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工程师原创文章 · 技术经验分享 · 项目案例解析

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以太网系列之“汽车以太网”

随着汽车内部越来越多的设备加入，车载系统的互联需求也越来越大，从LIN、J1850到VAN、CAN、FlexRay、TTCAN、MOST、IEEE1394等等，再到目前比较主流的车汽车以太网（10BASE-T1S、100BASE-T1、1000BASE-T1），本文主要介绍汽车以太网的相关标准及差异，汽车以太网的硬件设计等。1、名词解释下面介绍几个和汽车以...
📅 2023-06-30 阅读全文 →

以太网系列之“PoE简介”

本文主要介绍PoE供电的原理及实现，相关标准及特性，后续会深入介绍PoE供电的整个工作过程及相关实现方案。PoE（Power Over Ethernet，此概念是在802.3bt中才明确提出来的，在之前一直在工业上这么称呼，802.3af中叫“DTE Power via MDI”, 802.3at中叫“DTE Power via MDI Enhanceme...
📅 2023-06-30 阅读全文 →

以太网系列之“PoE工作流程(一)”

本文主要介绍PoE PD连接到PSE后的整个流程，包括Detection、Connection check、Classification、Powering、Power removal等过程。由于篇幅问题，本文主要介绍前三个部分：Detection、Connection check、Classification，下一篇详细介绍Powering部分。1、Det...
📅 2023-06-30 阅读全文 →

以太网系列之“PoE工作流程(二)”

上篇介绍了PoE工作流程的前三个部分：Detection、Connection check、Classification，本篇将详细介绍Powering部分。该部分详见802.3bt Clause145.2.10 Power supply output and Clause 145.3.8 PD power.分级完成后，在一个可配置时间的启动期内...
📅 2023-06-30 阅读全文 →

以太网系列之“PoE硬件设计”

本文主要介绍PoE系统的硬件实现，包括整个系统的硬件结构，PSE侧和PD侧的硬件实现，业内比较常见的实现方案。PoE的硬件设计包括PSE和PD两端，IEEE对PSE侧的要求如下：IEEE对PD侧的要求如下： 常见的PSE和PD方案有TI、Linear等公司，Linear的方案如下：PSE侧的电路实现如下：PSE侧的相关芯片选型如下：PD侧的电路实...
📅 2023-06-30 阅读全文 →

开关电源之电感

本文主要介绍开关电源中的电感，具体包括电感的参数及其在开关电源中的作用，以及开关电源中电感的选型。1、电感主要参数电感的几个主要的参数如下：电感量L，自谐振频率f0，内阻DCR，饱和电流Isat，有效电流Irms。电感量L：L越大，储能能力越强，纹波越小，所需的滤波电容也就小。但是L越大，通常要求电感尺寸也会变大，DCR增加，导致DC-DC效率降低。相应的...
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传输线的回流路径

本文主要介绍传输线的回流路径。回流路径，即return path/current。高速数字信号在传输时，信号的流向是从驱动器沿PCB传输线到负载，再由负载沿着地或电源通过最短路径返回驱动器端。这个在地或电源上的返回信号就称信号回流路径。信号是由电流传播的，确切的说，是电子的运动，电子流的特性之一就是电子从不在任何地方停留，无论电流流到哪里，必然要回来，因此...
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硬件电路设计之“时钟系列之“晶体振荡器””

本文主要介绍晶体振荡器的分类，常见石英晶体的特性及原理等。1、振荡器分类振荡器的分类如下：在皮尔斯系列中，接地点位置对性能有很大的影响。皮尔斯电路的接法相对于寄生电抗和偏置电阻来说，一般要好于其他几种电路，因为它们多半是跨接在电路的电容上，而不是跨接在晶体器件上。它是高稳定度振荡器应用最广泛的电路之一。虽然皮尔斯系列可以通过把电感与晶体串联起来使它工作在串...
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硬件电路设计之“时钟系列之“晶体””

本文主要介绍晶体的负载电容及计算方法，及其硬件设计。1、负载电容晶体元件的负载电容是指在电路中跨接晶体两端的总的外界有效电容。是指晶振要正常振荡所需要的电容。一般外接电容，是为了使晶振两端的等效电容等于或接近负载电容。要求高的场合还要考虑IC输入端的对地电容。应用时一般在给出负载电容值附近调整可以得到精确频率。负载电容的大小主要影响负载谐振频率和等效负载谐...
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硬件电路设计之“上下拉电阻”

本文主要介绍上下拉电阻的作用及选择。1、拉电流与灌电流当逻辑门输出端是低电平时，灌入逻辑门的电流称为灌电流，灌电流越大，输出端的低电平就越高。当逻辑门输出端是高电平时，逻辑门输出端的电流是从逻辑门中流出，这个电流称为拉电流。拉电流和灌电流是衡量电路输出驱动能力的参数（注意：拉、灌都是对输出端而言的，所以是驱动能力）。吸收电流是对输入端（输入端吸入）而言的；...
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硬件电路设计之“电容分类”

本文主要介绍电容的分类，重点介绍陶瓷电容。电容的分类方式比较多，可以按结构分、按材质分、按用途分、按电解质分、按工作频段分，等等。下面主要介绍两种分类方式：按材质分：陶瓷电容：稳定性好、高频性能很好、无极性、耐压、耐热、低阻抗、体积小，综合性能好因此使用非常广泛，它可以应用在GHz级别的超高频器件上。薄膜电容：无极性、无感、高频特性好、体积小、耐压。电解电...
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硬件电路设计之“电容模型及参数”

本文主要介绍电容的等效模型及电容的参数。电容的等效模型有很多种，从简单到复杂等效如下：电容实际上由六个部分组成：串联电阻Rs：电容器的串联电阻是由电容器的引脚电阻和电容器两个极板的等效电阻相串联构成的。当有大的交流电流通过电容器的RS时电容器会消耗能量（从而产生损耗），RS最低的电容器是云母电容和薄膜电容。串联电感Ls：电容器的等效串联电感是由电容器的引脚...
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硬件电路设计之“去耦电容DeCap”

本文主要介绍去耦电容的工作原理、如何选择、容值计算、具体使用等。根据《硬件电路设计之“电容分类”》一文的定义，去耦（decoupling）电容：为了增加电源和地的交流耦合，减少交流信号对电源的影响；把输出信号的干扰作为滤除对象，自身起到一个电池的作用，满足驱动电路电流的变化，避免相互间的耦合干扰。有源器件在开关时产生的高频开关噪声将沿着电源线传播。去耦电容...
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硬件电路设计之“LED”

LED电路在实际使用中较为普遍，本文主要介绍LED的特性，及其常用的驱动方式。LED有各种各样的种类、颜色，不同的LED其额定电压和额定电流不同，一般而言，红或绿颜色的LED的工作电压为1.7V~2.4V，蓝或白颜色的LED工作电压为2.7~4.2V，直径为3mm LED的工作电流一般为2mA~10mA。灌电流（LED正极接VCC，VCC往内输入电流）的方...
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电池系列之“无线充电技术”

近年来，手机无线充电越来越普及，本文就主要介绍一下无线充电技术的原理和相关标准。1、原理无线充电技术的原理主要有以下几种：1.1、电磁感应充电闭合金属电路切割磁力线会产生电流，而闭合电路处在变化的磁场中也会产生同样的效果。同样，电流通过导线时，导线周围会产生磁场。为了使磁场变强，人们把导线绕成线圈形状，当电流通过线圈时，线圈周围就会产生比较强的磁场。电和磁...
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硬件接口协议之“RS232概述”

本文主要介绍RS232的机械和电气规约。RS-232F标准（协议）的全称是EIA-RS-232F标准，其中EIA(Electronic Industry Association)代表美国电子工业协会，RS（RecommendedStandard）代表推荐标准，232是标识号，F代表RS232 的最新一次修改（1997年），在这之前的版本有RS232A~E。...
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硬件接口协议之“RS232数据传输”

本文主要介绍RS232的连接方式、线缆长度及误码率、数据传输格式等。1、连接方式1.1、有Modem连接方式有Modem的连接方式分两种，一种是全连接，一种是三线连接，分别如下图所示：1.2、无Modem连接方式无Modem的连接方式分为以下几种：全连接、无振铃指示和载波检测的连接、三线连接无握手方式、三线连接带回环、三线连接带部分握手等。分别如下图所示：...
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硬件接口协议之“数传接口之PoC简介”

本文主要介绍PoC相关技术及其实现。很多系统中，一根STP电缆内部实际包括两对儿线——一对用于供电，一对用于数据传输。在SERDES链路中经常使用同轴电缆代替STP，具有价格便宜、重量轻、灵活等优势，并对高频信号产生较小的损耗。为了保证低成本同轴电缆的竞争力，需要通过单根电缆同时实现供电和数据传输。为达到这一目的，内部导体上传输信号的频谱分为三个频带——电...
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硬件接口协议之“数传接口之LVDS”

本文介绍两种LVDS数传接口：GMSL和FPD Link，这两种接口在汽车视频传输方面的应用是比较广泛的，尤其是Camera和处理器之间的链路，通过STP或者同轴电缆能使整个链路达到15m。1、FPD LinkFlat Panel Display Link（FPD Link）最早是National Semi提出来的一种处理器和LCD Panels之间的高速...
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无线接口系列之无线通信技术简介

本文主要介绍常见的无线通信技术，包括Bluetooth、Wi-Fi、ZigBee、IrDA、UWB、NFC、WiMAX、RFID、GPRS、华为Hilink协议、Mesh、Thread、Z-Wave、LiFi等等。1、蓝牙技术(BlueTooth)蓝牙（Bluetooth）技术是由Ericsson、IBM、Intel、Nokia和Toshiba公司于199...
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PCB设计之“焊后验视技术”

本文主要介绍PCB焊接后的验视技术，包括SPI、AOI、X-Ray等。常见的焊接后检查技术有SPI(SolderPaste Inspection)、AOI(AutomaticOptical Inspection，自动光学检查)、AXI(AutomatedX-Ray Inspection，自动X射线检查)等。SPI技术能确定锡膏的体积、形状、位置，具有以下特...
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硬件接口协议之“I2C总线简介”

本文主要介绍I2C总线相关的一些基本概念、通信流程、同步和仲裁、模式切换等。I2C总线是PHILIPS公司推出的一种串行总线，是具备多主机系统所需的包括总线仲裁和高低速器件同步功能的高性能串行总线。I2C物理上包括2条双向串行线，一条数据线SDA，一条时钟线SCL。均为OD结构，需要外部上拉，具体选取可参见之前的文章《硬件电路设计之“上下拉电阻”》。SDA...
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硬件接口协议之“I2C操作流程”

本文主要介绍I2C总线的读写操作流程。I2C总线的操作包括读和写，具体的操作流程如下：1、主机发送数据(I2C写)流程I2C主机给从机写数据的操作流程如下：Master发起START；Master发送I2C ADDR（7bit）和W操作0（1bit），等待ACK；Slave发送ACK（ACK=0）；Master发送reg addr（8bit），等待ACK（...
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硬件接口协议之“JTAG”

本文主要介绍JTAG总线的引脚定义、接口标准、边界扫描和TAP控制器。JTAG(Joint Test Action Group；联合测试行动小组)是一种国际标准测试协议（IEEE 1149.1兼容），主要用于芯片内部测试。现在多数的高级器件都支持JTAG协议，如ARM、DSP、FPGA等。标准的JTAG接口是4线：TMS、TCK、TDI、TDO，分别为模式...
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无线接口系列之“蓝牙简介”

本文主要介绍蓝牙的发展历史，相关技术等。蓝牙（Bluetooth）技术最初于1994年由爱立信公司提出，当时是作为RS232的替代方案。作为有线传输的无线替代方案，其理念是使用无线电传输（亦即无线传输）来交换数据。蓝牙这个名字来自十世纪的一名丹麦国王（Harald Blatand），英文名为哈拉尔·蓝牙（Harold Bluetooth）。哈拉尔被称为蓝牙...
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MEMORY系列之“NVMe简介”

本文主要介绍NVMe及其相关特点。1、NVMe概述随着NVMe组织在FMS2018上对NVMe、NVMe-oF、NVMe-MI、JBOF以及NVMe基准测试等的介绍，在FMS2019上，NVMe、NVMe-oF等话题仍然保持着热度，同时，PCIe5.0、各类新存储介质为整个SSD市场注入了新鲜的血液。NVMe（Non-Volatile Memory exp...
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MIPI系列之“CSI简介”

本文主要介绍CSI接口及其物理连接、工作模式等。1、CSI简介CSI（Camera Serial Interface）是由MIPI联盟下Camera工作组指定的接口标准。分为CSI-2和CSI-3两种。MIPI CSI-2是移动行业中使用最广泛的相机接口。以其易用性和支持广泛的高性能应用程序（包括1080p，4K，8K及以上视频和高分辨率摄影）而得到广泛应...
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MIPI系列之“CSI-2分层结构”

本文主要介绍CSI-2的分层结构，包括物理层、通道管理层、底层协议层、像素/字节打包/解包层、应用层。CSI-2为发送者和接收者数据传输和控制提供了规范，从物理上看包含了控制部分和数据传输部分。发送者作为从设备而接收者作为主设备。根据MIPI联盟的规范，CSI2可分为5层，分别为：应用层、组包/解包层、底层协议层、通道管理层和物理层。实际可归纳为三个层次：...
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硬件接口协议之“FPD Link”

之前的文章《硬件接口协议之“数传接口之LVDS”》已经介绍了FPD Link的发展历史，本文主要介绍TI的FPD Link系列SerDes器件，及其在ADAS中的应用。TI的FPDLink SerDes支持连接Camera、ToF、RADAR、LiDAR等设备，这些都是ADAS系统必备的外围传感器。随着外围传感器的小型化、高速化、轻量化，TI的FPD Li...
📅 2023-06-30 阅读全文 →

硬件接口协议之“GMSL”

本文主要介绍Maxim的GMSL系列SerDes器件，及其在ADAS中的应用。Maxim Integrated推出的GMSL系列SerDes产品主要是为了全面支持ADAS和信息娱乐系统要求的宽带、互联复杂度和数据完整性的要求，可有效增强系统可靠性和设计灵活性，适合非压缩摄像头的图像传输。SerDes芯片接收图像传感器的非压缩、并行视频输出，将其与控制信号输...
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