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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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硬件接口协议之“CAN总线波特率和传输距离”

本文主要介绍CAN总线的波特率和传输距离之间的关系。众所周知，低速CAN能在40kbps的速率下传输1km（有的甚至更高），如果将通信速率降到5kbps以下，传输距离甚至能到10km，高速CAN能在1Mbps的速率下传输40m，CAN FD的传输速率已经达到5Mbps、10Mbps甚至12Mbps，那他的传输距离能到多少呢？由于波特率与通讯距离成反比，在相...
📅 2023-06-29 阅读全文 →

硬件接口协议之“CAN总线仲裁及优先级”

本文主要介绍CAN总线的仲裁及优先级。在总线空闲时，最先开始发送消息的节点获得发送权。如果多个节点同时往总线上发送消息，总线的使用权是通过消息帧标识符的逐位仲裁机制决定的，从仲裁段的第一位开始进行仲裁，连续输出显性电平最多的单元可继续发送。在仲裁过程中消息是不会丢失的，仲裁完成后，获得总线控制权的消息内容没有被仲裁过程篡改，将继续在总线上发送没有传输完的消...
📅 2023-06-29 阅读全文 →

硬件接口协议之“CAN总线报文”

本文主要介绍CAN总线的帧类型及结构。CAN总线定义五种帧类型，分别为数据帧、远程帧、错误帧、过载帧和帧间隔。数据帧就是总线上传输用户数据的帧，其最高有效载荷是8字节（CAN FD为64字节），除了有效载荷外，数据帧还包括必要的帧头帧位部分以执行CAN标准通信，比如消息标识符（Identifier）、数据长度代码、校验信息等。远程帧是用来向总线上其它节点请...
📅 2023-06-29 阅读全文 →

硬件电路设计之“定位技术简介”

本文主要介绍常见的一些定位技术，主要分为室内定位和室外定位。目前应用于室外定位的主流技术有卫星定位和基站定位等。卫星定位即是通过接收卫星提供的经纬度坐标信号来进行定位，卫星定位系统主要有：美国的全球定位系(GPS)、俄罗斯的格洛纳斯(GLONASS)、欧洲的伽利略(GALILEO)系统、中国的北斗卫星导航(BDS)系统等等。基站定位，也就是常说的LBS（L...
📅 2023-06-29 阅读全文 →

硬件电路设计之“GNSS简介”

本文主要介绍GNSS。GNSS的全称是全球导航卫星系统（Global Navigation Satellite System），它是泛指所有的卫星导航系统，包括全球性的、区域性的和增强系统等，全球性的包括美国的GPS、中国的北斗（BDS、COMPASS）、俄罗斯的GLONASS以及欧盟的Galileo。区域性的导航系统，如日本的准天顶（QZSS），印度的I...
📅 2023-06-29 阅读全文 →

硬件电路设计之“室内定位技术UWB介绍”

本文主要介绍UWB技术。UWB(Ultra Wide Band，超宽带)是一种基于IEEE802.15.4a和802.15.4z标准的无载波通信技术，利用纳秒级的非正弦波窄脉冲传 输数据，它能够非常准确地测量无线电信号的飞行时间，从而实现厘米精度的距离/位置测量。不同于蓝牙、WiFi等其他定位技术，UWB射频信号与生俱来的物理特性使得UWB技术从一开始就被...
📅 2023-06-29 阅读全文 →

硬件电路设计之“UWB定位算法”

本文主要介绍UWB的定位算法。根据上一篇的介绍，UWB的定位算法可以分为三类：基于接收信号的强度（RSS，Received Signal Strength）、基于到达角度（Angle of Arrival）、基于到达时间（TOA，Time of Arrival）。不管是什么方式，其技术实现大致是一样的：都是通过测量接收信号中的某些特征值，比如信号强度、角度...
📅 2023-06-29 阅读全文 →

USB系列之“USB4”

USB4 Specification 已经在2019年8月29日发布，下载链接：https://www.usb.org/document-library/usb4tm-specification。本文主要介绍一下USB4和前几代的区别，想了解细节的可以自行下载阅读。USB接口从1996年发布至今，从1.0走到了4.0，速率从最初的1.5Mbps到最新的40...
📅 2023-06-29 阅读全文 →

硬件电路设计之“GPS介绍”

全球定位系统(Global Positioning System，GPS)是美国从上世纪70年代开始研制的全球性的卫星导航和定位系统。GPS由分布在六个轨道上的24颗通信卫星组成。这些卫星每天环绕地球运转两次，相对赤道的倾斜角度约为55度。这24颗卫星以高频率(1500MHz范围)连续发送编码位置和时间信息。GPS地面接收机接收信号，使用编码信息计算地球坐...
📅 2023-06-29 阅读全文 →

硬件电路设计之“热得发紫的ToF简介”

因为特殊原因，苹果今年春季没有线下发布会，他们准备好了一系列新品从3月18日起陆续出现在官网。3月18日是“电脑类新品日”，当晚便更新了三款硬件，Mac mini和MacBook Air算是常规操作，升级芯片加大硬盘。而iPad Pro则是一次相对幅度较大的改变，它的目标，是取代电脑（Your next computer is not a computer...
📅 2023-06-29 阅读全文 →

FPGA系列之“Zynq UltraScale+ MPSoC系列开发板介绍”

目前xilinx的Zynq UltraScale+系列MPSoC面市已经快五年了，但是由于其价格居高不下，目前在产品中的应用还是以高端为主，低端比较少见，大部分玩家还是基于各种开发板在玩，本文就给大家介绍介绍各种各样的开发板，最后给大家推荐一款国产的基于Xilinx的Zynq UltraScale+系列开发套件。国内外厂家国外的厂家主要有xilinx官网的...
📅 2023-06-29 阅读全文 →

硬件电路设计之“IMU简介”

本文主要介绍IMU的组成、原理、应用及厂家等等。IMU（Inertial measurement unit，惯性测量单元），由于所有的运动都可以分解为一个直线运动和一个旋转运动，这个惯性测量单元就是测量这两种运动的，直线运动通过加速度计（accelerometer、gsensor）可以测量，旋转运动则通过陀螺仪（gyroscope）进行测量。同理也可以理解...
📅 2023-06-29 阅读全文 →

硬件电路设计之“摄像头模组简介”

本文主要介绍摄像头模组的构成，sensor的分类及接口等等。摄像头模组的构成大家都知道摄像机的形态或者对外接口各种各样的都有，但内部模组基本都由镜头、基座、滤光片、sensor、DSP（含ISP）、PCB基板等部分组成，至于对外接口则根据产品的不同应用场景，有各种各样的接口类型，DSP部分同理，根据不同的应用场景，不同的使用方式，处理的需求也不一样，有的直...
📅 2023-06-29 阅读全文 →

硬件电路设计之“RF天线设计”

本文主要介绍射频天线的原理图及PCB设计。随着GPS、4G、WiFi、BT等等无线系统的应用越来越广，天线的设计也会越来越多，天线是无线系统中的关键组件，它负责发送和接收电磁辐射。理想情况下，传输线的阻抗为50Ω，从传输线的50Ω参考点看芯片端的阻抗必须是50Ω，看天线端的阻抗也必须是50Ω。这样才能保证发送端的能量完全通过天线辐射出去，不会在传输线中产生...
📅 2023-06-29 阅读全文 →

硬件电路设计之“RF天线阻抗调试”

本文主要介绍RF天线的阻抗调试过程。RF天线的设计上一篇文章进行了大概的介绍，设计完成后具体的调试步骤如下：校准网络分析仪；通过网络分析仪测量阻抗；借助史密斯圆图进行阻抗匹配；选择合适的电容和电感焊接到PCB上；测量无线芯片的输出和输入是否满足要求。首先，测试之前需要使用校准套件进行矢网校准，这一步是非常重要的，任何仪器的初始状态都将直接影响测量的准确性。...
📅 2023-06-29 阅读全文 →

可靠性设计之“电源EMC设计”

本文主要介绍电源入口处的EMC设计方法，包括防雷击浪涌、滤波等等措施。电源部分的电磁兼容设计主要是传导发射和浪涌。电源输入部分的EMC设计应遵循如下规则：先防护后滤波。第一级防护器件应在滤波器件之前，防止滤波器件在浪涌、防雷测试中损坏，或导致滤波参数偏离，第二级保护器件可以放在滤波器件的后面；选择防护器件时，还应考虑个头不要太大，防止滤波器件在PCB布局时...
📅 2023-06-29 阅读全文 →

可靠性设计之“电源EMC设计实例”

本文主要介绍交流、直流电源入口的EMC设计。交流电源第一级共模防护采用压敏电阻+气体放电管，差模采用压敏电阻。气体放电管不能直接用在交流电源防护口（尤其是220V输入）。首先，因为其为开关型防护器件，动作时电压很低，会影响系统的供电；其次，气体放电管存在续流的问题，动作后，只需要很低的电压就能保证其导通，存在安全风险；对于220V系统而言，第一级共模滤波不...
📅 2023-06-29 阅读全文 →

硬件接口协议之“CAN总线EMC设计”

本文主要介绍CAN总线的EMC设计。CAN总线多用于汽车、工业控制等领域，用于数据的传输控制。采用差分信号传输，通常情况下只需要两根信号线（CAN-H和CAN-L）就可以进行正常的通信。但在实际应用的过程中通讯线缆容易耦合外部的干扰对信号传输造成一定的影响，单板内部的干扰也可能通过电缆形成对外辐射。所以在干扰比较强的场合，还需要用到屏蔽地即CAN-G（主要...
📅 2023-06-29 阅读全文 →

开关电源之“安规电容”

本文主要介绍安规电容。安规电容是指失效后，不会导致电击，不危及人身安全的电容器，通常只用于抗干扰电路中的滤波作用。交流输入线一般由三个端子，火线L（Live），零线N（Neutral），地线PE/G（ProtectingEarthing/Ground）。X电容与Y电容的定义，并不是因为材质的不一样（一般都是金属薄膜电容），而是按接入方式：X电容接在L-N线...
📅 2023-06-29 阅读全文 →

硬件接口协议之“3GPP Release和Category简介”

本文主要介绍3GPP的Release和Category。随着5G技术的发展，相信大家都听说过3GPP Release 16，LTE Cat.15等等，随着物联网的兴起，可能还会听到Cat.M1、Cat.NB-1等等，小编之前也一直不理解Release和Category的内涵，最近细细研究了一番，拿出来跟大家分享。首先介绍一下3GPP这个组织，全称是3rd ...
📅 2023-06-29 阅读全文 →

开关电源之“吸收和缓冲”

本文主要介绍开关电源中的吸收缓冲电路。电源的基本拓扑电路上一般没有吸收缓冲电路，实际电路上一般有吸收缓冲电路，吸收与缓冲是工程需要，不是拓扑需要。吸收与缓冲的作用如下：防止器件损坏，吸收防止电压击穿，缓冲防止电流击穿；使功率器件远离危险工作区，从而提高可靠性；降低开关器件损耗，或者实现某种程度的软开关；降低di/dt和dv/dt，降低振铃，改善EMI品质。...
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开关电源之“电源防反接”

本文跟大家聊聊直流电源入口的防反接电路。下面这个电路相信大家都不陌生，但很多人都是直接搬过来用，本文就给大家介绍介绍该电路的原理。直流电源防反接的方式很多，最简单的有串连一个二极管的，也有采用整流桥的，还有采用继电器的。采用MOS管的这个电路是直流电源入口处防反接的常见的用法。一般有如下两种形式：针对串接在正极上的情况分析如下：当电源反接时MOS管截止，保...
📅 2023-06-29 阅读全文 →

以太网系列之“PoE硬件防护”

PoE（Power Over Ethernet）指的是在现有的以太网布线基础架构不做任何改动的情况下，在为一些基于IP的终端传输数据信号的同时，还能为此类设备提供直流供电的技术。PoE技术能在确保现有结构化布线安全的同时保证现有网络的正常运作，最大限度地降低成本。随着PoE的普及，像RSU、网络相机、智能标识、自动售货机、考勤人脸识别系统等等都已经采用了P...
📅 2023-06-29 阅读全文 →

NVIDIA Jetson系列之“Xavier NX载板设计”

NVIDIA Jetson Xavier NX上市已经有一段时间了，很多第三方厂家已经推出了各种各样的配套载板。由于Xavier NX的引脚和Nano是兼容的，因此相比Xavier的载板设计简单很多。下面就来介绍介绍Xavier NX的载板设计。电源Xavier NX是单电源输入的，相比Xavier设计比较简单。整个电源部分的框图如下：上下电时序如下：电源...
📅 2023-06-29 阅读全文 →

硬件接口协议之“SMBus”

本文主要介绍SMBus总线。SMBus（System Management Bus）是Intel与Duracell（金顶电池）共同制定的接口，首版于1995年发表，参考I2C接口。SMBus是一种二线制串行总线（还有两根可选信号线SMBSUS#（系统低功耗挂起状态指示）、SMBALERT#（事件提醒）），它大部分基于I2C总线规范。和I2C一样，SMBus...
📅 2023-06-29 阅读全文 →

可靠性试验之“汽车电子EMC试验概述”

之前已经介绍了通用的ITE设备的EMC试验《可靠性试验之“EMI试验”》、《可靠性试验之“EMS试验”》，汽车电子的EMC试验和通用的ITE设备还是有一定的区别，且标准也不一样，本文主要介绍汽车电子的EMC试验。相关标准汽车EMC标准分为国际标准、地区标准、国家标准和企业标准。国际标准包括ISO、IEC、CISPR等，地区标准包括欧洲ECE法规和EEC指令...
📅 2023-06-29 阅读全文 →

PCB设计之“过孔”

本文主要介绍PCB设计中的过孔。过孔（via）是多层PCB的重要组成部分，一般多层PCB钻孔的费用通常占制板费用的30%到40%。PCB上的过孔从工艺制程上可以分为三类：盲孔(blind via)、埋孔(buried via)和通孔(through via)。盲孔位于印刷线路板的顶层和底层表面，具有一定深度，用于表层线路和下面的内层线路的连接。埋孔是指位于...
📅 2023-06-29 阅读全文 →

PCB设计之“叠层设计原则”

本文主要介绍PCB叠层设计过程中的一些通用原则。随着芯片集成度的增加，PCB板的设计也越来越复杂，PCB的层数也越来越多，在多层PCB中，通常包含有信号层（S）、电源层（PWR）和地层（GND）。电源层和地层是为相邻信号走线的电流提供一个好的低阻抗的电流返回路径。信号层大部分位于这些电源或地参考平面层之间，构成对称带状线或非对称带状线。在进行PCB叠层设计...
📅 2023-06-29 阅读全文 →

PCB设计之“常见叠层设计”

本文介绍一些常见的叠层设计。PCB的组成PCB看上去像一个多层蛋糕，制作过程中将不同材料的层，通过粘合剂粘合到一起。从表层开始分别是丝印——阻焊——铜——FR4——铜。。。铜——阻焊——丝印。其中铜和FR4可以根据实际层数调整厚度，也有很多种类型，包括芯板、基板、光板、PP等等。对于一个常规的PCB板，表层和底层基本是固定的，区别在于中间层。丝印位于最表层...
📅 2023-06-29 阅读全文 →

PCB设计之“如何看懂叠层文件”

上一篇介绍了常见的一些PCB叠层，本文针对叠层文件进行详细介绍，介绍一些常见的叠层文件形式，介绍其中每一项的具体参数和含义。叠层文件的形式常见的一些叠层文件的形式多种多样，给出的方式也多样化，有的通过excel形式给出，有的通过制板说明文件给出，有的直接放在PCB设计文件中，通过Gerber文件给出。不管是哪种方式，其目的都是为了让设计人员有据可依，能设计...
📅 2023-06-29 阅读全文 →