• 丰田RAV4终于搭载AndroidAuto了！

    丰田RAV4终于搭载AndroidAuto了！

    在2020年的时候，当你坐上丰田的时候： Toyota RAV4 to Android Auto：您现在能听到我说话吗? 周一，丰田宣布2020 RAV4将在跨界车阵容中包括标准Android Auto兼容性。出售最流行的跨界车之一采用最流行的智能手机操作系统已经很久了。 RAV4将在2020年提供LE，XLE，Adventure Grade，Limited和TRD越野内饰级别。RAV4Hybrid将提供LE，XLE，XSE和Limited Hybrid内饰级别。RAV4 LE型号配备7.0英寸触摸屏，而所有其他RAV4跨界车都配备8.0英寸触摸屏。去年增加了Apple CarPlay的兼容性，而2020年将新增Android Auto。 在RAV4和RAV4混合动力车进行了重新设计的2019与blockier外观和全新的内饰，包括新技术。卫星广播是2020年阵容中的标准配置，订阅单独出售。作为2020年的又一项新功能，Limited和Limited Hybrid RAV4跨界车配备了JBL的高级音频作为标准设备。 预计丰田将在本周晚些时候宣布2020 RAV4的售价，但我们在CarsDirect上的合作伙伴发现经销商的文件显示，跨界车的RAV4 LE起价约为27,000美元，RAV4 TRD越野车型的起售价约为36,300美元，包括目的地费用。

    时间：2020-10-26 关键词： 丰田 androidauto

  • 电容实物、封装，区分正负极的方法

    电容具有极性和非极性之分，有极性的电容一般是电解电容和钽电容，而电容是两端元器件。极性电容在电路板上的封装都会通过特定的标识来区分，所以，拿到电路板后，根据封装和电容的外形尺寸很容易区分正负极。下面通过直插电解电容、贴片铝电解电容以及钽电容来解释如何区分正负极。 1 直插电解电容区分正负极 直插电解电容的正负极可以通过引脚长度以及壳体颜色来区分，引脚长者为正；引脚短者为负；壳体有小区域的灰色部分对应的引脚为负，另一端为正。如下图所示。 对于封装，一般会通过标记“+”表示正极；或者用涂色区域表示负极。 2 贴片铝电解电容区分正负极 贴片铝电解电容可以通过SMT大批量贴装，提高焊接效率，但是相对于直插类型，容量较小。从底座看，钝角部分对应的引脚为正极；直边部分对应的引脚为负极，如下图所示。 从电路板上来看的话，涂色部分一般为负极，另一端为正极。 3 钽电容正负极区分 贴片钽电容是通过壳体表面的横杠来区分正负极的，有横杠的一端为正极；另一端为负极，如下图所示。 从PCB上来看的话，区域小者为正；或者有横杠者为正；或者用“+”标识者为正。 需要特别注意的是，钽电容与贴片二极管的表面很类似，但是正好相反，需要注意。 由于封装具有一定的灵活性，通过PCB上的封装来区分时需要灵活对待。 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

    时间：2020-10-26 关键词： 电容 电子技术

  • CAN总线通信典型电路(带隔离)

    CAN是控制器局域网络(Controller Area Network, CAN)的简称，是由德国BOSCH公司开发的，并最终成为国际标准（ISO 11898），是国际上应用最广泛的现场总线之一。其典型应用就是在汽车领域。下面我们分享一个典型的CAN总线电路。 图中ADUM1201实现隔离效果，CAN电平转换芯片通过AMIS42675来实现，这个电路我一直在用，本次只讲典型的电路设计，对于CAN总线的报文结构等内容，我们以后再讲。 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

    时间：2020-10-26 关键词： 通信技术 can

  • CAN总线通讯，如何处理GND

    工业现场CAN环境复杂多变，工程师面对信号的杂、乱、差却是束手无策，追根溯源对于信号的各种地你接对了吗? CAN总线以其高可靠性、实时性、灵活性以及严谨的数据处理机制等特点，在工业现场和汽车行业得到广泛应用，但随着环境干扰以及节点数目的增加等对CAN总线的稳定性提出更高的要求，而面对电源地、信号地、屏蔽地、外壳地不同的接地方式又该如何处理呢? 如图1分别是电源地、信号地、屏蔽地以及大地四种不同地的常见符号。 图1 四种接地符号 Ø 电源地概念： 电源地也为供电地，是为保证供电电源形成完整的电流回路设置的供电地，即GND。 Ø 电源地处理： 与单电源供电的负极相连。 图2 CAN收发器电源地(GND)接线 Ø 信号地概念： 信号地也称为隔离地，为使电子设备工作时有一个统一的参考电位，避免有害电磁场的干扰，使设备稳定可靠的工作，设备中的信号电路统一参考地，即CAN-GND; Ø 信号地处理： 许多实际应用中，设计者常直接将每个节点的参考地接于本地的大地，作为信号的返回地，看似正常可靠的做法，却存在极大的隐患! 信号地(CAN-GND)正确的接法主要分为两种： 单屏蔽层线缆：如果线缆是单屏蔽层，信号地理想接法是使用专门的信号线将所有节点信号地连接，起到参考地的作用。但如果缺少信号地线，亦可将所有节点信号地都连接到屏蔽层，但这样屏蔽效果亦差强人意。 图 3 带有屏蔽层双绞线 图 4 含信号地线双绞线连接方式 图 5 信号地与屏蔽层连接方式 双屏蔽层线缆：当使用双层屏蔽电缆时，需要将所有节点信号地连接到内屏蔽层，若使用非屏蔽线进行数据传输时，请保持信号地管脚悬空处理。 图 6 双屏蔽层信号地处理方式 所有节点信号地接到屏蔽层或者双屏蔽层的内层后，屏蔽层处理方式注意为单点接地，不可多点接地，否则会在信号地线上形成地环流。 另外，单点接地时为了加大供电地和信号地之间的隔离电阻，阻止共地阻抗电路耦合产生的电磁干扰，注意采用隔离浮地设计，通过阻容方式将屏蔽层与外壳隔离。 图 7 未进行单点接地处理的报文受到电磁干扰 Ø 屏蔽地概念： 屏蔽地(CAN-Shield)也可理解为CAN屏蔽层，部分场合也标为FG。导体外部有导体包裹的导线叫屏蔽线，包裹的导体叫屏蔽层，一般为编织铜网或铜泊(铝)，屏蔽层需要接地处理，保证外来的干扰信号可被该层导入大地。 图8 单屏蔽层和双屏蔽层电缆剖析 Ø 屏蔽地处理： 当使用双层屏蔽电缆时，CAN-Shield连接到外屏蔽层和DB9连接器的屏蔽壳。并且，使用DB9针式连接器时外屏蔽层会被连接到pin 5以保证当使用没有屏蔽连接的连接器时，可靠的接地。 多节点总线同样要求屏蔽地采用单点接地，防止形成回路，并且为浮地设计。 如下图9所示处理方式，CTM1051模块3脚为屏蔽地，5脚为信号地。  图9 双屏蔽层线中信号地、屏蔽地处理方式 Ø 外壳地概念： 静电的电荷集聚在物体的表面，一旦遇到可以释放的回路就可以形成电流。有时候产生的电压非常高，特别是在干燥的环境里。电子产品的外壳地就是用来快速地将电荷释放到大地。 Ø 外壳地处理： 外壳接地既是对人体安全的保护，也是防干扰的一种手段，因为一般情况下机壳是金属的，是非常好的屏蔽体，绝大部分辐射干扰都可以阻挡在机壳之外。通过地线引入的干扰(也叫共阻抗干扰)，处理方法一般采用地线隔离技术，在外壳接地时接入阻抗，加入滤波等。 图10 信号地、屏蔽地、外壳接地连接推荐电路 Ø 改进方案建议 如果您在使用CAN总线进行调试时，遇到过偶尔通信出错，或者接收不到数据，再者一直正常使用的总线，突然出现大范围的错误，或者节点损坏。 如果您还是在使用单纯的CAN收发器，那么请换成隔离CAN收发器吧!致远的CTM隔离模块内部包含隔离DC-DC、信号隔离电路、CAN总线收发电路、基础的总线防护等。 隔离收发器可将总线和控制电路进行电气隔离，将高压阻挡在控制系统之外，可以有效地保证操作人员的人身及系统安全。不仅如此，隔离可以抑制由接地电势差、接地环路引起的各种共模干扰，保证总线在严重干扰和其它系统级噪声存在的情况下不间断、无差错运行。 图11 CAN隔离收发器推荐设计电路 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

    时间：2020-10-26 关键词： 通信技术 can

  • 三极管实现自锁电路仿真设计

    使用NPN三极管和PNP三极管搭建一个按键自锁的电路。现打成的电路如下图所示。输出端为了方便查看效果，使用了LED作为指示。所实现的功能如下： 上电时，输出低电平，LED不亮； 按下按键后，输出高电平，LED点亮，松开后，LED仍点亮； 再次按下按键后，输出低电平，LED熄灭，松开后，LED仍熄灭； 所实现的效果就是自锁，只有下次按键发生时才会改变状态。下面对电路进行分析。 上电后，电容C1充电，PNP三极管Q2的基极和发射极都是高电平，所以截止；NPN三极管的基极是低电平，所以截止。所以输出端是低电平，发光二极管LED不会被点亮。 按下按键后，电容C1放电，C2充电使NPN三极管基极处于高电平，所以导通，导通后Q1的集电极-发射极导通压降较小约为0.3V左右，所以电阻R1和电阻R2分压后，使得PNP三极管Q2导通，输出端为高电平，发光二极管被点亮。PNP和NPN形成自锁。如下图所示。 当再次按下按键后，C2给C1充电，使得NPN三极管Q1的基极电平为低电平所以Q1截止，导致Q2的基极是高电平，所以Q2也截止，输出端输出低电平，发光二极管熄灭。 再按下按键后，又被点亮。以上就是NPN和PNP所形成的自锁电路。 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

    时间：2020-10-26 关键词： 元器件 三极管

  • 芯片中7nm代表什么？

    芯片中的7nm、5nm指的是芯片的工艺制程，这是一个长度单位，纳米为米的负9次方，数字越小所代表的工艺水平越高、性能越好。科技是在发展进步的，而芯片正是尖端科技的直接体现，高端芯片从28nm、14nm，发展到7nm以及要即将量产的5nm，这代表了科技的飞速发展和技术的不断突破。 一颗CPU芯片内集成了几十亿甚至上百亿颗集体管，芯片对数据的处理能力、高速运算就是通过这些晶体管来实现的，晶体管越多那么计算能力、运行速度、性能也就越强劲。 但是为了追求芯片的高性能，不能无休止的增大芯片的体积呀，芯片的体积越大，那么所占用的空间也就越大，所设计的电子产品也就越大。 这与产品的小型化、微型化发展趋势是相悖的。 如果，芯片内的晶体管体积变小了，单位体积内的晶体管数量就会增多，所以这就提高了芯片的性能。 所以，芯片的工艺水平越高、单位体积内的集体管也就越多、芯片的性能也就越强劲，这就是芯片向着更低纳米数发展的原因。 目前高端芯片的工艺制程为7nm，如麒麟990，骁龙865等；下一代的5nm即将量产，这个过程中起着决定性作用的机器是光刻机。目前，最先进的光刻机技术掌握在荷兰的ASML手中。光刻机对于芯片起着至关重要的作用。 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

    时间：2020-10-26 关键词： 半导体 芯片

  • PLC是如何控制接触器的？

    PLC是可编程逻辑控制器，它采用可 编程 的 存储器 ，用于其内部存储程序，执行逻辑运算、顺序控制、定时、计数与算术操作等面向用户的指令，并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产过程。 其应用性较强 ，偏于现场应用。 PLC接口的分类 PLC是工业现场、工控自动化常用的控制器，其接口从方向上分为输入口和输出口，从信号类型上可以分为数字接口和模拟量接口。所以，PLC的接口可以分为数字量输入接口DI、模拟量输入接口AI、数字量输出接口DO、模拟量输出接口AO等。 输入接口主要用来采集信息、接收反馈信号等；输入接口用来输出模拟量或者驱动开关型器件/执行机构等。通讯接口也认为是数字接口。 接触器工作原理 接触器其实就是继电器，工作原理是一致的，可以实现弱电控制强电的目的，还能实现隔离，是工业常用的开关型器件。接触器主要有线圈和触点构成，线圈是输入部分，触点是输出部分。 线圈都是具有工作电压的，比如24V的继电器是指接触线圈的工作电压为DC24V。输出触点，具有常开和常闭之分，触点体现了接触器的带载能力。线圈得电后，触点就会发生变化，常开触点变为常闭；常闭触点变为常开。 PLC控制接触器的工作原理 接触器的工作是通过控制线圈的得电与否来实现的。所以，可以通过PLC的数字量输出口DO来控制接触器的线圈。一般驱动板上都通过光耦实现隔离，假设光耦输入端的正极连接24V，负端连接PLC的DO口，如下图所示。 当PLC输出高电平的时候，光耦不通，触点不会发生动作，控制回路不导通；当PLC输出低电平的时候，光耦导通，触点动作，控制回路导通。 这就实现了PLC控制接触器的目的，从而实现了PLC控制负载。逻辑可以通过编程来实现，PLC使用梯形图编程比较直观方便。 如果文章有用，就给转发一下吧。 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

    时间：2020-10-26 关键词： plc 接触器

  • 三极管必知基础知识：线性放大

    三极管的基本知识 三极管分为PNP型和NPN型，其中日常生活中用的最多的应该就是NPN型三极管了。不管是NPN型三极管还是PNP型三极管，它们都有三个引脚，分别为基极B、集电极C和发射极E。这三个引脚中，基极是控制引脚、集电极是电流输入引脚、发射极是电流输出引脚。 三极管三种状态 三极管有三种工作状态，分别为截止状态、放大状态、饱和状态。这个怎么理解呢？ 我们可以把三极管看成是一个水龙头或者阀门，那么集电极就是水龙头进水、发射极就是出水口、基极就是水龙头把手，我们只要旋转水龙头把手就可以控制水流大小。只不过这个水龙头的把手有点特殊，它不是用人手来控制，而是利用水流大小来控制。 我们就以NPN三极管为例来说一下三种状态， 截止状态：当我们把水龙头把手关死（即基极电流为零）时，水龙头进水口和出水口被关闭，都没有水流通过（即集电极到发射极的电流为零）。 放大状态：把水龙头（阀门）稍微打开（即基极开始有电流）时，自来水从水龙头的进水口（即集电极）流入，从出水口（发射极）流出，并且此时水龙头进水口的水流量和基极水流量成倍数关系（即集电极电流等于N被基极电流）。把这个倍数叫作三极管的放大倍数，用β表示。 比如，一个放大倍数为100倍的三极管。当基极电流为5mA时，那么通过集电极的电流为100*5=500mA；当基极电流为7mA时，那么通过集电极的电流为100*7=700mA；当基极电流为10mA时，那么通过集电极的电流为100*10=1000mA，以此类推…… 饱和状态：我们刚讲到在放大状态，集电极的电流和基极电流是成一定比例的。但并不意味着，如果基极电流无限增大，集电极的电流也会成比例无限增大。 当基极电流达到一定值以后，无论基极电流再怎么增加，集电极电流也不会再增加，把这种状态叫作饱和状态。就好比，水龙头（阀门）开关打开到一定程度以后，无论再怎么继续开大，水流量也不会再变大。 注意：对于NPN三极管，发射极的电流=集电极电流+基极电流。但是因为基极电流很小，所以基本上可以认为发射极电流=集电极电流 = 三极管放大倍数×基极电流 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

    时间：2020-10-26 关键词： 元器件 三极管

  • 有多个电容，那么这些电容怎么布局才能更好的起到去耦作用？

    对于噪声敏感的IC电路，为了达到更好的滤波效果，通常会选择使用多个不同容值的电容并联方式，以实现更宽的滤波频率，如在IC电源输入端用1μF、100nF和10nF并联可以实现更好的滤波效果。那现在问题来了，这几个不同规格的电容在PCB布局时该怎么摆，电源路径是先经大电容然后到小电容再进入IC，还是先经过小电容再经过大电容然后输入IC。 电子电器 我们知道，在实际应用中，电容不仅仅是理想的电容C，还具有等效串联电阻ESR及等效串联电感ESL，如下图所示为实际的电容器的简化模型： 在高速电路中使用电容需要关注一个重要的特性指标为电容器的自谐振频率，电容自谐振频率公式表示为： 自谐振频率点是区分电容器是容性还是感性的分界点，低于谐振频率时电容表现为电容特性，高于谐振频率是电容表现为电感特性，只有在自谐振频率点附近电容阻抗较低，因此，实际去耦电容都有一定的工作频率范围，只有在其自谐振频率点附近频段内，电容才具有很好的去耦作用，使用电容器进行电源去耦时需要特别注意这一点。 电容的特性阻抗可表示为： 可见大电容（1uF）的自谐振点低于小电容(10nF)，相应的，大电容对安装的PCB电路板上产生的寄生等效串联电感ESL的敏感度小于小电容。 SO，小电容应该尽量靠近IC的电源引脚摆放，大电容的摆放位置相对宽松一些，但都应该尽量靠近IC摆放，不能离IC距离太远，超过其去耦半径，便会失去去耦作用。 以上情况适用于未使用电源平面的情况，对于高速电路电路，一般内层会有完整的电源及地平面，这时去耦电容及IC的电源地引脚直接过孔via打到电源、地平面即可，不需用导线连接起来。 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

    时间：2020-10-26 关键词： 电容 电路图

  • 电阻和电容并联的几个作用

    电阻和电容作为两个最基本的元器件，在电路设计中应用广泛，可以实现滤波、移相、降压等作用，这个要根据具体的情况分开来看。 下面介绍三种常用的作用。 1 作用之一：滤波 电容的特性是两端的电压不能发生突变，具有阻碍电压变化率的特性，利用这一点可以实现滤波作用，起到输出信号的平滑作用。 以NTC测温电路为例，实际电路如下图所示。 NTC随着温度的变化其电阻发生变化，单片机采集电阻两端的电压可以计算出当前的环境温度，在电阻两端并联一个电容，可以起到滤波作用，使输出较为平滑，不会出现太大的波动。 2 作用之二：移相、滤波器 在设计运算放大电路时，我们会在其反馈端的反馈电阻上并联一个电容。 电阻起到放大倍数的调节作用，并与电容并联构成低通滤波器的作用和相位补偿的作用，防止增加零点出现自激。 电路如下图所示。 3 作用之三：构成RC降压电路 RC阻容降压是一种常用的低成本的降压方式，电路简单，多用在小功率的设备中。 该电路的关键元器件就是电阻和电容。 电路图如下图所示。 电容起到降压作用，而电阻起到放电作用，给回路构成了一条泄放回路，断电后防止对人体构成伤害。 以上就是三种常用的RC并联电路，还有没有补充完整的地方，希望大家在评论区留言讨论。 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

    时间：2020-10-26 关键词： 元器件 电容 电阻

  • 为什么要进行电容补偿？如何补偿？

    电气设备主要分为三大类，阻性设备、感性设备、容性设备。 阻性设备是指电阻类用电设备。电阻主要是把电能转换成热量，所以我们可以简单的把阻性设备理解成发热的这一类用电设备。（阻性设备比如：热得快、热水器、电炉等） 感性负载是指电感类用电设备。“电感”也叫“电感线圈”，所以我们可以简单的把感性设备理解成线圈这一类的用电设备。（感性设备比如：电机、风扇、空调等） 容性设备是指电容类用电设备，这一类用电设备在我们生活中非常少。比如（灭蚊灯、补偿柜等） 为什么要 进行电容补偿？ 为什么要用电容补偿，而不是用电阻或者电感补偿呢？ 这是因为当交流电通入阻性负载中，由于阻性负载没有无功功率，所以它的电流和电压是同步的。 但是当交流电通入感性负载中，由于电感的作用，会使交流电的电压相位超前电流相位。 同样，当交流电通入容性负载中，由于电容的作用，会使得交流电的电流相位超前电压相位。 在日常用电设备中，大部分都是阻性负载和感性负载。阻性负载不需要无功功率，所以也不需要功率补偿。但是感性设备需要无功功率，它会造成电压相位和电流相位不同步、电压超前电流。所以要想电流和电压相位同步，就需要在感性负载上并联电容。因为感性负载造成电压超前电流、容性负载造成电流超前电压，它们一正一负，刚好抵消。 如何补偿？ 现在一般都采用无功补偿控制器实现全自动补偿。 无功补偿接线图如下所示： 无功控制器Ua、Ub、Uc分别接在三相火线上，它可以给无功控制器提供电压信号；三个电流互感器接成星型，另外一端分别接无功控制器的Ia、Ib、Ic端，它们可以给无功控制器提供电流信号。当无功控制器有了电流信号和电压信号以后，它就可以计量出功率因素，从而控制8个接触器的线圈通电与断电。 当无功控制器检测到线路功率因素过低，那么它会自动接通一个接触器线圈。这样与该接触器主触头相连的电容组就被并联到了母线上，功率因素会升高。如果功率因素不够，那么无功控制器会继续接通一个线圈，再并联一组电容上去，直到功率因素达到设定值。 当无功控制器检测到线路功率因素过高，那么它会自动切除一组电容。由于线路中负载一直是动态变化的，所以无功补偿也是动态的。 无功补偿的作用？ 无功补偿的主要作用是用来提高功率因数，提高功率因数的主要目的是提高电源利用率及减少能源损耗。 同样一个电源（变压器），如果变压器容量输出的功率全部是有功功率，那就可以全部转化成经济效益，因为供电公司是按有功功率来收费的。 如果变压器容量输出功率除了有功功率以外，还需要分一部分出来输出无功功率。那能输出的有功功率自然会变少，经济效益就会降低。所以供电公司要求各工厂功率因数不得低于某一个值，如果过低就会被罚款。 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

    时间：2020-10-26 关键词： 电容 电源设计

  • 使用PCIe交换网结构在多主机系统中优化资源部署

    使用PCIe交换网结构在多主机系统中优化资源部署

    越来越多的数据中心和其他高性能计算环境开始使用GPU，因为GPU能够快速处理深度学习和机器学习应用中生成的大量数据。不过，就像许多可提高应用性能的新型数据中心创新一样，这项创新也暴露出新的系统瓶颈。在这些应用中，用于提高系统性能的新兴架构涉及通过一个PCIe®结构在多个主机之间共享系统资源。 PCIe标准(特别是其基于树的传统层级)会限制资源共享的实现方式(和实现程度)。不过，可以实现一种低延时的高速结构方法，这种方法允许在多个主机之间共享大量GPU和NVMe SSD，同时仍支持标准系统驱动程序。 PCIe结构方法采用动态分区和多主机单根I/O虚拟化(SR-IOV)共享。各PCIe结构之间可直接路由点对点传输。这样便可为点对点传输提供最佳路由，减少根端口拥塞，并且更有效地平衡CPU资源的负载。 传统上，GPU传输必须访问CPU的系统存储器，这会导致端点之间发生存储器共享争用。 当GPU使用其共享的存储器映射资源而不是CPU存储器时，它可以在本地提取数据，无需先通过CPU传递数据。这消除了跳线和链路以及由此产生的延时，从而使GPU能够更高效地处理数据。 PCIe的固有限制 PCIe主层级是一个树形结构，其中的每个域都有一个根联合体，从该点可扩展到“叶子”，这些“叶子”通过交换网和桥接器到达端点。链路的严格层级和方向性给多主机、多交换网系统带来了成本高昂的设计要求。 图1——多主机拓扑 以图1所示的系统为例。要符合PCIe的层级，主机1必须在交换网1中有一个专用的下行端口，该端口连接到交换网2中的专用上行端口。它还需要在交换网2中有一个专用的下行端口，该端口连接到交换网3中的专用上行端口，依此类推。主机2和主机3也有类似的要求，如图2所示。 图2——每个主机的层级要求 即使是基于PCIe树形结构的最基本系统，也需要各交换网之间有三个链路专用于每个主机的PCIe拓扑。而且，由于主机之间无法共享这些链路，因此系统会很快变得极为低效。 此外，符合PCIe的典型层级只有一个根端口，而且尽管“多根I/O虚拟化和共享”规范中支持多个根，但它会使设计更复杂，并且当前不受主流CPU支持。结果会造成未使用的PCIe设备(即端点)滞留在其分配到的主机中。不难想象，这在采用多个GPU、存储设备及其控制器以及交换网的大型系统中会变得多么低效。 例如，如果第一个主机(主机1)已经消耗了所有计算资源，而主机2和3未充分利用资源，则显然希望主机1访问这些资源。但主机1无法这样做，因为这些资源在它的层级域之外，因此会发生滞留。非透明桥接(NTB)是这种问题的一个潜在解决方案，但由于每种类型的共享PCIe设备都需要非标准驱动程序和软件，因此这同样会使系统变得复杂。更好的方法是使用PCIe结构，这种结构允许标准PCIe拓扑容纳多个可访问每个端点的主机。 实施方法 系统使用一个PCIe结构交换网(本例中为Microchip Switchtec® PAX系列的成员)在两个独立但可透明互操作的域中实现：即包含所有端点和结构链路的结构域以及每个主机专用的主机域(图3)。主机通过在嵌入式CPU上运行的PAX交换网固件保留在单独的虚拟域中，因此，交换网将始终显示为具有直连端点的标准单层PCIe设备，而与这些端点出现在结构中的位置无关。 图3——每个结构的独立域 来自主机域的事务会在结构域中转换为ID和地址，反之，结构域中通信的非分层路由也是如此。这样，系统中的所有主机便可共享连接交换网和端点的结构链路。交换网固件会拦截来自主机的所有配置平面通信(包括PCIe枚举过程)，并使用数量可配置的下行端口虚拟化一个符合PCIe规范的简单交换网。 当所有控制平面通信都路由到交换网固件进行处理时，数据平面通信直接路由到端点。其他主机域中未使用的GPU不再滞留，因为它们可以根据每个主机的需求动态分配。结构内支持点对点通信，这使其能够适应机器学习应用。当以符合PCIe规范的方式向每个主机提供功能时，可以使用标准驱动程序。 操作方法 为了解这种方法的工作原理，我们以图4中的系统为例，该系统由两个主机(主机1采用Windows®系统，主机2采用Linux®系统)、四个PAX PCIe结构交换网、四个Nvidia M40 GPGPU和一个支持SR-IOV的Samsung NVMe SSD组成。在本实验中，主机运行代表实际机器学习工作负载的通信，包括Nvidia的CUDA点对点通信基准测试实用程序和训练cifar10图像分类的TensorFlow模型。嵌入式交换网固件处理交换网的低级配置和管理，系统由Microchip的ChipLink调试和诊断实用程序管理。 图4：双主机PCIe结构引擎 四个GPU最初分配给主机1，PAX结构管理器显示在结构中发现的所有设备，其中GPU绑定到Windows主机。但是，主机上的结构不再复杂，所有GPU就像直接连接到虚拟交换网一样。随后，结构管理器将绑定所有设备，Windows设备管理器将显示GPU。主机将交换网视为下行端口数量可配置的简单物理PCIe交换网。 一旦CUDA发现了四个GPU，点对点带宽测试就会显示单向传输速率为12.8 GBps，双向传输速率为24.9 GBps。这些传输直接跨过PCIe结构，而无需通过主机。如果运行用于训练Cifar10图像分类算法的TensorFlow模型并使工作负载分布在全部四个GPU上，则可以将两个GPU释放回结构池中，将它们与主机解除绑定。这样可以释放其余两个GPU来执行其他工作负载。与Windows主机一样，Linux主机也将交换网视为简单的PCIe交换网，无需自定义驱动程序，而CUDA也可以发现GPU，并在Linux主机上运行P2P传输。性能类似于使用Windows主机实现的性能，如表1所示。 表1：GPU点对点传输带宽 下一步是将SR-IOV虚拟功能连接到Windows主机，PAX将此类功能以标准物理NVM设备的形式提供，以便主机可以使用标准NVMe驱动程序。此后，虚拟功能将与Linux主机结合，并且新的NVMe设备将出现在模块设备列表中。本实验的结果是，两个主机现在都可以独立使用其虚拟功能。 务必注意的是，虚拟PCIe交换网和所有动态分配操作都以完全符合PCIe规范的方式呈现给主机，以便主机能够使用标准驱动程序。嵌入式交换网固件提供了一个简单的管理接口，这样便可通过成本低廉的外部处理器来配置和管理PCIe结构。设备点对点事务默认情况下处于使能状态，不需要外部结构管理器进行额外配置或管理。 总结 PCIe交换网结构是一种能够充分利用CPU巨大性能的绝佳方法，但PCIe标准本身存在一些障碍。不过，可以通过使用动态分区和多主机单根I/O虚拟化共享技术来解决这些难题，以便可以将GPU和NVMe资源实时动态分配给多主机系统中的任何主机，从而满足机器学习工作负载不断变化的需求。

    时间：2020-10-26 关键词： pcie 交换网 资源部署

  • 国产芯片能否弯道超车，实现超越？

    昨天被打击了，有感而发，和大家聊聊芯片。 芯片是尖端科技的集中体现，一颗小小的芯片内部包含几十亿颗晶体管，内部结构包罗万象，简直是叹为观止。目前，所有的互联网、云计算、人工智能、消费电子等都是基于芯片作为平台的，没有了芯片，这一切都不复存在。而高端芯片的研发设计能力，还主要掌握在欧美几个国家的手中。 几年前，我们国内对芯片还没有足够的重视，高端的芯片都是国外进口，直到美国制裁中兴事件的发生，国人才真正认识到了芯片的重要性，才开始慢慢的往芯片上面投入。 这其中成绩最为卓越的无疑是华为海思，依托华为在通信行业的技术沉淀，华为海思积累了15年之久重要推出了麒麟系高端CPU以及5G基带芯片，已经慢慢打开市场，在性能各方面与欧美的差距越来越小，甚至实现了赶超。 但是放眼全国，我们国产芯片设计、生产、封装能力还远落后于欧美国家，实现赶超，还有一段很长的路要走。 国内具有芯片设计能力的厂家屈指可数，就那几家，如华为海思、清华紫光、豪威科技、中兴微电子、华大半导体、士兰微、大唐、联发科等。而这其中，能设计高端芯片的又能有几家呢？ 芯片除了设计，还有一项高难度的环节，就是生产制造，而全球规模较大的半导体制造厂家更少，比如三星半导体、英特尔半导体、台积电、中芯国际等。 高端芯片的生产制造能力主要集中在三星、台积电、英特尔手中，而他们背后的股东都有西方背景。 中芯国际是国内规模最大、工艺最先进的芯片制造厂家，但是光刻机和晶圆方面却被西方国家所控制，想提高工艺，拿着钱却买不来最先进的光刻机。 华为在美国的制裁中，一路坎坷、过五关斩六将挺了过来，但是美国又从晶圆方面开始制裁，这就相当于釜底抽薪，斩断了厨房的柴米油盐的供应。 华为如何应对，政府如何出面调解，还需要拭目以待。 我国是一个经济、科技快速发展的超级大国，在芯片设计、制造方面也有了非常好的起色，但是距离欧美发达国家的水平还有很大一段距离。 欧美国家对国内企业的限制，也促使了国产技术的全面提升，相信在不久的将来，我们一定能追赶并超越西方国家，打破西方国家的技术封锁，实现全面超越。 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

    时间：2020-10-26 关键词： 半导体 芯片

  • 51单片机外挂ADC0809实现电压采样，设计思路

    网友后台发消息想用外挂式的AD转换芯片做一个电压采集电路并显示出来，想了解一下设计思路。这个设计非常简单。主要涉及到两部分的电路：AD采样电路和显示电路，AD采样部分，网友指定了用ADC0809来实现；显示部分可以使用数码管也可以使用液晶来显示。 1 AD采样电路设计 51单片机的供电电压为5V，假设题目所要采集的电压范围为0-5V，ADC0809具有八个AD采样通道，需要通过三路地址选择端来确定采用通道，电路如下图所示。 通过滑动变阻器来改变被采样电压的范围，最大电压为5V，最小电压为0V。显示电路用数码管设计。 2 AD采用原理 AD采样的过程就是将模拟量转化为数字量的过程。ADC0809的AD位数为8位，即对应的最大数字量位255，数字量范围为0-255，模拟量范围为0-5V。即0V时对应数字量0；5V时对应数字量255。假设模拟量用U来表示，数字量用S来表示，则U和S之间的对应关系为：U=S*(5/255)。所以，只要单片机通过ADC0809采集到数字量就可以反推出当前数字量所对应的电压值。将该电压值显示在数码管/液晶上即可。 3 程序设计 ADC0809具有EOC引脚，初始状态时该引脚为低电平，当转换完成后该引脚为高电平，所以单片机只要检测到EOC引脚为高电平就可以获取数据。EOC引脚可以接在单片机的中断输入上，采用中断触发。 ADC0809是比较老的芯片了，有几个缺点：1)占用单片机引脚多；2)分辨率低；3)引脚多、体积大。现在AD几乎成了单片机片上资源的标配，片上AD资源使用非常方便。不过ADC0809帮助了很多人入门。 在学校的时候，帮导师带过本科生的毕业设计，其中有一个设计的一部分就用到AD采样实现电压显示，当时用了一天多的时间就把程序写完了并实现了效果，从此就在研究生阶段帮人做了很多的毕业设计，创收了一些外快。 现在多数单片机都是具有AD采样功能的，只需要配置一下寄存器就可以，比外挂式的采样芯片好用多了，除非需要用到高精度的采样需求才考虑外接采样芯片，在设计选型的时候还是建议优先选择片上资源。 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

    时间：2020-10-26 关键词： 单片机 电压采样

  • Proteus中，单片机仿真数码管显示的设计思路

    使用仿真软件Proteus可以实现单片机控制数码管显示的仿真。该仿真电路包括单片机的最小系统电路、数码管驱动电路，还需要进行编程。Proteus是支持程序联调的，运行后可以看到最终的仿真效果。 1 单片机的最小系统电路 所谓单片机的最小系统电路是指单片机在工作时所需要的最基本的电路，一般包括电源电路、复位电路、晶振电路和下载电路。由于是软件仿真，只需要设计电源电路、复位电路和晶振电路就可以。甚至，只放一颗单片机都可以，软件是默认具有最小系统的。单片机的最小系统如下图所示。 2 数码管驱动电路 单片机驱动数码管具有多种方案，但是一般不会通过GPIO口直接驱动的方式，一般都会通过驱动芯片来实现控制，一方面可以解决单片机驱动能力小的问题；另一方面可以实现以较少的GPIO实现多位数码管驱动的目的。可以使用373/573一类的锁存器来控制数码管，也可以使用595一类的移位寄存器来控制，还可以使用数码管专用的芯片如TM160等来实现控制。 我比较喜欢使用74HC595来驱动数码管。这是一颗移位寄存器，可以级联，只需要三个GPIO口就可以实现多片数码管驱动的目的。驱动一颗数码管的电路如下图。 只需要三个GPIO就能实现一颗数码管的控制，如果要驱动多个数码管的话，可以使用多片595级联，如下图所示： 3 数码管驱动程序的设计 使用74HC595来驱动数码管，其程序设计也非常简单。595是八位的移位寄存器，需要将数据循环八次写入，需要特别注意的是，74HC595具有锁存功能，将数据写入后，需要给CP一个脉冲后，数据才会被输出，如下所示。 单片机驱动数码管是非常简单的设计，是初学单片机必经的小设计，通过该设计可以联系GPIO口的配置、时序图的理解。 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

    时间：2020-10-26 关键词： 单片机 仿真软件

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