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  • 色彩的学问--色彩测量仪器为食品工业保驾护航

    色彩测量仪器可以用于食品色彩管理、农产品、海产品和肉类的增长量检查或等级分类、判断生肉新鲜程度、研究保鲜方法，或者进行消费者喜好调查或产品研发等。在陈列于玻璃后面的各种冷藏、冷冻、盒装、烘干和塑料包装食物的零售天地中，视觉的吸引力远比嗅觉来得重要。色彩心理学研究表明，适当的颜色会给人留下美好的印象，增进食欲，如红色给人以甘美成熟的印象;橙色给人甜美、愉悦、健康、欢快和朝气蓬勃的印象;黄色代表光明、希望和丰收；绿色让人感到安全、舒适、新鲜；蓝色给人清爽、宁静的印象 ；紫色代表温柔神秘 ；白色代表洁净、清爽、清晰，黑色则意味着成熟。另外，食物的色彩与新鲜度和品质之间存在着直接的关系，而且在一定程度上食品的颜色也反映了食品的营养和功能，故而，就有了“择色而食，食之有道”之说。显然，新鲜和加工食品生产商对于色彩所传递的种种语言了然于胸，他们毫不犹豫地采用更多的色彩检测手段，对各种产品的色泽进行更好的控制。这也就是为什么色彩测量仪器在食品中的应用越来越广泛的原因。登上食品测色的舞台一直以来，人们都是运用感观品评方法来进行食品色、香、味等方面的品质鉴定，为了能对色泽更好地进行量化分析，保证产品质量，防止食品腐败、污染，提高产品的吸引力，食品工业引入了比色法和分光光度法这两种主要方法，通过与软件的结合，实现了从实验室到工厂对产品的测色、颜色匹配、颜色配方及颜色质量控制。◆ 比色法：比色法是对人眼所看到的光的三原色进行量化的一种方法。通过研究产品色差值与感官品评值的相关性，去除人为因素对测定结果的影响，使得色泽的判定更加客观，以指导食品或饮料配方中添加颜色成分，提高“色彩吸引力”，规范食品“煮熟到什么程度”等，为产品研发和品质控制提供有力可信的依据。国外色差计从上世纪60年代开始大量生产，如日本柯尼卡美能达便携式色差仪CR-400/410。◆ 分光光度法：过去十几年间，在确定配料、果酱、果冻、蜜饯、饮料等成品色泽标准，研发新的食品饮料产品、根据屠体天然脂肪含量对肉类、家禽和鱼类进行筛选、分拣和品质分级、质量检验等方面，分光测色计的需求日益上升。分光测色计主要依靠测定物体反射的光谱功率分布或物体本身的反射率特性，然后根据光谱测量数据，可以精确计算出物体在各种标准光源和标准照明体下的三刺激值。这种方法也被称为科学“一步法”，是目前测量食品色彩、配方所需颜色并进行质量控制的最精确的测色技术。其测量的波长范围为400纳米至700纳米（毫微米），包含了人类肉眼可见范围内物体所有反射或透射的光线，可以精确配制任何所希望得到的颜色。常用的便携式多功能积分球分光测色计，由于结构紧凑、轻巧时尚、重量轻、可存储数据多、能在任何位置进行高精度测量等诸多优点，受到市场的欢迎。◆ 与软件相结合通过结合颜色配方软件和配色软件包，便携式和台式分光测色计可用于实验室色彩控制系统，实现从科研实验室到厂区的各种色彩控制。这些色彩数据软件可以实现前所未有的色彩品质控制，使得色彩的检测和控制更加简便。如，预定义的屏幕模版对产品进行达标/不达标评估和统计以及精密的研发分析。用户可以根据自己行业的特点和特定参数要求，来设计自己的软件显示及输出界面 ；可在测量数据中插入数字图片，精确标记测量光点，从而建立起与供应商进行色彩交流的新空间 ；测量数据可以用Excel表格导出，并通过“拖放”方式将任何图形复制到电子表单上 ；可自定义报告，以满足终端用户需求的格式显示色彩数据 ；还可在局域网（LAN）内共享数据等。这样，通过与现行便携式色差计和台式分光测色计相结合，就可以在同一平台，全面控制组织内的色彩品质。

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  • ST推出与机顶盒芯片集成的智能家居软件平台

    中国，2013年10月24日 ——横跨多重电子应用领域、全球领先的半导体供应商、世界领先的机顶盒系统芯片供应商意法半导体（STMicroelectronics，简称ST；纽约证券交易所代码：STM）推出智能家居软件。意法半导体的智能家电软件促使机顶盒逐渐演变成智能家居机顶盒。新一类设备能够管理家用能源、家庭自动化系统和家庭保安监视系统，为家庭用户提供一条通过家电访问数字多媒体内容的途径。新产品于2013年10月23 – 25日在杭州之江饭店举行的意法半导体ICTC（国际传输与覆盖研讨会）专场技术展示会展出（之江饭店101展厅），欢迎参观。意法半导体的智能家居软件将预集成到机顶盒和家庭网关系统芯片，例如，STiG105 和 STiG112智能家居专用芯片；以及多媒体网关芯片，例如，深受欢迎的STiH416(‘Orly’)和新推出的Monaco系列产品(STiH407、STiH410、STiH412)。有了这个新的开发软件框架，意法半导体的客户能够研制下一代产品，支持创新的差异化家庭能源管理、安全监视、自动化服务和其它功能。最终，这项技术让运营商能够为用户提供更高多价值，提高收入。意法半导体执行副总裁兼数字融合产品部总经理Gian Luca Bertino表示：“增加对智能家居应用和服务的支持是机顶盒自然进化的结果，让运营商能够提供创新的服务，为用户提供一致的使用体验。智能家居软件平台结合我们的大量的外围芯片，例如，家庭网关系统芯片、网络互联器件、传感器和执行器，为开发人员提供了释放这个令人期待的新机会的潜能所需的一切。”基于Linux、Java Virtual Machine和OSGi框架等开放标准，智能家居支持主流的数字家居标准，例如，Home Gateway Initiative (HGi)、 Universal Plug and Play (UPnP)和 Digital Living Network Alliance (DLNA)，还支持智能家居使用的所有的主要无线通信协议，例如，ZigBee®，包括最新的Smart Energy Profile 2.0、Z-Wave、Wi-Fi，包括IEEE 802.11n，以及近距离通信(NFC)。该软件还支持Bluetooth® Smart Ready，以及2G、 3G 或 LTE蜂窝通信标准。意法半导体还为该软件平台推出一个包含硬件的参考设计，其中硬件是搭载STiG105系统芯片的评估板。智能家居软件平台有助于原始设备制造商、运营商和应用开发商快速开发智能家居应用服务。该智能家居平台可让用户在安装智能家居软件的智能机顶盒上控制安全摄像头、家庭照明、取暖设备、多媒体设备，并与其互动。Alpha版产品开发工具套件(PDK)已于2013年9月发布，全功能版的PDK工具计划在2013年12月发布。

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  • 应用c进行嵌入式Linux的研究

    1.引言嵌入式Linux是一种开放源码的真正32位的操作系统，并且可以进行裁减和优化，性能稳定，并且支持多任务和软实时，所以深受开发者的信赖。它支持从IntelX86到MotorolaPowerPC，ARM,CompaqAlpha等多种硬件平台，并且提供了丰富的软件资源，具有强大的网络支持功能，支持GUI开发，并且嵌入式Linux的开发技术资源丰富。如何管理各个应用在系统中无冲突安全地工作？如何把开发的系统快速的转化为可发布的产品？如何优化和管理嵌入式系统的开发过程，保证在有限的工期之内完成高质量的产品？使用平台创建套件(PCS)来开发嵌入式Linux应用可以很好地解决这些问题。2.平台创建套件介绍平台创建套件(PlatformCreationSuit)是由Metrowerks公司开发的一套专门用于进行嵌入式Linux应用的一套系统，它提供的主要功能有:配置操作系统，开发自己的应用，自动编译(Build)，部署(Deploy),调试(Debug),检查许可文件，集成新的软件等等。平台创建套件包含三个主要的组成部分：目标向导工具(TargetWizardTools),用来管理，配置，扩展，生成和部署传统的开放源码的Linux软件元素，来全面的支持目标产品的需要。如图一。目标向导工具提供了扩展基本的Linux环境的功能，它允许集成千万种可下载的开放源代码和二进制应用，GNU工具集，新的Linux内核，或者用来提高内核功能的改进的设备支持，安全，实时性能，服务质量(QOS)和网络等部件。CodeWarrior可视化开发环境，用来进行项目管理，创建和生成嵌入式Linux应用软件。CodeWarrior可视化开发环境是一个非常优秀的可视化开发工具，包括编辑环境，调试环境和项目管理功能，快速开发工具，等等。因为CodeWarrior可视化开发环境已被众多的嵌入式应用开发人员所熟悉，这里不再详细介绍。板极支持包工具(BoardSupportPackage),包括用来创建，部署和调试操作系统，驱动程序，和针对目标硬件平台的应用所需要的所有元素，通常一个BSP中包括Linux内核，设备驱动程序，应用和服务，各种类库，GNU工具集(编译器，连接器，等等)，部署向导等等。图一:平台创建套件这张图是PCS中最常用的模块：TargetWizard的界面。在TargetWizard中所有的部件都以树型结构显示，部件的图标表明它的状态，这样整个系统中各个部件及其状态都一目了然。开发者可以很方便的对部件进行裁减，只要通过简单菜单操作来打开(Enable)和关闭(Disable)就可以对系统中的部件进行配置。PCS会自动管理各个部件之间的依赖和冲突关系,这就避免了开发者在研究部件依赖关系和解决部件冲突的时候花费大量的时间。开发者在打开一个部件的时候，如果它所依赖的部件并没有打开，那么在状态窗口中会显示出这个部件的依赖信息，开发者可以根据这些信息逐一地解决。当有冲突的时候，在状态窗口中会显示出具体的冲突信息，开发者可以顺利地解决问题。在没有冲突检测的情况下，开发者可能意识不到冲突的存在，而直到运行的时候才发现冲突的存在,PCS在很大程度上避免了类似问题的发生。TargetWizard同时与其它的功能模块紧密相连，PackageEditor是一个可视化的环境来导入新的驱动程序、应用和库文件,PCS同时也提供了手动方式来完成这些功能的方法;LinuxKernelImportTool可以用来导入新的Kernel;GNUToolchainImportTool可以用来导入新的toolchain;DebianBinaryImportTool允许开发者下载并导入多种公开发布的DebianGNU/Linux二进制应用程序;ExportBSPtool可以用来导出BSP,是生成BSP的工具;SkeletonDeploymentWizard是可以设置一些通用属性的部署工具;GDB(GNUDebugger)和DDD(DataDisplayDebugger)是目标镜像文件已经部署到目标板上的调试工具。3.基于平台创建套件的嵌入式Linux应用的开发过程进行嵌入式Linux的开发大致都采用以下的开发过程：1.基于功能需求选择一个目标板(MCG,Force,PC104,PPC,等等)或者根据需求选择一个处理器(购买一个评估开发板)和外围芯片，定制目标板。2.定制和配置操作系统。3.开发定制的应用。4.重新配置软件，进行部署。5.维护软件。使用平台创建套件(PCS)可以加速整个嵌入式系统的开发过程。下面介绍使用平台创建套件(PCS)进行嵌入式系统开发可以采用的详细的开发过程。

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  • 充换电标准化促电动汽车上路提速

    日前，全国规模最大、充电能力最强的北京市通州区小圣庙电动出租车充电站启用，200辆电动出租车上路运营，通州成为继延庆、怀柔、密云、昌平、平谷、房山、大兴之后，北京第8个进行电动出租车示范运营的区县。随着电动汽车上路数量不断增加，行驶范围不断扩大，充换电设施的标准化显得越来越重要。电动汽车上路规模增加通州小圣庙充电站站长郑和佳介绍：“该站是目前全国规模最大的电动出租车充电站，设有交流充电桩200个，直流充电桩10个，采用交流慢充为主、直流快充为辅的整车充电模式，可同时为210辆电动出租车提供充电服务。”其中，交流慢充桩6-8小时可让出租车电池充足电，直流快充30分钟可快充出租车80%的电量。此次上路的200辆电动出租车均是北汽新能源有限公司生产的北汽新能源E150EV车型，充满电后可行驶160公里，最高时速可达125公里。下一步，北京市电力公司将在通州区医院、商场、地铁沿线等试点、分批建设一定数量的直流充电桩作为快速充电设施，形成充电服务网络。此前，北京市最大的电动公交车充换电站四惠电动公交车充换电站于今年9月投入运营。截至目前，65座电动汽车充换电站构成的服务网络覆盖了北京市所有区县，充电桩共计1274台，服务公交、出租、环卫共1648辆电动汽车。据了解，不仅在北京，我国其他地方电动汽车上路数量也越来越多，如已投运的苏沪杭电动汽车城际互联工程，电动汽车可自由穿行于上海、苏州、杭州之间。需迫切建立相关标准体系“在发现电池快没电时，我都会寻找最近的一家充换电站，而每家充换电站的充换电标准都是一样的。”浙江省杭州市的纯电动出租车司机王师傅表示。对此，杭州供电公司营销部智能用电专职张鹏飞介绍：“在杭州，甚至长三角地带，所有充换电站内的设施和服务都采用统一标准，这对电动汽车的发展起到了极大的促进作用。”据介绍，目前杭州市充换电站设施的执行标准主要是《GB/T18487.1—2001电动车辆传导充电系统一般要求》、《Q/GDW233—2009电动汽车非车载充电机通用技术要求》等，包括了电动汽车换电站规划、设计、建设应遵循的基本原则，涵盖站址选择、供电系统规范、充电系统安全及功能要求、电池更换系统功能及安全要求、站点监控系统功能及通信协议等。张鹏飞表示：“如果没有标准，各类型充电站、充电设备无序建设，城市配电网将随之调整、增容，改造费用巨大。同时，不通过标准通信协议确保各充换电站信息实时监控，大容量充电负荷的无序性将可能对电网安全带来隐患。”因此，充换电设施标准的建立可指导、规范车辆生产厂家、设备生产厂家依据标准生产，实现设备、车辆的通用性要求，避免社会资源的浪费。此前，电动汽车充电设施标准化技术委员会一届四次会议已审议通过了电动汽车充电设置七项行业标准送审稿，包括《电动汽车非车载充放电装置技术条件》、《电动汽车电池更换站用充电机技术条件》、《电动汽车充换电设施运行管理规范》、《电动汽车智能充换电服务网络运营管理系统技术规范》、《电动汽车充电站初步设计内容深度规定》、《电动汽车充电设施供电系统技术规范》、《电动汽车充换电设施规划导则》，新标准有望在今年年底发布实施。 责任编辑：Mandy来源：中国能源报 分享到：

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  • 基于AVR单片机的高精度频率调节器设计

    1 引言在现代化工业生产与高精度测试中，我们需要相当精确的频率来帮助判断设备性能指标。而且我们希望能够微调该频率。采用压控振荡器得到的频率不够精确，微调频率步骤烦琐，耗时漫长，因此有些测试项目限制了压控振荡器的使用。Mega系列单片机是Atmel公司于2002年起陆续推出的。这款AVR增强型单片机具有速度快，抗干扰能力强，价格低廉等诸多优点。为了加快AVR单片机的软件编制，Atmel以及第三方提供的开发工具多种多样，程序开发方便有效。该单片机内部FLASH结构功能灵活，加锁后很难解密，可以最大限度地保护知识产权。AVR单片机可以广泛应用于通信、野外测试、汽车电子、医疗器械等领域，并且适用于各种低电压、低功耗的场合。本文提出一种方法能够基于AVR单片机，采用AD9850提供精确到1Hz的频率信号，不但可以发生正弦波，也可以发生方波，从而为要求频率精度高的企业解决了难题。它以Atmel公司的AVR单片机Atmega16L作为核心，能够方便、准确地控制输出频率。由于AVR单片机实现了在线可编程，所以大大简化了设计步骤，加快了设计进程，同时不会烧毁、烧费芯片，节约了成本。图1给出了该频率调节器的整体设计框图。用户通过4×4键盘设定频率值，AVR单片机使用I/O端口，扫描读入频率值。随后AVR单片机控制AD9850调节到用户要求的频率。AD9850的输出可以接电压比较器整形为方波，也可以经过低通滤波器限制带宽，输出正弦波形。AVR单片机同时控制液晶显示模块，使之实时显示当前频率。图1. 频率调节器整体框图2 控制核心与频率发生技术2.1 控制核心本设计采用了Atmel公司的AVR单片机Atmega16L作为控制核心。AVR单片机的单周期指令能够保证高的执行效率和低成本，是精简指令集CPU中的高性能器件。AVR单片机可以提供高达16 MIPS的执行时间，具有128K字节的可编程Flash存储器，同时具备4096字节的静态RAM。AVR单片机自带看门狗定时器，在强烈的电磁干扰条件下可以防止程序跑飞。本设计中采用的Atmega16L还具有以下特点：· 内部包含有硬件乘法器，加快乘法运算速度；I/O端口引脚数多达32根；· 支持在线可编程功能，不需要频繁从电路板插拔芯片；带有可编程的支持同步传输的UART端口；· 支持三线传输SPI端口；具有方便的I2C总线端口，直接与Philips芯片接驳；· 支持JTAG边界扫描电路；具有BOD低电压检测功能；· 内部有8路10位的A/D变换器；具有4个PMW，可以协同或单独工作；· 内部带有实时时钟电路；工作频率最高可达16MHz。2.2 AD9850频率发生技术AD9850是AD公司推出的低功耗直接数字频率合成器芯片，可以产生从直流到62.5MHz的宽频率信号，从投入市场到今天已经应用在雷达系统、低功耗频率源中。它良好的频率合成功能适合于应用在高精度测试中。本设计采用了AD9850作为波形发生器，具有体积小，功耗低的优点。在控制流程中，AVR单片机为AD9850计算了频率控制字，并且将频率控制字写入其中。联合小键盘上的“+1Hz”键和“-1Hz”键，本设计使得频率可以精确到步长为1Hz的调节。它可以产生方波和正弦波。用户要求产生正弦波时，我们设计了低通滤波器用来滤除信号的高频分量。该低通滤波器还可以使用五阶椭圆滤波器实现。图2示出了本系统的AD9850电路设计图。PC2——PC5可以同时作为I2C总线端口。图2 AD9850电路设计

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  • 记录仪实时多任务调度策略的研究

    实时多任务系统应用极其广泛，几乎渗透到各行各业，系统分类也很复杂。虽然不同的应用在实现模式上不完全一样，但核心思想是一致的。在嵌入式系统中，实时多任务机制是依靠启动之后运行的一段后台任务管理程序实现的。应用程序运行在该管理器程序之上。后台根据各个任务的要求，进行资源管理、消息管理、任务调度、异常处理等工作。其首要目的是调度一切可利用的资源实现实时控制任务。实时系统主要有两大类：软实时系统和硬实时系统。软实时系统的宗旨是使各个任务运行的越快越好，并不要求限定某一任务必须在多长时间内完成。在硬实时系统中，各任务不仅要执行无误而且要做到准时。大多数实时系统都是二者的结合。对于一个复杂任务系统，任务调度模式的选用是其系统架构的一个重点。无纸记录仪具有多层次的界面管理和较高的实时响应需求，由此选择与之相适应的系统任务调度模式是势在必行的。本论文综合考虑了各任务响应的实时性需求，对任务进行了创造性的调整，进而将软实时系统和硬实时系统进行了有机的结合，规划出最为合理的任务调度模式。1 记录仪实时多任务的特点通常的实时多任务操作系统都比较庞大，对于由单片机(80C320)组成的实时系统是不适用的。由于单片机的运算能力和内存有限，要求实时操作系统具有简单实用、高效可靠的特性。就记录仪而言，其任务和功能是预知的，则内存和文件管理系统可简化，甚至取消[1]。因为任务对存储器的要求是明确的，这样就可以使用固定和独立的存储区域分配方案，无需通过OS来控制和分配。因此，实时多任务操作系统就可以简化为基于任务调度与时钟中断管理为核心的调度模块。记录仪中的任务状态有四种：运行、就绪、等待、挂起，睡眠状态并入等待，不再另加以区分。2 任务的划分、组织和调度2.1 任务的划分在单片机实时多任务系统中，实现实时多任务机制的关键在于将系统功能合理地分解成各个任务模块。划分任务的原则： 功能相对独立，并能与其他程序同时执行的程序划分为一个任务。但任务划分不能太细，否则将增加任务切换的系统开销，降低系统效率并影响系统响应的实时性。文献[2]指出，应尽量将关系密切的任务合并，减少任务间的通信。综合考虑任务的实时性和执行时间，记录仪的十个任务可分为三类：(1)高优先级任务：下位机上传采样值的处理，虚拟通道组织，报警处理。这类任务实时性要求高，执行时间<0.1s，如采样值处理任务，记录仪要保存采样值作为历史数据，保存过程中要加上时标，采样值正确而时标错误的记录是无效的。(2)低优先级任务：按键响应、显示、PID控制、流量积算。这类任务执行时间<0.2s，任务实时性要求一般。如按键响应任务，延迟0.5s是可以容忍的。(3)后台任务：存储、打印、与管理机(PC)通信。这类任务的执行时间>1s，对实时性的要求最低。2.2 任务的组织系统上电，初始化每个任务的固定任务栈，建立任务队列状态表和任务控制表(TCB)，这两张表是任务调度的依据。任务队列状态表由高优先级、低优先级、后台任务三张子表组成；任务控制表由任务首地址、状态寄存器、任务局部变量三部分组成，数据结构见图1。2.3 基于消息驱动机制的任务调度借鉴面向对象程序设计的思想，在记录仪程序中引入消息概念，将任务的执行条件转换为消息，由消息对相应的任务进行激活，并由任务调度模块实现调度。消息定义为：当某个事件(如中断或某任务完成)发生时，事件处理程序设置相应的标志，不同的标志代表不同的消息。事件处理程序可以是中断服务程序，也可以是执行后需设置的标志的任务，因此，记录仪中任务的调度是基于消息机制来驱动的。消息在多任务程序中的作用相当于桥梁，使任务间既相互独立又有机关联，任务之间不能直接调用，需借助消息，由任务调度模块实施。

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  • 2014年SD 3.0存储卡渗透率有望达到20%

    根据全球市场研究机构TrendForce旗下储存事业处DRAMeXchange调查显示，由于系统装置如智能手机、平板电脑、单眼相机等，仅少数机种能支援SD 3.0介面，以及主要需求来自出货量占整体市场比重较低的零售通路市场，使2013年全球SD 3.0存储卡渗透率约10%。预期上述两大不利因子自2014年起有机会逐渐改善，再加上龙头厂商们为了提升获利品质也会加速提高SD 3.0产品比重的情况下，2014年SD 3.0渗透率有机会挑战20%水准。SD 3.0(又称UHS-I)介面的最大频宽从SD 2.0的25MB/s大幅提升至104MB/s，连续写入速度可轻易超过10MB/s水准(即Class 10等级以上)。为了能充分发挥SD 3.0的高速读写效能，存储卡供应商大多会采取堆迭2颗NAND Flash Die以上的封装方式，所以SD 3.0存储卡的容量至少会从8GB起跳。从上述SD 3.0存储卡的读写效能与容量来看，可以知道此产品是适合主攻对存储卡有高速读写与大容量需求的高阶产品市场，例如智能手机、平板电脑、摄影机或单眼相 机。TrendForce资深经理陈玠玮表示，存储卡市场80%以上的需求量是来自手机与平板电脑，但是智能手机和平板电脑销售量的快速成长，却未能 同时刺激SD 3.0存储卡的需求。原因之一是上述系统装置内的AP(Application Processor)芯片在2013年大多无法支援SD 3.0介面，只有极少数的高阶机种能够支援，所以即使SD3.0可向后相容于SD 2.0，却因为只能发挥SD 2.0的效能而不受客户青睐，这也让目前的SD 3.0存储卡需求，主要来自高阶相机与摄影机市场。原因之二，SD 3.0存储卡虽然具备上述优点，但是智能手机和平板电脑至少内建4/8GB以上的eMMC，以及所要求的读写速度皆可由eMMC满足，造成存储卡市场采 购量最大宗的系统OEM客户(例如手机、平板电脑制造商或是电信营运商)，反而倾向继续采买价格较便宜的SD 2.0存储卡。如果是eMMC容量超过16GB以上的高阶产品，甚至会选择不附赠任何存储卡，以降低本身的生产成本。然而，上述系统客户的采购策略，却反而促成SD 3.0存储卡的需求被转移到了零售通路市场。因为随着相片、影像、应用程式、作业系统所需要的储存量大幅增加，仅搭载4/8GB容量eMMC的智能手机 和平板电脑，无法满足消费者的储存需求。此时，为了扩充容量并且发挥智能手机和平板电脑的效能，大多数的消费者会倾向购买大容量且高速的SD 2.0 Class 10等级或是SD 3.0存储卡。换句话说，来自零售通路端对于高阶存储卡的需求，是SD 3.0存储卡的商机所在。目前的存储卡供应商为了方便销售SD 3.0存储卡，大多会在存储卡上面，同时标记Class 10和UHS-I的字样。受上述两大原因影响下，SD 3.0存储卡在2013年的市场渗透率，只能挑战10%的水准(见上图一)，但是2014年预估可以达15-20%，主要原因在于AP芯片从2014年 起，可支援SD 3.0介面的产品线会逐渐增加。此外，智能手机与平板电脑平价化趋势带动下，制造商为了节省生产成本，所搭载的eMMC还是会以低容量为主。如此一来， 零售通路市场对于高阶存储卡的需求有机会持续成长。另一方面，市场出货量最大宗的系统OEM市场，在智能手机占整体手机市场的比重不断攀升的情况下，已 呈现出逐年衰退的趋势，这让零售通路市场占整体存储卡市场的比重上升，也会进而推升SD 3.0的渗透率。除此之外，存储卡领导厂商们，为了在严峻的大环境下继续维持产品组合的获利品质，预料会开始加快提升自家SD 3.0产品比重。在龙头厂商们的积极推动下，相信也会对SD 3.0渗透率有所帮助。目前SD 3.0存储卡供应商除少部分采用In-house的解决方案外，大多数是采用慧荣与群联的SD 3.0控制芯片。除这两家外，擎泰、安国、鑫创等竞争者也持续紧追在后。未来随着SD 3.0存储卡的出货量逐步放量，再加上SD 3.0控制芯片的获利率较SD 2.0来得高，在低阶存储卡市场规模近年来不断萎缩的趋势下，相信SD 3.0控制芯片市场将成为兵家必争之地。值得注意的是，SD 3.0控制芯片因为可大幅提升NAND Flash的读写效能，所以已经开始被采用在原先SD 2.0 Class 10等级的高阶存储卡市场了，换句话说，SD 3.0控制芯片现阶段已经开始取代部分SD 2.0控制芯片市场。然而，预期在SD 3.0商机不断成长，竞争者也开始增加下，日后价格战的到来相信是无法避免。TrendForce认为，随着SD 3.0与SD 2.0的控制芯片价差逐渐缩小，有利于SD 3.0控制芯片加快取代SD 2.0市场的速度，因此，SD 3.0控制芯片的商机在未来是可以期待的。

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  • 基于MiniGUI的数字加密电话系统GUI设计

    引言在需要丰富人机交互信息的嵌入式系统应用中，高精度的动态图像显示非常重要。因此，嵌入式系统对GUI的实时性和稳定性的要求也越来越明显。但是，动态图像的抖动和刷新延迟的问题在嵌入式系统中经常出现，影响系统的显示效果国产图形用户界面系统MiniGUI提供完备的多窗口机制和类Win32消息传递机制，便于实现多个进程间的消息传递。而且具有占用内存少、可移植性好等特点，因此在嵌入式领域中被广泛应用。但在实际应用中，笔者发现了两个问题：一是用MiniGUI的animation控件实现时出现动画抖动，二是显示较多图片的窗口刷新时屏幕闪烁，严重影响屏幕的显示效果。为解决以上两个问题，本系统采用MiniGUI的双缓冲技术和多张图片交替显示的方法，并通过实际应用证明了该方法的有效性1 数字加密电话系统架构1．1 硬件系统数字加密电话硬件系统的芯片采用ATMEL公司的AT91SAM9263处理器。主频为200 MHz，2 MB高速Data Flash、64 MB NAND Flash和64 MB SDRAM。核心板的对外接口包括键盘接口、LCD接口、LED接口、MODEM模块、电话机模块和接口、SD卡接口和USB主从接口等。如图1所示。1．2 软件系统操作系统：开放源码的Linux操作系统是开发嵌入式产品的首选。本系统采用开放源码的嵌入式Linux系统。它的内核版本为2．6．22，是基于default_at91sam9263_config配置的交叉编译工具链：采用arm-linux-XXX。arm-linux-gcc用于交叉编译源程序，生成执行文件；arm-linux-strip用于去掉执行文件中的调试信息，起到减小执行文件大小的作用GUI系统：MiniGUI是国产的一款面向嵌入式系统、跨操作系统的轻量级国产高级窗口系统(Windowing System)和图形用户界面(Graphi-cal User Interface，GUI)支持系统。经过10余年的发展，MiniGUI已经发展成为比较成熟、性能优良且功能丰富的跨操作系统的嵌入式图形界面支持系统。MiniGUI可在Linux／μClinux、eCos、μC／OS-II、VxWorks、pSOS、ThreadX等操作系统以及Win32平台上运行，已广泛应用于手持信息终端、机顶盒、工业控制系统、便携式多媒体播放器等产品中MiniGUI支持BMP、GIF、PNG、JPEG、PCX、TGA等常见图像文件和位图、图标、光标等Windows资源文件，支持多字符集和多种字体，库文件较小且可配置。MiniGUI3．0比其之前的版本，在以下几方面有新的发展：①主窗口双缓冲技术，可以在自定义缓冲区中获得整个窗口的渲染结果②外观渲染器技术，外观渲染器提供了多种风格的主窗口和控件界面外观，并且应用程序可在几种风格之间动态切换③双向文本显示与输入，增加了对阿拉伯文和希伯来文语言的支持，实现了文本的变形和重排，并提供了阿拉伯文和希伯来文键盘的支持④支持不规则窗口，如圆角矩形、非矩形窗口等⑤增加了组件mGUtilis，该组件为用户提供了一些常用的对话框模板，便于代码复用⑥增加了组件msgplus，该组件是对MiniGUI图形绘制接口的一个扩充和增强，主要提供对二维矢量图形和高级图形算法的支持因此，MiniGUI非常适合编写嵌入式图形用户界面应用程序。1．3 用户界面设计数字加密电话系统需要显示当前的系统状态和具体内容，以此进行系统与用户之间的信息交流，因此对界面的稳定性和实时性要求较高。本系统将整个屏幕分为3个区域，即状态区域、Logo与时间显示区域和主显示区域，如图2所示。状态显示区主要表示当前系统的工作状态和设备的状态。比如是挂机态还是摘机态，是加密还是非加密态，是否插入U盘，当前的数据传输率为多少等。不同的状态需要用不同的图片来显示。从一个状态过渡到另一个状态，需要用一个动画来表示。主显示区域主要显示表示当前系统的工作情况的动画或文字提示。比如表示普通语音电话的动画、表示正在加密传输的动画，也可以显示其他信息，如系统功能选择界面、选文件界面、日志管理界面等。Logo及时间显示区显示公司的Logo与当前系统时间。对于本系统的界面设计来说，最重要的是各种动画的显示要流畅。2 实现GUI时存在的两个问题本系统GUI的实现问题主要是各种图片的显示、动画和选择功能界面的实现。图片的显示方法很简单，因此，在下面只介绍动画和选择功能界面的实现方法及存在的问题。

    半导体 加密 电话系统 MINIGUI GUI设计

  • 基于ARM9处理器的ZigBee工业以太网网关设计

    引言目前多标准多协议共存的场合应用增多，而充当协议转换桥梁作用的网关起到了关键作用当前比较流行的两个本地无线技术无疑是Wi-Fi 和蓝牙，但是，对于低功耗、低带宽的控制类应用，诸如工厂内的传感器网络，ZigBee 或许是个更好的选择。配备一个功能强大的处理器后，ZigBee可以在低功耗、低带宽的限制下高效完成很多复杂的应用。ZigBee 因其低成本、低功耗、组网灵活等众多优势，成为工业无线通信技术中备受关注的技术之一。ZigBee 是一种低速网络，传输速度为10KB/S～250KB/S，多样的互联方式使得组网方式灵活而稳健。文章介绍一种基于AT91SAM9260 的ZigBee 工业以太网网关设计，实现ZigBee 与工业以太网的一种透明接入，上层采用ZigBee 协议，应用于工业现场短距离的无线控制、监测、数据传输等的以太网协议转换，并内嵌嵌入式WebServer 实现现场仪表的远程监控、远程数据交互系统应用框图如图1 所示用户可通过ZigBee 以太网网关内嵌得WebServer 直接访问或修改仪表数据，实现现场仪表的远程监控、远程诊断等当网关接入GPRS 或因特网后，无论你身处何地都可随时访问工业现场仪表数据，实现现场仪表的远程组态、远程诊断以及远程操作等功能，使世界范围内的不同传感监测网络可以信息共享。图1 ZigBee 以太网网关应用示意图1 硬件设计网关硬件如图2，系统以AT91SAM9260 为核心，AT91SAM9260 为ATMEL 公司高性能ARM9 处理器，主频可达200M，带有以太网MAC，扩展了以太网PHY 模块、 ZigBee 无线通信模块、Nand FLASH和SDRAM。图中K9F2G08 为256M的Nand FLASH，HY57V64162为64M SDRAM，与AT91SAM9260 的地址线、数据线、片选线、读写线直接无译码相连接。DM9161 为以太网PHY 芯片，10M/100M 兼容，实现以太网物理层CC2520 是TI 公司的第二代的ZigBee/ IEEE 802.15.4 RF 收发器，具有当今业界最佳的选择性/共存性及优异的链路预算功能特点，目标满足各种应用中ZigBee/IEEE 802.15.4 同专有无线系统的要求，而且提供了广泛的硬件支持，包括数据包处理、数据缓冲、突发传输、数据加密、数据认证、空闲通道评估、链接质量指示以及数据包计时信息等，与AT91SAM9260之间通过SPI 进行数据通讯与控制。图2 网关硬件框图

    半导体 Zigbee 处理器 工业以太网 ARM9

  • 基于MCGS的充电站监控系统设计

    1引言电动汽车由于燃料的可再生性、清洁性，逐渐成为国家在新能源汽车产业大力发展的对象，而电动汽车充电站是电动汽车大规模产业化后必须建设的基础设施。从文献[2]、[3]、[6]的论述中可以看出，在充电站建设中，实现其高效、安全、智能化管理已成为主流，充电站监控系统作为充电站自动化系统的核心，是目前电动汽车充电站建设产业研究的重要课题和热点。本文首先介绍了基于专用停车场的充电站监控系统的结构设计，根据国家标准设计监控系统实现的功能，最后介绍基于MCGS技术的充电站监控系统的实现。2充电站监控系统结构设计参照国家电网公司电动汽车充电设施指导意见[7][8]、电动汽车充电设施典型设计[9]、电力监控系统的技术实现路线及发展趋势，充电站监控系统采用c/s和b/s相结合的方式进行设计，如图1所示图1充电站监控系统结构图整个监控系统采用工业以太网连接，充电机、bms(电池管理系统)和智能电表由通讯控制器经协议转换后接入以太网并与上位机进行通讯，配电监控系统同样由以太网与监控系统通信，这些部分采用c/s结构；上级监控系统通过以太网与本地监控系统通信，该部分采用b/s结构；服务器负责存储充电站内的各种数据信息，gps时钟提供本地时钟校准功能。监控系统能通过工业以太网实现各种类型充电机的接入，对充电机和电池管理系统进行监控。此外，本地监控系统可以通过以太网与多个上级监控系统进行通信，实现分级和远程监控。这种结构使系统具备较强的可伸缩性，可以满足充电设施规模不断扩容的要求。3监控系统功能设计充电站监控系统的核心功能是充电监控功能，即对充电机和充电电池的各种工作状态的监控。此外，还包括一些辅助功能以增强系统稳健性和智能化管理。3.1数据采集功能系统采集充电机工作状态(充电模式)、温度、电压(输出电压，直流母线电压)、电流(输出电流，直流母线电流)、功率和故障信号(输入电压过压，输入电压欠压，输入电流过流，输出电压过压，输出电流过流，模块温度过高，输入缺相，通信中断，风扇故障等)；采集电池组的温度、soc、端电压、端电流、电池连接状态和电池故障信号(包括单体电池工作参数，如正常工作电压，温度，容量，能量，电池电压上限、下限报警限制，温度报警上限，最大充电电流及电流报警上限，电压互差最大报警上限，充电次数，电池健康指数)；采集充电站配电系统监控上传的开关状态、保护信号、电压电流、有功功率、无功功率和功率因数。3.2控制调节功能监控系统能向充电机下发控制指令，遥控充电机启停、校时、紧急停机、远方设定充电参数，控制配电系统断路器及开关的分合。3.3数据处理和存储功能监控系统根据充电站内的数据性质、重要性进行分类存储，当数据量大时，可以根据预定策略保证重要信息的实时传送；提供对充电机和电池组遥测、遥信、报警事件等实时数据和历史数据的集中存储和查询功能；此外，系统具备操作记录、系统故障记录、充电运行参数异常记录和电池组参数异常记录功能。

    半导体 通信 充电站 充电机 监控系统设计

  • 处理器外接SDRAM的控制技术介绍

    现代的处理器(SoC)或DSP都内建有内存控制器，它是外部SDRAM、FLASH、EEPROM、SRAM……等内存的控制接口。但不同处理器内部的内存控制方式都不尽相同，而且它们的控制程序大部分都位于开机程序内，皆属于汇编语言，所以常令人不知所云。SDRAM的规格现代的处理器并不需要额外的外部器件，就可以直接将外部内存连接至处理器的脚位上。但是，在选择SDRAM时，还是必须考虑下列几项因素：工作电压最大的工作频率最大的记忆容量I/O大小和排数(bank number)“列地址闪控(column address strobe;CAS)”的延迟(latency)刷新(refresh)的速率分页大小(page size)初始化的顺序(sequency)：可程序化的顺序是MRS=>REF(refresh)或REF=>MRS。上述参数都列在SDRAM规格中，它们必须能符合处理器内部的内存控制器之要求，惟有如此，才不需要额外的外部器件，否则就必须另外设计逻辑电路来衔接。在图1中，SDRAM-B无法符合ADSP-TS201S处理器的内存控制器的要求。因为SDRAM-B的“突发资料组之宽度(burst length)”是1，而不是“全分页”;而且SDRAM-B的分页大小是2048字组(word或16bits)，但是ADSP-TS201S处理器最多只能支持1024字组。所以，相较之下，应该SDRAM-A才对。缓存器的设定与其它控制器一样，处理器内部的内存控制器也需要透过缓存器(register)去设定它的组态与功能。根据图1的规格，可以设定ADSP-TS201S处理器的“SDRAM控制缓存器(SDRCON)”。SDRCON缓存器的初始值是0，表示SDRAM是在禁能(disable)状态。图2是SDRCON缓存器的每个位的名称。1. 位0(SDRAM ENABLE)：设为1时，表示有SDRAM存在。2. 位1～2(CAS LATENCY;CL)：表示当读取(read)命令发出之后，至数据出现时之间的时间。它与写入作业无关。此值可以在SDRAM规格表中查到，如图3所示。假设外部总线速率是100MHz，则CL应设为2。有些SDRAM的时序参数(例如：CL、tRAS、tRP…..等)是根据不同的传输速率和速率等级(speed grade)而定的。3. 位3(PIPE DEPTH)：当有数个SDRAM并排使用时，可能需要外部缓冲存储器(buffer)，这时，此位必须设为1。不过，如果SDRAM脚位上的电容值远低于30pF，则此位可以设为0。4. 位4～5(PAGE BOUNDARY)：分页边界，是用来定义分页的大小，单位是字组。此值与“列的地址(column addresses)”数目相等。图4是SDRAM-A的规格，从中可以查出：列地址的总数目是256(A0~A7)，因此，分页大小是256。5. 位7～8(REFRESH RATE)：这个值能决定处理器内部的刷新计数器(refresh counter)之值，好让处理器的速率能与外部SDRAM所需的刷新速率相配合。于图4中，刷新计数值是4K;而且在SDRAM规格中，会经常见到：64ms，4096 cycle refresh或者4096 cycles/64ms或15.6μs/row。刷新速率的计算公式是：cycles=SOCCLK×tREF/Rows，其中，SOCCLK是处理器的CPU速率，tREF是SDRAM刷新间隔(refresh period)，Rows是行地址的位数目。假设SOCCLK等于250MHz，由上述公式可以求得刷新速率等于3900周期(cycles)。因此，实际的刷新速率必须等于或小于3900周期，但是ADSP-TS201S处理器的内存控制器最多只支持3700周期，所以此值要设定为3700。6. 位9～10(PRC TO RAS DELAY)：此参数决定SDRAM的Precharge到RAS之间的延迟时间，也就是tRP，如图5所示。图6是SDRAM的时序规格范例，其中，传输率属-6等级者，它的最小tRP值是18ns，若使用100MHz速率，则至少需要1.8周期(100MHz×18ns=1.8)。因此，tRP应该设为2周期。

    半导体 处理器 控制技术 内存控制器 SDRAM

  • 气动发动机的电控系统设计

    0 引言随着环境污染、能源危机等全球性问题的日益突出，代用燃料汽车、电动汽车和混合动力汽车等低排放、节能经济型的汽车相继涌现。它们有各自突出的优点，但同时也有相应的局限。而压缩空气动力汽车(Air-powered Vehicle)是利用高压压缩空气在发动机气缸内膨胀做功，推动活塞做功对外输出动力，驱动汽车行驶。不仅压缩空气来源方便，而且它还具有结构简单、造价低廉、清洁环保等众多优点；可以实现零排放，是真正的环保汽车。本课题将LF162MK改装成由电控系统控制电磁阀喷射压缩空气的气动发动机。本文进行了基于ATmcga16的气动发动机电控系统设计，该电控系统具有灵活、快速和准确等优点，能够实现对气动发动机各传感器的实时测量和对执行器的控制以及PC机上的实时监控。1 气动发动机电控系统设计总体方案气动发动机电控系统设计包括硬件设计和软件设计两部分，系统主要完成以下任务：实时采集发动机状态参数：实现对特征参数快速精确的计算；实时控制电磁阀喷气定时和喷气量；实现数据实时通讯。气动发动机电控系统的设计要从系统检测和控制功能的需求出发，按以下要求进行设计：选择适当的信号采集方式，选用合理的传感器，准确地反映发动机各状态参数；选用合适的控制芯片，采用低功耗高性能的元器件，简化电路，提高控制精度；采用模块化设计方法；系统具有抗振动和抗干扰性能；驱动模块具有良好的可靠性和负载能力；适应车载发动机实际工作环境。2 气动发动机电控单元硬件设计电控单元(ECU)是整个气动发动机电控系统的核心。它由微控制系统模块、输入信号处理模块、功率输出执行模块和通讯模块等部分组成。ECU要完成的主要任务有：实时处理传感器采集的数据，并将采集的数据经A／D转换、滤波和整形放大，转换成单片机可以读取的标准信号；通过数学计算和逻辑判断制定出控制命令驱动执行器(高速电磁阀)工作，实现对喷气定时、喷气量的准确控制；实现CAN总线实时通讯任务，从而使发动机保持最佳运行状态。气动发动机电控系统总体结构如图1所示，包括ATmega16、信号处理电路、功率驱动电路、通讯电路及传感器和执行器等，分别完成对气动发动机的实时检测、控制和监测的功能。2．1 电控系统的核心微处理器气动发动机电控系统具有多控制参数、控制算法复杂及实时控制等特点。ECU作为整个电控系统的核心，它不但要对发动机各数据信号采集和实时控制，还要处理各信号之间的关系以及喷气定时和喷气量的计算。另外，气动发动机电控系统的工作环境恶劣，要承受强烈的振动和强电磁干扰等。本课题选用ATMEL公司开发的ATmega16作为主芯片，它是一款低能耗、低电压、高性能的AVR系列微处理器。它具有强大的数据处理功能、丰富的外围接口和模块化的功能设计，完全可以满足气动发动机电控系统数据采集、处理、控制和通讯的需求。2．2 信号采集模块为实现发动机实时检测和控制，传感器必须能够准确地反映发动机的各状态参数，传感器的选型和传感器信号处理电路的设计对电控系统是至关重要的。曲轴／凸轮轴位置传感器选用霍尔式传感器，它具有对磁场敏感、输出电压变化大和使用寿命长等优点。油门位置传感器选用电位式传感器，通过加速踏板绕转轴的转动，带动电位器触点的移动，使其输出电压在0．5～4．5V间发生变化。信号采集模块的设计必须保证信号的实时性和准确性，所以在电路设计中要加入大量的滤波和抗干扰元件。传感器所产生的信号分两种：一种是数字信号，如曲轴／凸轮轴信号，经数字信号处理电路，进行滤波、放大和整形，转换成标准的方波信号，分别输入到ATmega16的输入捕捉(ICP1)引脚和外部中断1(INT1)引脚。另一种是模拟信号，如油门位置信号，经模拟信号处理电路进行滤波后，输入到ATmega16的AD转换输入通道0(ADC0)引脚。2．3 信号处理模块在ATmega16中集成了ADC功能模块，它是8通道10位的逐次逼近A／D转换器，0-VCC的ADC输入电压范围。通过AD转换器可以将模拟信号转换成单片机可以处理的数字量，并保存在ADC数据寄存器中。ATmega16的外部中断1，通过引脚INT1触发。中断可以由下降沿、上升沿、低电平，或任意逻辑电平变化触发中断。当外部中断使能并且配置为下降沿触发，只要引脚电平为下降沿，中断就会产生。T／C1(Timer／counter1)是ATmega16的一个16位多功能定时计数器。它的输入捕捉单元可用来捕获外部事件，并为其赋予时间标记以说明此事件的发生时刻，外部事件发生的触发信号由引脚ICP1输入。当该引脚上的逻辑电平发生了变化，输入捕捉被激发：16位的TCNT1数据将被拷贝到输入捕捉寄存器ICR1，同时引发一个中断。气动发动机电控系统中，经处理电路处理过的曲轴位置和凸轮轴位置信号，接到ICP1和INT1引脚。当相应电平变化时就会触发曲轴、凸轮轴中断。凸轮轴中断子程序主要是用来判断压缩上止点位置的。在曲轴中断函数中，完成发动机转速计算，确定喷气定时，以及结合油门位置信号的AD转换值计算喷气量等，并通过PA7引脚输出信号控制执行模块。2．4 功率驱动模块功率驱动模块就是将单片机输出的控制信号转换成电磁阀的控制量，并实现对电磁阀执行相应操作的控制。高速电磁阀是整个气动发动机控制系统的执行器，是整个系统的关键的部件之一。由于喷射高压空气，而且要求在高速下完成电磁阀的开关动作。因此，对它的响应时间要有特殊的要求。本课题选用贵州红林车用电控技术有限公司的SP021高速电磁阀。图2所示的是电磁阀功率驱动模块。其中，P7插座连接高速电磁阀，电磁阀线圈一端连接电源，另一端连接场效应管漏极。Q1是场效应管IRF540，起放大作用。U6是可控制的光电耦合器件TLP521-1，它广泛应用于电路之间的信号传输，将ECU与负载隔离，可以增加电路的安全性，减小电路干扰，简化电路设计。当ECU发出驱动信号，光耦导通，稳压二极管D10将场效应管Q1的栅极电压稳定在12V，漏极电流增大，漏极电压被拉低。此时，电磁阀线圈电流增大，线圈产生强大的电动势，电磁阀被打开。而当光耦截止时，电磁阀关闭，线圈中电路变化很大，会产生反电动势。R20功率电阻和D11肖特基二极管IN5819与电磁阀并联，防止场效应管被击穿。[!--empirenews.page--]

    半导体 发动机 系统设计 电控系统 电磁阀

  • 总线实现片内硬件调试支持单元设计

    片上系统的出现使得芯片可以实现更加复杂的功能，获取更高的性能，但同时其内部信号也变得越来越难以观察和控制，相应的测试和调试工作也遇到了难以克服的时间复杂性困难。国际半导体技术路线图( Internat io nal Technolo gy Roadmap for Semico nducto rs，IT RS) 指出，调试和定位问题所需要的时间将会随着工艺的进步呈指数型增长。由于测试和调试工作的复杂性，其费用往往比设计费用还要高，大约要占整个SoC 总设计成本的1/ 3 以上。在整个SoC 的硬件设计过程中，从第一次投片到最后成功的实现所有功能，硬件调试的时间已经接近整个时间的35%，而且这个数字随着集成度的提高还会增加。在整个片上系统中，微处理器是核心，也是最复杂的模块，所以各个处理器内核的提供商也都投入了大量的研发力量，在其内核中集成了丰富的调试功能。当今流行的调试技术大多采用复用JT AG 的调试方案，但是这种方法一般都是在目标系统内部插入扫描链，当处理器高速工作的时候，难免会限制处理器性能的提高。为此，该设计提出一种新的调试结构，它不依赖JTA G接口且需要较少的引脚开销，通过挂接在片上高速总线上来实时监测片内通信状况，同时它直接与处理器进行交互，能够在不影响处理器正常工作的情况下控制处理器以及访问所有片上存储单元，用户可以通过专用的数据输出链路进行远程调试，发布调试指令以及获取反馈信息。结合以上特点，该设计将以文献[ 3]中提出的一个良好调试结构所需具备的三个基本特征作为设计出发点: 调试的可观察性; 调试的可控制性; 高效的通信效率; 低入侵性。1 调试系统构成以硬件调试模块DSU 为核心，AMBA 2. 0 总线为构架，专用UART 为调试链路接口的系统结构如图1所示。图1 调试系统结构图调试主机通过总线接口U ART 对调试单元发出调试指令; 调试单元将控制系统的调试状态，在满足触发条件时将通过与处理器的直接通信来挂起处理器，用户可以利用调试主机通过调试接口访问片上所有存储单元，获取系统状态信息; 总线追踪缓存可以工作在两种模式下，在正常模式下通过DSU 实时记录总线通信状态，而在调试模式下，将由调试主机对其进行访问，寻找问题发生的根源; 指令追踪缓存处于微处理器内部，用来存储执行过的指令; 调试接口UART 将为调试主机和总线之间提供协议转换服务，实现串行数据与并行数据的相互转化。1. 1 AHB 总线在SoC 设计中，芯片内部总线的设计往往决定了芯片的性能、功耗与各模块的复杂度。通常依据以下两个方面选取总线: 一是芯片设计流程其内在的需求，二是对交换带宽、延时和效率灵活性的需求。该设计采用ARM 公司提出的一种片内高速总线协议AHB，它具有以下特点: 支持突发传输; 支持分块传输; 单周期总线控制权移交; 单时钟沿操作; 非三态执行; 宽数据总线架构; 数据和地址流水重叠。此外，该协议还支持静态时序分析以及友好的测试插入。该系统设计的AHB 结构如图2 所示，由主从模块、仲裁器以及地址译码器构成，采用中央多路选择器的互联方式。作为核心部件，仲裁器接收最多16 个主设备的总线请求，为实现 可配置!的设计初衷，采用基于分治的仲裁策略，实现了固定与轮询两种优先级算法，可以供用户灵活选用。AHB 采用的集中式地址译码机制，有利于提高外围设备的可移植性，中央译码器根据地址总线发来的地址以及各个从机的身份信息进行译码以选择从设备，该设计为减少运算逻辑和降低功耗，仅对地址的高端位进行判别。整个AHB 系统由多路选择器连接起来，避免了采用三态总线带来的功耗、速度以及可测性方面的问题，系统所需的控制信号和地址数据将由多路选择器路由到相应的目的设备，而根据路由的方向可将多路选择器分为主模块到从模块多路选择器和从模块到主模块的多路选择器。此外，为了解决在没有主机请求总线时的总线停靠( bus parking ) 问题，此系统还设计了一个缺省主设备( default master) ,其选择停靠的主机号依赖选取的仲裁算法。split 传送是AHB 的一个显着特点，它在防止系统死锁和充分利用总线方面起到了积极作用，这里为了解决分块锁定( split lo cked) 这一矛盾以及地址未命中问题，设计实现了一个虚拟从设备( dummy slave) ，当以上问题出现时，将由虚拟从设备代为发送回应信号。图2 AH B 总线系统互联结构

    半导体 总线 单元设计 硬件调试 多路选择器

  • 电磁兼容与电路保护技术探析

    便携设备面临着诸多潜在的电磁干扰(EMI)/射频干扰(RFI)源的风险，如开关负载、电源电压波动、短路、雷电、开关电源、RF放大器和功率放大器及时钟信号的高频噪声等。因此，电路设计和电磁兼容性(EMC)设计的技术水平对产品的质量和技术性能指标将起到非常关键的作用。电磁干扰通常有两种情形，即传导干扰和辐射干扰。传导干扰是指通过导电介质把一个电网络上的信号耦合(干扰)到另一个电网络。辐射干扰是指干扰源通过空间把其信号耦合(干扰)到另一个电网络。因此对EMC问题的研究实际上就是对干扰源、耦合途径、敏感设备三者之间关系的研究。电磁兼容设计就是针对电子产品中产生的电磁干扰进行优化设计，使之成为符合电磁兼容性标准的产品。在电子线路中只要有电场或磁场存在，就会产生电磁干扰。在高速PCB及系统设计中，高频信号线、集成电路的引脚、各类接插件等都可能成为具有天线特性的辐射干扰源，能发射电磁波并影响其它系统或本系统内其他子系统的正常工作。电磁兼容设计考虑为节省能源和提高工作效率，目前大多数电子产品都选用开关电源供电。同时，越来越多的产品也都含有数字电路，以便提供更多的应用功能。开关电源电路和数字电路中的时钟电路是目前电子产品中最主要的电磁干扰源，它们是电磁兼容设计的主要内容。设计中，需要把模拟信号部分、高速数字电路部分以及噪声源DC-DC电源三部分合理地分开，使相互间的信号耦合达到最小。在器件布设方面，遵从相互关联的器件尽量靠近的原则，这样可以获得较好的抗噪声效果。此外，印刷电路板中电源线和地线的设计是克服电磁干扰的重要手段。一些电子产品由于对电磁兼容性的考虑不足，致使产品没有达到电磁兼容标准的要求，重新设计将大大推迟产品的上市时间，因此，电磁兼容性的改变显得比较重要。首先，要根据实际情况对产品进行诊断，找出干扰源及相互干扰的途径和方式，依据分析结果，进行有针对性的整改。如：对干扰源进行允许范围内的减弱;分类整理电线电缆以减少线间耦合;改善地线系统;选择高导电材料和铁磁性材料实现电磁屏蔽等。当这些措施均无法有效改善产品的电磁兼容性能时，改变电路板的布线结构是解决问题的根本办法。电路的ESD保护静电放电(ESD)是从事硬件设计和生产的工程师都必须掌握的知识。很多开发人员往往会遇到这样的情形：实验室中开发的产品，测试完全通过，但客户使用一段时间后，即会出现异常现象，故障率也不是很高。一般情况下，这些问题大多由于浪涌冲击、ESD冲击等原因造成。在电子产品的装配和制造过程中，超过25%的半导体芯片的损坏归咎于ESD。随着微电子技术的广泛应用及电磁环境越来越复杂，人们对静电放电的电磁场效应如电磁干扰(EMI)及电磁兼容性(EMC)问题越来越重视。电路设计工程师一般通过一定数量的瞬间电压抑制器(TVS)器件增加保护。如固状器件(二极管)、金属氧化物变阻器(MOV)、可控硅整流器、其他可变电压的材料(新聚合物器件)、气体电子管和简单的火花隙。随着新一代高速电路的出现，器件的工作频率已经从几kHz上升到GHz，对用于ESD保护的高容量无源器件的要求也越来越高。例如，TVS必须迅速响应到来的浪涌电压，当浪涌电压在0.7ns达到8KV(或更高)峰值时，TVS器件的触发或调整电压 (与输入线平行)必须足够低以便作为一个有效的电压分配器。安森美半导体的NUC2401是一款带集成低电容ESD保护功能的共模滤波器，能提供高速 USB 2.0信号必要的带宽、恰当的共模衰减及敏感的内部电路ESD保护，保持了信号的完整性。Vishay公司VBUS054B-HS3是一种单芯片ESD解决方案，线路电容间的差别非常小，可保护双高速USB端口，以防瞬态电压信号。还可对略低于接地电平的负瞬态进行钳位，同时在略高于5V工作电压范围对正瞬态进行钳位。现在，电路设计工程师在高频电路设计中越来越多地采用ESD抑制方案。尽管低成本的硅二极管(或变阻器)的触发/箝位电压非常低，但其高频容量和漏电流无法满足不断增长的应用需求。聚合物ESD抑制器在频率高达6GHz时的衰减小于0.2dB，对电路的影响几乎可以忽略不计。电磁兼容和电路保护对所有电子产品的设计而言都是无法回避的问题。电路设计工程师除了熟悉电磁兼容相关标准，设计中还需综合考虑器件本身的性能、寄生参数、产品性能、成本以及系统设计中的每个功能模块，通过布局布线优化、增加去耦电容、磁珠、磁环、屏蔽、PCB谐振抑制等措施来确保EMI在控制范围之内。在制定电路保护设计方案时，最重要的是首先掌握因应的技术方案和设计手段，并据此选择正确的ESD保护器件。总结：电磁兼容性EMC包括两个方面的要求：一方面是指设备在正常运行过程中对所在环境产生的电磁干扰不能超过一定的限值;另一方面是指器具对所在环境中存在的电磁干扰具有一定程度的抗扰度，即电磁敏感性。随着工程师们的热心研究，难题也逐渐被攻克了。

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  • DRAM现货价短期回弱 业界仍看好Q4价涨

    虽然存储器厂一致看好第四季DRAM合约价续涨，但因终端需求不振，本周现货价走跌，今早DDR3 2GB颗粒约为2.05美元，较本波最高2.3美元回档一成，DDR3 4GB同步下跌，至4美元附近。因海力士中国无锡厂于九月上旬火警，在供给吃紧预期下，激励DRAM掀起一波强攻走势，波段最高涨幅逾四成；即使本月中旬以来缓步走跌，累计回档一成，相较于海力士火警前，DRAM现货价仍有近三成的涨幅。随著现货价大涨，合约价也跟进上涨。据市场研究机构TrendForce旗下存储器储存事业处DRAMeXchange调查显示，因供给面出现短缺，使得合约价格持续上扬，本月上旬主流模块4GB最高价格已站上34美元，与9月相较成长6.25%，换算4Gb颗粒价格后，单颗颗粒最高为3.94美元，已逼近4美元大关，目前也与现货价拉近。DRAMeXchange指出，预期10月及11月仍将面临供货短少的状况。华亚科(3474)预测，海力士火灾影响延续半年，推算至明年2月都会影响DRAM市场供应链；南科(2408)亦预期第四季DRAM价格持续上扬，2014年第一季价格仍将呈现稳定或温和成长走势。

    半导体 DRAM 海力士 4G GB

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