技术
无线传感器节点(WSN)在促进物联网(IoT)发展方面发挥着关键作用。WSN的优点在于,它的功耗极低,尺寸极小,安装简便。对很多物联网的应用而言,譬如安装在室外的应用,WSN 可使用太阳能供电。当室内有光,系统就由太阳光供电,同时为微小纽扣电池或超级电容器充电,以在没有光的情况下为系统供电。
在一般情况下,无线传感器节点是以传感器为基础的设备,负责监测温度、湿度或压力等环境。节点从任何类型的传感器收集数据,然后以无线方式传递数据到控制单位,譬如计算机或移动设备,并在此处理、评估数据,并采取行动。理想情况下,节点可以由能量收集机制获得作业电源,成为独立运作的设备。从一般意义上讲,能量收集的过程是捕捉并转换来自光、振动,或热等来源的微量能量为电能的过程。
本文就旁路电容、电源、地线设计、电压误差和由布线引起的电磁干扰(EMI)等几个方面,讨论模拟和数字布线的基本相似之处及差别。
工程领域中的数字设计人员和板设计专家在不断增加,这反映了行业的发展趋势。尽管对数字设计的重视带来了电子产品的重大发展,但仍然存在,而且还会一直存在一部分与模拟或现实环境接口的电路设计。模拟和数字领域的布线策略有一些类似之处,但要获得更好的结果时,由于其布线策略不同,简单电路布线设计就不再是最优方案了。本文就旁路电容、电源、地线设计、电压误差和由布线引起的电磁干扰(EMI)等几个方面,讨论模拟和数字布线的基本相似之处及差别。
<strong>模拟和数字布线策略的相似之处</strong>
<strong>旁路或去耦电容</strong>
<strong>一、电源平面和地平面要满足20H规则</strong>
<strong>二、当电源层、底层数及信号的走线层数确定后,为使PCB具有良好的EMC性能它们之间的相对排布位置基本要求如下</strong>
1.元器件层下面(第二层)为地平面,提供器件屏蔽层及为顶层布线提供参考平面。
2.所有信号层尽可能与地平面相邻
3.尽量避免两信号层走线相邻。如果无法避免,应加大相邻信号层的走线间距,是两层信号线走线在上下位置呈垂直走线状态
4.主电源尽可能与其对应地相邻,并尽可能减小电源和地平面之间的距离,以小于5mil为优,最好不要超过10mil
<strong>一、正确理解DC/DC转换器</strong>
DC/DC转换器为转变输入电压后有效输出固定电压的电压转换器。DC/DC转换器分为三类:升压型DC/DC转换器、降压型DC/DC转换器以及升降压型DC/DC转换器。根据需求可采用三类控制。PWM控制型效 率高并具有良好的输出电压纹波和噪声。PFM控制型即使长时间使用,尤其小负载时具有耗电小的优点。PWM/PFM转换型小负载时实行PFM控制,且在重 负载时自动转换到PWM控制。目前DC-DC转换器广泛应用于手机、MP3、数码相机、便携式媒体播放器等产品中。在电路类型分类上属于斩波电路。
<strong>二、DC/DC转换器电路设计原理</strong>
首先我们来看一下嵌入式WiFi的来源以及与普通WiFi的区别。
我们都知道笔记本、手机、平板电脑等这类产品具有强大的CPU和大容量的存储器进行网络通信数据的处理和存储,因此在使用WiFi时不需要额外的MCU,完全借助其高速处理器和庞大的软件系统。但是对于家电、仪表、LED灯等智能家居产品,因为该类产品的主控芯片可能是成本很低、功能简单的MCU,因此这类产品无法支持普通Wi-Fi的功能。同时,还有一个重要的原因就是普通Wi-F的功耗比较高,而嵌入式WIFI在功耗上做了很大的改善,比较适合对功耗要求高的无线家电设备。
<strong>1、软件方面</strong>
这应该是最大的区别了。引入了操作系统。为什么引入操作系统?有什么好处?
1)方便。主要体现在后期的开发,即在操作系统上直接开发应用程序。不像单片机一样一切都要重新写。前期的操作系统移植工作,还是要专业人士来做。
2)安全。这是LINUX的一个特点。LINUX的内核与用户空间的内存管理分开,不会因为用户的单个程序错误而引起系统死掉。这在单片机的软件开发中没见到过。
3)高效。引入进程的管理调度系统,使系统运行更加高效。在传统的单片机开发中大多是基于中断的前后台技术,对多任务的管理有局限性。
<strong>2、硬件方面</strong>
在工作过程中,遇到这样一个产品,它基于 Cortex-M7 内核的 STM32F769 芯片,同时使用了 FreeRTOS 实时操作系统。
由于该产品使用电池供电,因此有着低功耗的需求。
接下来,我将简单描述一下 STM32 与 FreeRTOS 各自的低功耗特性,以及在配合使用时如何去实现产品的低功耗。
<strong>一、STM32F769 芯片的三种低功耗模式</strong>
STM32F769 支持三种低功耗模式,它们分别是:SLEEP、STOP和STANDBY,其省电能力依次增强。
<font color="#33b1c8"> • SLEEP</font>
1、负载电压、电流类型不同
负载类型:晶体管只能带直流负载,而继电器带交、直流负载均可。
电流:晶体管电流0.2A-0.3A,继电器2A。
电压:晶体管可接直流24V(一般最大在直流30V左右,继电器可以接直流24V或交流220V。
2、负载能力不同
晶体管带负载的能力小于继电器带负载的能力,用晶体管时,有时候要加其他东西来带动大负载(如继电器,固态继电器等)。
3、晶体管过载能力小于继电器过载的能力
一般来说,存在冲击电流较大的情况时(例如灯泡、感性负载等),晶体管过载能力较小,需要降额更多。
4、晶体管响应速度快于继电器
<strong>一、应用简介</strong>
在实际应用的一些产品上可能需要使用到对脉冲的个数进行计数,本文小编将给大家介绍如何使用TIM来做一个脉冲计数的功能。在MM32 TIM中正好有一个外部时钟模式1可以来帮助我们实现这个功能。
<strong>二、外部时钟源模式1描述</strong>
<br>ARM单片机是大多数新手选择的入门切入点,但由于知识的不足,在设计过程中新手们经常会遇到这样或那样的问题,ARM异常中断返回就是这样一种令人头疼的问题。在ARM的使用问题中异常中断返回是新手们较为苦恼的问题,本文就将对ARM异常中断的集中情况进行总结,并给出了一些解决方法。</br>
根据数据手册列出的电流消耗规格来比较和选择低功耗单片机(MCU)是一项比较困难的任务。在大多数情况下,选择MCU的开发人员会先初步看看数据手册第一页,作为快速获得器件信息的参考点,其中包括外设、运行速度、封装信息、GPIO引脚数量和供电特性等。这种方法对于获得器件的整体性能很有效,但是在评估低功耗特性时却不实用。
为了对低功耗操作有全面了解,开发人员还要考虑电流消耗、状态保持、唤醒时间、唤醒源,以及低功耗模式下可运行的外设等。开发人员在相同操作模式下对比同类低功耗MCU,以获得客观的逐项比较结果。另外,易用的评估工具也非常重要,因为能评估整体系统功耗的额外功能和外设,使工程师的工作更加容易。
<font size="3"><strong>一、锁存器</strong></font>
锁存器(latch)---对脉冲电平敏感,在时钟脉冲的电平作用下改变状态
锁存器是电平触发的存储单元,数据存储的动作取决于输入时钟(或者使能)信号的电平值,仅当锁存器处于使能状态时,输出才会随着数据输入发生变化。
锁存器不同于触发器,它不在锁存数据时,输出端的信号随输入信号变化,就像信号通过一个缓冲器一样;一旦锁存信号起锁存作用,则数据被锁住,输入信号不起作用。锁存器也称为透明锁存器,指的是不锁存时输出对于输入是透明的。
PCB上模块的划分和关键器件的布局在PCB的EMC设计中有至关重要的作用。PCB上的各功能模块如频率生成器、电源模块、滤波器和晶振等PCB上的位置和方向对电磁场的发射和接收有巨大的影响。PCB上的器件可以根据 不同的标准进行划分,如按照功能、工作频率、信号类型等。
1.按照功能划分。
各电路按照实现功能的不同如时钟电路、放大电路、驱动电路、A/D D/A转换电路、I/O电路、开关电源电路和滤波电路等进行模块划分。在进行PCB设计时可以根据信号流对整个电路进行模块划分,从而保证整个电路布局的合理,达到整体布线路径断,各个模块互不交错的效果,减少各模块之间互相干扰的可能。
2.按照频率划分。
按照信号的工作频率和速度对电路模块进行划分,在布局是安装高频、中频和低频依次展开,布局互不交错。
3.按照信号类型划分。
PCB板层介绍
TopLayer(顶层)画出来的线条是红色,就是一般双面板的上面一层,单面板就用不到这层。
BottomLayer(底层)画出来的线条是蓝色,就是单面板上面的线路这层。
MidLayer1(中间层1)这个是第一层中间层,好像有30层,一般设计人员用不到,你先不用管他,多面板时候用的。默认在99SE中不显示,也用不到。
Mechanical Layers(机械层)(紫红色)用于标记尺寸,板子说明,在PCB抄板加工的时候是忽略的,也就是板子做出来是看不出来的,简单点式注释的意思。
随着电子信息技术和半导体技术的深入发展,嵌入式系统的应用日趋广泛,在控制领域之中更多的使用了高性能微处理器,以满足各方面越来越多的控制应用需求。基于ARM嵌入式平台的数字调压控制系统,克服了传统上以旋钮或滑变式变阻器对交流电压进行模拟控制的弊端。本系统以嵌入式技术为基础,在嵌入式平台上利用ARM微处理器实时控制数模信号的转换,以控制正弦波调压模块对交流电压的大小调节。本文中通过对本系统的实际测试,验证了数字调压控制系统的功能特性,并且定量测试得出了本系统可以实现对交流电压进行线性调节的结论。数字调压控制系统可作为对电压的智能调节装置应用于家庭、医疗及工业自动化等领域,并且具有调节精度高、调节线性度好,易于操作等特性。
<strong>1.CAN总线是什么?</strong>
CAN(Controller Area Network)是ISO国际标准化的串行通信协议。广泛应用于汽车、船舶等。具有已经被大家认可的高性能和可靠性。
CAN控制器通过组成总线的2根线(CAN-H和CAN-L)的电位差来确定总线的电平,在任一时刻,总线上有2种电平:显性电平和隐性电平。
“显性”具有“优先”的意味,只要有一个单元输出显性电平,总线上即为显性电平,并且,“隐性”具有“包容”的意味,只有所有的单元都输出隐性电平,总线上才为隐性电平。(显性电平比隐性电平更强)。
总线上执行逻辑上的线“与”时,显性电平的逻辑值为“0”,隐性电平为“1”。
下图显示了一个典型的CAN拓扑连接图。
在单片机编程的过程中,如果一名设计者能够同时掌握多门编程语言,那么这名设计者肯定是一位非常优秀的人才。但是想要同时精通汇编、C语言、C++这三门语言实在是太难了,很多初学者在其中一门的学习中就已经到处碰壁,苦不堪言。本文特意为大家整理了拥有嵌入式编程领域多年工作经验的工程师意见,汇总成了一篇能够对嵌入式编程经验有着指导意义的注意事项,感兴趣的朋友快来看一看吧。
在单片机嵌入式编程中,最难的两部分是interrupt和MM(memory manage),之所以有人觉得并不困难,那是因为太多数情况下芯片制造商都已经直接写好,但是如果设计者本身就在为芯片制造商工作,那就必须自己会写配置文件。
<font size="3" color="blue"><strong>基础一:</strong></font>
SDRAM (Synchronous Dynamic RandomAccess Memory),同步动态随机存储器。同步是指其时钟频率与CPU的前端总线的系统时间频率相同,并且他的内部命令的发送与数据的传输都是以这个时钟为基准的,动态是指存储阵列需要不断的刷新才能保证数据的不丢失。随机是指数据不是线性存储的,是可以自由指定地址进行数据读写。
位宽:是指内存一次数据传输的数据量就是位宽,以位为单位。
SDRAM的内部结构:
SDRAM相当于一个excel,一个工作溥中有几个工作表,每个工作表里有行列。