Q)、3 A 100 V (MJD31CH-Q)、4 A 45 V (MJD148/-Q)和6 A 100 V(MJD41C /-Q和MJD42C /-Q)。MJD31CH-Q设计为高增益版本。所有器件都具有领先的DPAK封装可靠性,并拥有符合行业标准的管脚尺寸。双极性晶体管应用广泛,如LED汽车照明系统;LCD显示器中的背光灯调光;线性稳压器;继电器替代产品、电机驱动和 MOSFET 驱动器。 Nexperia的产品经理Pedram Zoroofchi评论说:“Nexperia作为供应商以大批量、高质量而著称,客户群体广泛。我们通过扩大MJD系列的功率双极性晶体管,为设计人员提供额外的电压-电流选择,并采用结实的DPAK封装。因此, Nexperia作为高性能供应商,可以给我们的客户提供高质量和高性能优势的产品。”

    时间:2021-07-29 关键词: 半导体 晶体管 Nexperia

  • 基于 ZigBee 的实验室电源管理系统

    基于 ZigBee 的实验室电源管理系统 摘 要 :针对科研设备管理难度较大的现象,为改善设备性能,提高利用率,设计了一套基于 ZigBee 的实验室电源管理系统,通过射频卡完成人员信息的采集,由数据库进行信息管理,继电器完成设备的开关控制。测试表明, 该系统能够准确完成设备的开关管理,且串口屏的设计也实现了实验室设备的可视化管理,相较于已有方案,其系统结构简单,成本低廉,能耗低,具有较好的应用前景。 引 言 对于科研设备的管理往往存在电源无关断或对设备的使用信息无记录的情况,如何高效发挥现有设备的利用率,提高能量效率,成为亟待解决的问题 [1-4]。因此,对科研设备实行智能化管理有着重要的研究意义。 基于 ZigBee 的电源管理技术在生活应用领域的研究正在不断深入。例如曾宝国等实时采集实验室电源的电压、电流参数,并逆向上报监控中心。监控中心可根据上报数据判断电源的工作情况进行状态控制 [5]。尹小曼等对室内环境嵌入式监测器进行设计,完成 Linux 操作系统的移植和用户交互图形界面的功能测试,能够有效进行家居环境的动态监测 [6]。王海林等为解决学生上课与实验时间的矛盾、高校实验室存在设备利用率不高的情况,通过扩频技术对智能卡进行管理,能够及时关断实验室设备 [7]。综合上述研究来看, 对于科研设备的管理还存在智能化程度不高,管理不及时等现象,可以从控制器的效率方面着手进行优化,进一步提高利用率。 本文设计了一套基于 ZigBee 技术的科研设备用电智能管理系统,以提高能源的利用效率和设备的智能化管理水平, 各节点之间采用自组网技术,通过继电器控制开断,利用串口将收集到的信息显示到串口屏,由此完成人工智能管理。 实验室电源管理系统总体方案 本项目通过采用无线传感器网络技术设计实验室科研设备用电智能监控网络。与汇聚节点、网关节点以及上位机管 收稿日期:2020-08-25修回日期:2020-09-28 基金项目:国家自然科学基金(616650 02);国家自然科学基金 (61483014);湖北省“双一流”建设专项资金(2019) 理软件构建实验室设备用电智能管理系统,能有效提升实验室科研设备用电的智能化管理水平。 在信息采集端,选用 RFID 射频卡完成对人员信息的采集,当用户读入 ID 卡时,ID 卡上的信息便会由门禁系统通过串口发送给 ZigBee 的终端。终端将利用 ZigBee 无线发送的优势,将 ID 卡的信息发送给 ZigBee 协调器节点 [8-11],之后协调器将信息发送给 STM32,在 STM32 中编写一个小型数据库 [12],若数据库中有此卡的信息,便会下发打开继电器开关命令,闪存当前 ID 卡信息,并记录当前时间。当设备使用结束后,学生二次靠卡,STM32 返回关闭信息,断开继电器开关,同时记录结束时间。实验室 [13]科研设备智能开 关控制系统总体设计如图 1 所示。 我们选用 ZigBee通信,不仅减少了布线的成本投入, 又降低了维护的难度,增强了通信的灵活性,而且用于监测的无线传感器网络节点的廉价性使得对每台用电设备的用电量进行智能监控 [14-15]成为可能。无线传感器网络的自组织特性使新的节点可以随时加入网络,且无效节点可以随时删除而不会对原有通信系统造成影响。 系统的硬件设计 系统主控电路 图 2 所示为 STM32 开发板与相关外围模块的接口电路, 具有如下功能。 从串口接收协调器发送的信号,并将信号与片内的数据库对比,从而下发命令回调给协调器,进而控制继电器的开合。 利用串口将收集的信息显示到串口屏上,实现信息的可视化。STM32F429IG网关外围电路主要包括晶振电路、复位电路与协调器的接口电路以及电源供电电路。复位电路 采用阻容复位电路,晶振电路采用典型的无源晶振电路,其他接口则只需与外接模块电路相连接即可。 图 1 系统总体方案设计 管截止,相当于断开状态,线圈中无电流或电流不足以吸合继电器开关。在线圈回路中加一个二极管 D1,防止 MOS 管的集电极承受瞬间高压而损坏。 系统软件设计 图 3 继电器开关电路 图 2 STM32 开发板外接电路 端口 PA9 和 PA10 为串口 1 的收发引脚,实现其与协调器的信息传送,PB10 与 PB11 是 STM32 与串口屏的连接引脚,实现信息的可视化。STM32 芯片需要 2 个晶振,一个为25 MHz,另一个为 32.768 kHz,以此提供系统时钟信号,并与时钟保持一致。VDD 口外接电源电路,由于芯片工作电压为 3.3 V,因此电源电路通过CJA/117B 将 5 V 电压转换为 3.3 V,使芯片正常工作。 2.2 ZigBee 终端设备继电器开关电路 电源的开合通过继电器 [13]实现,当终端收到数据库的 回调命令后,通过继电器进行电源管理。图 3所示为继电器开关电路,CC2530 通过 P0_7 口输出,选用 MOS 管控制开关继电器的关合。当输出口为高电平时,MOS 管导通,线圈中有电流导致继电器吸合 ;当输出口为低电平时,MOS 图 4 所示为系统主程序。当 STM32 串口收到信息后会将信息与片内自写数据库进行比对,当串口信息比对成功后, STM32 一方面将信息送往串口屏显示,另一方面将继续判断刷卡次数是否为 1,若为第一次刷卡则发送开继电器命令, 反之则发送关闭命令。 STM32 串口端的信息由 ZigBee 无线传输,首先声明一个串口回调函数,实现相关功能 :终端串口接收读卡器上传的数据信息,当串口收到数据之后存在串口缓存区,按照数据库协议的格式打包存储,并运用无线发送函数点播出去。 数据并非逐个发送或接收,而是将所得到的数据以约定的格式打包之后发送出去, 我们将此数据包称为心跳包。其格式为 :魔法树,4 B(韦根信息);DRC,1 B(校验);Cmdid,指令类型 ;DeviceID,2 B(APP 层设备地址); Switch State,1 B(开关状态)。 在终端无线发送函数当中,先将魔法树中的信息赋给无线发送缓存区,将指令类型数据、设备地址、开关状态的相 应消息赋给每一字节。本文约定的协议为 20 B,当设备数量增多时以便留有一定裕度,当其未达到 20 B 时,自动填充字节数据位 0x20,完成数据的打包。打包之后调用 ZigBee 协议栈中的无线发送函数上传协调器。 图 4 系统主程序 若终端子节点收到无线数据,则首先按照心跳包协议拆分数据包。具体拆分过程如下 : if(Endpoit_af_Rxbuff[0] == magicnum[0]&&Endpoit_af_Rxbuff[1] == magicnum[1]&&Endpoit_af_Rxbuff[2] == magicnum[2]&&Endpoit_ af_Rxbuff[3] == magicnum[3]) // 判断数据头是否一致 { if(Endpoit_af_Rxbuff[7]==Endpoit_app_addr[0]&& Endpoit_af_ Rxbuff[8]==Endpoit_app_addr[1])// 判断是否为本终端地址 { if(Endpoit_af_Rxbuff[5] == 3)// 打开开关指令 Switch_state = 1;// 打开开关 else if(Endpoit_af_Rxbuff[5] == 4)//关闭开关指令 Switch_state = 0;// 关闭开关 else if(Endpoit_af_Rxbuff[5] == 5)// 服务器查询开关状态 SampleApp_Send_P2P_Message(); // 终端更改开关状态后上传当前的开关状态 HalUARTWrite(MY_DEFINE_UART_PORT, Endpoit_af_Rxbuff, pkt->cmd.DataLength); 表 1 通信协议头 字段名称 类 型 说 明 magicnum unsigned int 魔法数 cmdid unsigned char 指令类型 datasize unsigned short 数据长度 指令类型见表 2 所列。 表 2 通信协议相关指令 数 字 含 义 0 未定义 1 开关状态上传(心跳) 2 刷卡信号上传 3 服务器下传打开开关指令 4 服务器下传关闭开关指令 5 服务器查询开关状态 6 服务器查询设备是否正常 7 预留 实验结果 基于 ZigBee 的实验室电源管理系统实物搭建效果如图 5 所示。系统上电后,终端设备 LED 灯全亮,ZigBee 节点自动组网,几秒之后,LED1 熄灭,表示组网成功。终端设备刷入 ID 卡信息之后,串口屏正确显示 ID 卡上信息并记录刷卡时间,二次刷卡之后显示结束时间,如图 6 所示。 图 5 系统实物搭载模型 // 串口输出接收到的数据 HalLedBlink(HAL_LED_1, 3, 50, 200); // 终端收到协调器广播数据后 LED1闪烁 3 次 数据包格式即服务器端约定了通信协议后, 不同设备之间通过此协议来完成数据的收发。定义协议头见表 1 结 语 图 6 系统串口屏显示 所列。针对科研设备利用率低,管理困难等问题所搭建的实验 室智能管理系统,充分利用 ZigBee 无线传输的优点,数据信息可以有效收发。测试结果表明,所设计的电源管理系统能够及时关断电路节约能耗、提高设备利用率,达到了预期的设计效果。本文设计的系统切实可行,具有广阔的应用前景。 注:本文通讯作者为钱楷。 参 考 文 献 郭金铭,邹刚伟,胡斌杰,等 . 基于 ZigBee的无线传感器网络定位技术研究 [J].移动通信,2013,37(18):74-79. 李辉,张晓光,高顶,等 . 基于 ZigBee的无线传感器网络在矿井安全监测中的应用 [J]. 仪表技术与传感器,2008,45(4):33- 35. 季宝杰,邹彩虹,王永田 . 基于单片机的温室自动控制系统设计 [J].计算机测量与控制,2007,15(1):73-75. ROHOKALE V M,PRASAD N R,PRASAD R. A cooperative Internet of Things(IoT)for rural healthcare monitoring and control [C]//20112ndInternationalConferenceonWirelessCommunication, Vehicular Technology,Information Theory and Aerospace & Electronic Systems Technology.Chennai,India:[s.n.],2011:1-6. 曾宝国,曾妍 . 基于 WSN的开放性实验室电源管理系统 [J].物 联网技术,2012,2(6):56-58 尹小曼,马俊,陈博行,等 . 基于 ZigBee技术的智能家居环境监测系统设计与实现 [J]. 自动化与仪器仪表,2019,38(3):96- 99. 王海林,管超,张蔚涛,等 . 基于智能卡和扩频技术的实验室电源管理系统 [J].实验技术与管理,1997,14(2):40-44. 关学忠,刘鹏,唐磊,等 . 基于 ZigBee的智能家居系统的设计 [J]. 自动化技术与应用,2011,30(11):36-38. 周游,方滨,王普 . 基于 ZigBee技术的智能家居无线网络系统 [J]. 电子技术应用,2005,31(9):37-40. 高峰,俞立,张文安,等 . 基于无线传感器网络的作物水分状况监测系统研究与设计 [J].农业工程学报,2009,25(2):107- 112. 张世杰 . 实验室开放管理关键技术研究与开发 [D].北京:北京邮电大学,2017. 杨龙,于滨红 . 固态继电器在 89C51单片机控制系统中的应用 [J].电测与仪表,1999,36(5):52-53. 张敏,董学励 .ZigBee无线网络在开放实验室电源控制中的应用 [J].科学技术与工程,2012,12(8):1920-1922. 贺登天,甘重斗,夏春水 . 基于单片机控制的智能开关的设计与实现 [J].甘肃科技,2007,23(6):41-44. 张晓晨 . 消防设备电源控制系统分析 [J].中国科技信息,2018,30(2):54-55. 作者简介:余鹏程(1993—),男,硕士研究生,主要研究方向为电气工程与自动控制。 钱 楷(1982—),男,博士,副教授,主要研究方向为电子信息、光纤传感。 余鹏程,钱楷,周月乔,田相鹏 (湖北民族大学 信息工程学院,湖北 恩施 445000) 20210729_610247d8444b5__基于 ZigBee 的实验室电源管理系统

    时间:2021-07-29 关键词: 通信 Zigbee 智能化 继电器 STM32 实验室电源管理

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