EZ-USB FX系列单片机USB外围设备设计与应用:PART 1 USB的基本概念第1章 USB的基本特性1.1 USB简介21.2 USB的发展历程31.2.1 USB 1.131.2.2 USB 2.041.2.3 USB与IEEE 1394的比较41.3 USB基本架构与总线架构61.4 USB的总线结构81.5 USB数据流的模式与管线的概念91.6 USB硬件规范101.6.1 USB的硬件特性111.6.2 USB接口的电气特性121.6.3USB的电源管理141.7 USB的编码方式141.8 结论161.9 问题与讨论16第2章 USB通信协议2.1 USB通信协议172.2 USB封包中的数据域类型182.2.1 数据域位的格式182.3 封包格式192.4 USB传输的类型232.4.1 控制传输242.4.2 中断传输292.4.3 批量传输292.4.4 等时传输292.5 USB数据交换格式302.6 USB描述符342.7 USB设备请求422.8 USB设备群组442.9 结论462.10 问题与讨论46第3章 设备列举3.1注册表编辑器473.2设备列举的步骤493.3设备列举步骤的实现--使用CATC分析工具513.4结论613.5问题与讨论61第4章 USB芯片与EZUSB4.1USB芯片的简介624.2USB接口芯片644.2.1Philips接口芯片644.2.2National Semiconductor接口芯片664.3内含USB单元的微处理器684.3.1Motorola694.3.2Microchip694.3.3SIEMENS704.3.4Cypress714.4USB芯片总揽介绍734.5USB芯片的选择与评估744.6问题与讨论80第5章 设备与驱动程序5.1阶层式的驱动程序815.2主机的驱动程序835.3驱动程序的选择865.4结论865.5问题与讨论87第6章 HID群组6.1HID简介886.2HID群组的传输速率886.3HID描述符906.3.1报告描述符936.3.2主要 main 项目类型966.3.3整体 global 项目卷标976.3.4区域 local 项目卷标986.3.5简易的报告描述符996.3.6Descriptor Tool 描述符工具 1006.3.7兼容测试程序1016.4HID设备的基本请求1026.5Windows通信程序1036.6问题与讨论106PART 2 硬件技术篇第7章 EZUSB FX简介7.1简介1097.2EZUSB FX硬件框图1097.3封包与PID码1117.4主机是个主控者1137.4.1从主机接收数据1137.4.2传送数据至主机1137.5USB方向1137.6帧1147.7EZUSB FX传输类型1147.7.1批量传输1147.7.2中断传输1147.7.3等时传输1157.7.4控制传输1157.8设备列举1167.9USB核心1167.10EZUSB FX单片机1177.11重新设备列举1177.12EZUSB FX端点1187.12.1EZUSB FX批量端点1187.12.2EZUSB FX控制端点01187.12.3EZUSB FX中断端点1197.12.4EZUSB FX等时端点1197.13快速传送模式1197.14中断1207.15重置与电源管理1207.16EZUSB 2100系列1207.17FX系列--从FIFO1227.18FX系列--GPIF 通用型可程序化的接口 1227.19AN2122/26各种特性的摘要1227.20修订ID1237.21引脚描述123第8章 EZUSB FX CPU8.1简介1308.28051增强模式1308.3EZUSB FX所增强的部分1318.4EZUSB FX寄存器接口1318.5EZUSB FX内部RAM1318.6I/O端口1328.7中断1328.8电源控制1338.9特殊功能寄存器 SFR 1348.10内部总线1358.11重置136第9章 EZUSB FX内存9.1简介1379.28051内存1389.3扩充的EZUSB FX内存1399.4CS#与OE#信号1409.5EZUSB FX ROM版本141第10章 EZUSB FX输入/输出端口10.1简介14310.2I/O端口14310.3EZUSB输入/输出端口寄存器14610.3.1端口配置寄存器14710.3.2I/O端口寄存器14710.4EZUSB FX输入/输出端口寄存器14910.5EZUSB FX端口配置表15110.6I2C控制器15610.78051 I2C控制器15610.8控制位15810.8.1START位15810.8.2STOP位15810.8.3LASTRD位15810.9状态位15910.9.1DONE位15910.9.2ACK位15910.9.3BERR位15910.9.4ID1, ID015910.10送出 WRITE I2C数据16010.11接收 READ I2C数据16010.12I2C激活加载器16010.13SFR寻址 FX 16210.14端口A~E的SFR控制165第11章 EZUSB FX设备列举与重新设备列举11.1简介16711.2预设的USB设备16911.3USB核心对于EP0设备请求的响应17011.4固件下载17111.5设备列举模式17211.6没有存在EEPROM17311.7存在着EEPROM, 第一个字节是0xB0 0xB4, FX系列11.8存在着EEPROM, 第一个字节是0xB2 0xB6, FX系列11.9配置字节0,FX系列17711.10重新设备列举 ReNumerationTM 17811.11多重重新设备列举 ReNumerationTM 17911.12预设描述符179第12章 EZUSB FX批量传输12.1简介18812.2批量输入传输18912.3中断传输19112.4EZUSB FX批量IN的例子19112.5批量OUT传输19212.6端点对19412.7IN端点对的状态19412.8OUT端点对的状态19512.9使用批量缓冲区内存19512.10Data Toggle控制19612.11轮询的批量传输的范例19712.12设备列举说明19912.13批量端点中断19912.14中断批量传输的范例20112.15设备列举说明20512.16自动指针器205第13章 EZUSB控制端点013.1简介20913.2控制端点EP021013.3USB请求21213.3.1取得状态 Get_Status 21413.3.2设置特性(Set_Feature)21713.3.3清除特性(Clear_Feature)21813.3.4取得描述符(Get_Descriptor)21913.3.5设置描述符(Set Descriptor)22313.3.6设置配置(Set_Configuration)22513.3.7取得配置(Get_Configuration)22513.3.8设置接口(Set_Interface)22513.3.9取得接口(Get_Interface)22613.3.10设置地址(Set_Address)22713.3.11同步帧22713.3.12固件加载228第14章 EZUSB FX等时传输14.1简介22914.2等时IN传输23014.2.1初始化设置23014.2.2IN数据传输23014.3等时OUT传输23114.3.1初始化设置23114.3.2数据传输23214.4设置等时FIFO的大小23214.5等时传输速度23414.5.1EZUSB 2100系列23414.5.2EZUSB FX系列23514.6快速传输 仅存于2100系列 23614.6.1快速写入23614.6.2快速读取23714.7快速传输的时序 仅存于2100系列 23714.7.1快速写入波形23814.7.2快速读取波形23914.8快速传输速度(仅存于2100系列)23914.9其余的等时寄存器24014.9.1除能等时寄存器24014.9.20字节计数位24114.10以无数据来响应等时IN令牌24214.11使用等时FIFO242第15章 EZUSB FX中断15.1简介24315.2USB核心中断24415.3唤醒中断24415.4USB中断信号源24515.5SUTOK与SUDAV中断24815.6SOF中断24915.7中止 suspend 中断24915.8USB重置中断24915.9批量端点中断25015.10USB自动向量25015.11USB自动向量译码25115.12I2C中断25215.13IN批量NAK中断 仅存于AN2122/26与FX系列 25315.14I2C STOP反相中断 仅存于AN2122/26与FX系列 25415.15从FIFO中断 INT4 255第16章 EZUSB FX重置16.1简介25716.2EZUSB FX打开电源重置 POR 25716.38051重置的释放25916.3.1RAM的下载26016.3.2下载EEPROM26016.3.3外部ROM26016.48051重置所产生的影响26016.5USB总线重置26116.6EZUSB脱离26216.7各种重置状态的总结263第17章 EZUSB FX电源管理17.1简介26517.2中止 suspend 26617.3回复 resume 26717.4远程唤醒 remote wakeup 269第18章 EZUSB FX系统18.1简介27118.2DMA寄存器描述27218.2.1来源. 目的. 传输长度地址寄存器27218.2.2DMA起始与状态寄存器27518.2.3DMA同步突发使能寄存器27518.2.4虚拟寄存器27818.3RD/FRD与WR/FWR DMA闪控的选择27818.4DMA闪控波形与延伸位的交互影响27918.4.1DMA外部写入27918.4.2DMA外部读取280第19章 EZUSB FX寄存器19.1简介28219.2批量数据缓冲区寄存器28319.3等时数据FIFO寄存器28419.4等时字节计数寄存器28519.5CPU寄存器28719.6I/O端口配置寄存器28819.7I/O端口A~C输入/输出寄存器28919.8230 Kbaud UART操作--AN2122/26寄存器29119.9等时控制/状态寄存器29119.10I2C寄存器29219.11中断29419.12端点0控制与状态寄存器29919.13端点1~7的控制与状态寄存器30019.14整体USB寄存器30519.15快速传输30919.16SETUP数据31119.17等时FIFO的容量大小31119.18通用I/F中断使能31219.19通用中断请求31219.20输入/输出端口寄存器D与E31319.20.1端口D输出31319.20.2输入端口D脚位31319.20.3端口D输出使能31319.20.4端口E输出31319.20.5输入端口E脚位31419.20.6端口E输出使能31419.21端口设置31419.22接口配置31419.23端口A与端口C切换配置31619.23.1端口A切换配置#231619.23.2端口C切换配置#231719.24DMA寄存器31919.24.1来源. 目的. 传输长度地址寄存器31919.24.2DMA起始与状态寄存器32019.24.3DMA同步突发使能寄存器32019.24.4选择8051 A/D总线作为外部FIFO321PART 3 固件技术篇第20章 EZUSB FX固件架构与函数库20.1固件架构总览32320.2固件架构的建立32520.3固件架构的副函数钩子32520.3.1工作分配器32620.3.2设备请求 device request 32620.3.3USB中断服务例程32920.4固件架构整体变量33220.5描述符表33320.5.1设备描述符33320.5.2配置描述符33420.5.3接口描述符33420.5.4端点描述符33520.5.5字符串描述符33520.5.6群组描述符33520.6EZUSB FX固件的函数库33620.6.1包含文件 *.H 33620.6.2子程序33620.6.3整体变量33820.7固件架构的原始程序代码338第21章 EZUSB FX固件范例程序21.1范例程序的简介34621.2外围I/O测试程序34721.3端点对, EP_PAIR范例35221.4批量测试, BulkTest范例36221.5等时传输, ISOstrm范例36821.6问题与讨论373PART 4 实验篇第22章 EZUSB FX仿真器22?1简介37522?2所需的工具37622?3EZUSB FX框图37722.4EZUSB最终版本的系统框图37822?5第一次下载程序37822.6EZUSB FX开发系统框图37922.7设置开发环境38022.8EZUSB FX开发工具组的内容38122.9EZUSB FX开发工具组软件38222.9.1初步安装程序38222.9.2确认主机 个人计算机 是否支持USB38222.10安装EZUSB控制平台. 驱动程序以及文件38322.11EZUSB FX开发电路板38522.11.1简介38522.11.2开发电路板的浏览38522.11.3所使用的8051资源38622.11.4详细电路38622.11.5LED的显示38722.11.6Jumper38722.11.7连接器39122.11.8内存映象图39222.11.9PLD信号39422.11.10PLD源文件文件39522.11.11雏形板的扩充连接器P1~P639722.11.12Philips PCF8574 I/O扩充IC40022.12DMA USB FX I/O LAB开发工具介绍40122.12.1USBFX简介40122.12.2USBFX及外围整体环境介绍40322?12?3USBFX与PC连接软件介绍40422.12.4USBFX硬件功能介绍404第23章 LED显示器输出实验23.1硬件设计与基本概念40923.2固件设计41023.3.1固件架构文件FW.C41123.3.2描述符文件DESCR.A5141223.3.3外围接口文件PERIPH.C41723.4固件程序代码的编译与链接42123.5Windows程序, VB设计42323.6INF文件的编写设计42423.7结论42623.8问题与讨论427第24章 七段显示器与键盘的输入/输出实验24.1硬件设计与基本概念42824.2固件设计43124.2.1七段显示器43124.2.24×4键盘扫描43324.3固件程序代码的编译与链接43424.4Windows程序, VB设计43624.5问题与讨论437第25章 LCD文字型液晶显示器输出实验25.1硬件设计与基本概念43825.1.1液晶显示器LCD43825.2固件设计45225.3固件程序代码的编译与链接45625.4Windows程序, VB设计45725.5问题与讨论458第26章 LED点阵输出实验26.1硬件设计与基本概念45926.2固件设计46326.3固件程序代码的编译与链接46326.4Windows程序, VB设计46526.5问题与讨论465第27章 步进电机输出实验27.1硬件设计与基本概念46627.1.11相激磁46727.1.22相激磁46727.1.31-2相激磁46827?1?4PMM8713介绍46927.2固件设计47327.3固件程序代码的编译与链接47427.4Windows程序, VB设计47627.5问题与讨论477第28章 I2C接口输入/输出实验28.1硬件设计与基本概念47828.2固件设计48128.3固件程序代码的编译与链接48328.4Windows程序, VB设计48428.5问题与讨论485第29章 A/D转换器与D/A转换器的输入/输出实验29.1硬件设计与基本概念48629.1.1A/D转换器48629.1.2D/A转换器49029.2固件设计49329.2.1A/D转换器的固件设计49329.2.2D/A转换器的固件设计49629.3固件程序代码的编译与链接49729.4Windows程序, VB设计49829.5问题与讨论499第30章 LCG绘图型液晶显示器输出实验30.1硬件设计与基本概念50030.1.1绘图型LCD50030.1.2绘图型LCD控制指令集50330.1.3绘图型LCD读取与写入时序图50530.2固件设计50630.2.1LCG驱动程序50630.2.2USB固件码51330.3固件程序代码的编译与链接51630.4Windows程序, VB设计51730.5问题与讨论518附录A Cypress控制平台的操作A.1EZUSB控制平台总览519A.2主画面520A.3热插拔新的USB设备521A.4各种工具栏的使用524A.5故障排除526A.6控制平台的进阶操作527A.7测试Unary Op工具栏上的按钮功能528A.8测试制造商请求的工具栏 2100 系列的开发电路板 529A.9测试等时传输工具栏532A.10测试批量传输工具栏533A.11测试重置管线工具栏535A.12测试设置接口工具栏537A.13测试制造商请求工具栏 FX系列开发电路板A.14执行Get Device Descriptor 操作来验证开发板的功能是否正确539A.15从EZUSB控制平台中, 加载dev_io的范例并且加以执行540A.16从Keil侦错应用程序中, 加载dev_io范例程序代码, 然后再加以执行542A.17将dev_io 目标文件移开, 且使用Keil IDE 集成开发环境 来重建545A.18在侦错器下执行dev_io目标文件, 并且使用具有侦错能力的IDE547A.19在EZUSB控制平台下, 执行ep_pair目标文件A.20如何修改fw范例, 并在开发电路板上产生等时传输550附录BEZUSB 2100系列及EZUSB FX系列引脚表B.1EZUSB 2100系列引脚表555B?2EZUSB FX系列引脚图表561附录C EZUSB FX寄存器总览附录D EEPROM烧录方式
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单片机原理及应用实验报告:实验1 WAVE软件的学习应用*.1实验2下载软件的学习应用*.2实验3运算指令的应用编程.3实验4 P0口输入、输出实验.4实验5数码管显示5实验6按键的识别*6实验7计算器设计实验*7实验8中断实验8实验9定时器/计数器实验9实验10串行口通讯实验.10实验11直流电机调速实验*.12实验12 IC卡读写实验*13实验13 TLC2543的应用实验*14实验14温度测量及控制实验*.15附录A 伟福仿真器系统概述16附录B STC-ISP-V3.1 界面23附录C 实验板.24
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含原理图+电路图+程序的波形发生器:在工作中，我们常常会用到波形发生器，它是使用频度很高的电子仪器。现在的波形发生器都采用单片机来构成。单片机波形发生器是以单片机核心，配相应的外围电路和功能软件，能实现各种波形发生的应用系统，它由硬件部分和软件部分组成，硬件是系统的基础，软件则是在硬件的基础上，对其合理的调配和使用，从而完成波形发生的任务。 波形发生器的技术指标：（1） 波形类型：方型、正弦波、三角波、锯齿波；（2） 幅值电压：1V、2V、3V、4V、5V；（3） 频率值：10HZ、20HZ、50HZ、100HZ、200HZ、500HZ、1KHZ；（4） 输出极性：双极性操作设计1、 机器通电后，系统进行初始化，LED在面板上显示6个0，表示系统处于初始状态，等待用户输入设置命令，此时，无任何波形信号输出。2、 用户按下“F”、“V”、“W”，可以分别进入频率，幅值波形设置，使系统进入设置状态，相应的数码管显示“一”，此时，按其它键，无效；3、 在进入某一设置状态后，输入0~9等数字键，（数字键仅在设置状态时，有效）为欲输出的波形设置相应参数，LED将参数显示在面板上；4、 如果在设置中，要改变已设定的参数，可按下“CL”键，清除所有已设定参数，系统恢复初始状态，LED显示6个0，等待重新输入命令；5、 当必要的参数设定完毕后，所有参数显示于LED上，用户按下“EN”键，系统会将各波形参数传递到波形产生模块中，以便控制波形发生，实现不同频率，不同电压幅值，不同类型波形的输出；6、 用户按下“EN”键后，波形发生器开始输出满足参数的波形信号，面板上相应类型的运行指示灯闪烁，表示波形正在输出，LED显示波形类型编号，频率值、电压幅值等波形参数；7、 波形发生器在输出信号时，按下任意一个键，就停止波形信号输出，等待重新设置参数，设置过程如上所述，如果不改变参数，可按下“EN”键，继续输出原波形信号；8、 要停止波形发生器的使用，可按下复位按钮，将系统复位，然后关闭电源。硬件组成部分通过综合比较，决定选用获得广泛应用，性能价格高的常用芯片来构成硬件电路。单片机采用MCS-51系列的89C51（一块）,74LS244和74LS373（各一块）,反相驱动器 ULN2803A（一块）,运算放大器 LM324（一块） 波形发生器的硬件电路由单片机、键盘显示器接口电路、波形转换（D/ A）电路和电源线路等四部分构成。1.单片机电路功能：形成扫描码，键值识别，键功能处理，完成参数设置；形成显示段码,向LED显示接口电路输出；产生定时中断；形成波形的数字编码,并输出到D/A接口电路；如电路原理图所示： 89C51的P0口和P2口作为扩展I/O口，与8255、0832、74LS373相连接，可寻址片外的寄存器。单片机寻址外设，采用存储器映像方式，外部接口芯片与内部存储器统一编址，89Ｃ51提供16根地址线P0（分时复用）和P2，P2口提供高8位地址线，P0口提供低8位地址线。P0口同时还要负责与8255，0832的数据传递。P2.7是8255的片选信号，P2.6是0832（1）的片选，P2.5是0832（2）的片选，低电平有效，P0.0、P0.1经过74LS373锁存后，送到8255的A1、A2作，片内A口，B口，C口，控制口等寄存器的字选。89C51的P1口的低4位连接4只发光三极管，作为波形类型指示灯，表示正在输出的波形是什么类型。单片机89C51内部有两个定时器/计数器，在波形发生器中使用T0作为中断源。不同的频率值对应不同的定时初值，定时器的溢出信号作为中断请求。控制定时器中断的特殊功能寄存器设置如下：定时控制寄存器TCON＝（０００１００００）工作方式选择寄存器（TMOD）＝（００００００００）中断允许控制寄存器（IE）＝（１０００００１０）2、键盘显示器接口电路功能：驱动6位数码管动态显示； 提供响应界面； 扫面键盘； 提供输入按键。由并口芯片8255，锁存器74LS273，74LS244，反向驱动器ULN2803A，6位共阴极数码管（LED）和4×4行列式键盘组成。8255的C口作为键盘的I/O接口，C口的低4位输出到扫描码，高4位作为输入行状态，按键的分布如图所示。8255的A口作为LED段码输出口，与74LS244相连接，B口作为LED的位选信号输出口，与ULN2803A相连接。8255内部的4个寄存器地址分配如下：控制口:7FFFH , A口:7FFFCH , B口:7FFDH , C口:7FFEH 3、D/A电路功能：将波形样值的数字编码转换成模拟值；完成单极性向双极性的波形输出；构成由两片0832和一块LM324运放组成。0832（1）是参考电压提供者，单片机向0832（1）内的锁存器送数字编码，不同的编码会产生不同的输出值，在本发生器中，可输出1V、2V、3V、4V、5V等五个模拟值，这些值作为0832（2）的参考电压，使0832（2）输出波形信号时，其幅度是可调的。0832（2）用于产生各种波形信号，单片机在波形产生程序的控制下，生成波形样值编码，并送到0832（2）中的锁存器，经过D/A转换，得到波形的模拟样值点，假如N个点就构成波形的一个周期，那么0832（2）输出N个样值点后，样值点形成运动轨迹，就是波形信号的一个周期。重复输出N个点后，由此成第二个周期，第三个周期……。这样0832（2）就能连续的输出周期变化的波形信号。运放A1是直流放大器，运放A2是单极性电压放大器，运放A3是双极性驱动放大器，使波形信号能带得起负载。地址分配：0832（1）：DFFFH ，0832（2）：BFFFH4、电源电路：功能：为波形发生器提供直流能量；构成由变压器、整流硅堆，稳压块7805组成。220V的交流电，经过开关，保险管（1.5A/250V），到变压器降压，由220V降为10V，通过硅堆将交流电变成直流电，对于谐波，用4700μF的电解电容给予滤除。为保证直流电压稳定，使用7805进行稳压。最后，＋5V电源配送到各用电负载。
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介绍用PIC16F84单片机制作的电子密码锁。PIC16F84单片机共18个引脚，13个可用I/O接口。芯片内有1K×14的FLASHROM程序存储器，36×8的静态RAM的通用寄存器，64×8的EEPROM的数据存储器，8级深度的硬堆栈。 用PIC单片机设计的电子密码锁微芯公司生产的PIC8位COMS单片机，采用类RISC指令集和哈弗总线结构，以及先进的流水线时序，与传统51单片机相比其在速度和性能方面更具优越性和先进性。PIC单片机的另一个优点是片上硬件资源丰富，集成常见的EPROM、DAC、PWM以及看门狗电路。这使得硬件电路的设计更加简单，节约设计成本，提高整机性能。因此PIC单片机已成为产品开发，尤其是产品设计和研制阶段的首选控制器。本文介绍用PIC16F84单片机制作的电子密码锁。PIC16F84单片机共18个引脚，13个可用I/O接口。芯片内有1K×14的FLASHROM程序存储器，36×8的静态RAM的通用寄存器，64×8的EEPROM的数据存储器，8级深度的硬堆栈。硬件设计 电路原理见图1。Xx8位数据线接4x4键盘矩阵电路，面板布局见表1，A、B、C、D为备用功能键。RA0、RA7输出4组编码二进制数据，经74LS139译码后输出逐行扫描信号，送RB4-RB7列信号输入端。余下半个139译码器动扬声器。RB2接中功率三极管基极，驱动继电器动作。有效密码长度为4位，根据实际情况，可通过修改源程序增加密码位数。产品初始密码为3345，这是一随机数，无特殊意义，目的是为防止被套解。用户可按*号键修改密码，按#号键结束。输入密码并按#号确认之后，脚输出RB2脚输出高电平，继电器闭合，执行一次开锁动作。 若用户输入的密码正确，扬声器发出一声稍长的“滴”提示声，若输入的密码与上次修改的不符，则发出短促的“滴”声。连续3次输入密码错误之后，程序锁死，扬声器报警。直到CPU被复位或从新上电。软件设计 软件流程图见图3。CPU上电或复位之后将最近一次修改并保存到EEPROM的密码读出，最为参照密匙。然后等待用户输入开锁密码。若5分钟以内没有接受到用户的任何输入，CPU自动转入掉电模式，用户输入任意值可唤醒CPU。每次修改密码之后，CPU将新的密码存入内部4个连续的EEPROM单元，掉电后该数据任有效。每执行一次开锁指令，CPU将当前输入密码与该值比较，看是否真确，并给出相应的提示和控制。布 局 所有元件均使用SMD表贴封装，缩小体积，便于产品安装，60X60双面PCB板，顶层是一体化输入键盘，底层是元件层。成型后的产品体积小巧，能很方便的嵌入防盗铁门、保险箱柜。
上传时间： 2013-10-31
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串行编程器源程序(Keil C语言)//FID=01:AT89C2051系列编程器//实现编程的读，写，擦等细节//AT89C2051的特殊处:给XTAL一个脉冲，地址计数加1;P1的引脚排列与AT89C51相反，需要用函数转换#include <e51pro.h> #define C2051_P3_7 P1_0#define C2051_P1 P0//注意引脚排列相反#define C2051_P3_0 P1_1#define C2051_P3_1 P1_2#define C2051_XTAL P1_4#define C2051_P3_2 P1_5#define C2051_P3_3 P1_6#define C2051_P3_4 P1_7#define C2051_P3_5 P3_5 void InitPro01()//编程前的准备工作{ SetVpp0V(); P0=0xff; P1=0xff; C2051_P3_5=1; C2051_XTAL=0; Delay_ms(20); nAddress=0x0000; SetVpp5V();} void ProOver01()//编程结束后的工作，设置合适的引脚电平{ SetVpp5V(); P0=0xff; P1=0xff; C2051_P3_5=1; C2051_XTAL=1;} BYTE GetData()//从P0口获得数据{ B_0=P0_7; B_1=P0_6; B_2=P0_5; B_3=P0_4; B_4=P0_3; B_5=P0_2; B_6=P0_1; B_7=P0_0; return B;} void SetData(BYTE DataByte)//转换并设置P0口的数据{ B=DataByte; P0_0=B_7; P0_1=B_6; P0_2=B_5; P0_3=B_4; P0_4=B_3; P0_5=B_2; P0_6=B_1; P0_7=B_0;} void ReadSign01()//读特征字{ InitPro01(); Delay_ms(1);//----------------------------------------------------------------------------- //根据器件的DataSheet，设置相应的编程控制信号 C2051_P3_3=0; C2051_P3_4=0; C2051_P3_5=0; C2051_P3_7=0; Delay_ms(20); ComBuf[2]=GetData(); C2051_XTAL=1; C2051_XTAL=0; Delay_us(20); ComBuf[3]=GetData(); ComBuf[4]=0xff;//----------------------------------------------------------------------------- ProOver01();} void Erase01()//擦除器件{ InitPro01();//----------------------------------------------------------------------------- //根据器件的DataSheet，设置相应的编程控制信号 C2051_P3_3=1; C2051_P3_4=0; C2051_P3_5=0; C2051_P3_7=0; Delay_ms(1); SetVpp12V(); Delay_ms(1); C2051_P3_2=0; Delay_ms(10); C2051_P3_2=1; Delay_ms(1);//----------------------------------------------------------------------------- ProOver01();} BOOL Write01(BYTE Data)//写器件{//----------------------------------------------------------------------------- //根据器件的DataSheet，设置相应的编程控制信号 //写一个单元 C2051_P3_3=0; C2051_P3_4=1; C2051_P3_5=1; C2051_P3_7=1; SetData(Data); SetVpp12V(); Delay_us(20); C2051_P3_2=0; Delay_us(20); C2051_P3_2=1; Delay_us(20); SetVpp5V(); Delay_us(20); C2051_P3_4=0; Delay_ms(2); nTimeOut=0; P0=0xff; nTimeOut=0; while(!GetData()==Data)//效验:循环读，直到读出与写入的数相同 { nTimeOut++; if(nTimeOut>1000)//超时了 { return 0; } } C2051_XTAL=1; C2051_XTAL=0;//一个脉冲指向下一个单元//----------------------------------------------------------------------------- return 1;} BYTE Read01()//读器件{ BYTE Data;//----------------------------------------------------------------------------- //根据器件的DataSheet，设置相应的编程控制信号 //读一个单元 C2051_P3_3=0; C2051_P3_4=0; C2051_P3_5=1; C2051_P3_7=1; Data=GetData(); C2051_XTAL=1; C2051_XTAL=0;//一个脉冲指向下一个单元//----------------------------------------------------------------------------- return Data;} void Lock01()//写锁定位{ InitPro01();//先设置成编程状态//----------------------------------------------------------------------------- //根据器件的DataSheet，设置相应的编程控制信号 if(ComBuf[2]>=1)//ComBuf[2]为锁定位 { C2051_P3_3=1; C2051_P3_4=1; C2051_P3_5=1; C2051_P3_7=1; Delay_us(20); SetVpp12V(); Delay_us(20); C2051_P3_2=0; Delay_us(20); C2051_P3_2=1; Delay_us(20); SetVpp5V(); } if(ComBuf[2]>=2) { C2051_P3_3=1; C2051_P3_4=1; C2051_P3_5=0; C2051_P3_7=0; Delay_us(20); SetVpp12V(); Delay_us(20); C2051_P3_2=0; Delay_us(20); C2051_P3_2=1; Delay_us(20); SetVpp5V(); }//----------------------------------------------------------------------------- ProOver01();} void PreparePro01()//设置pw中的函数指针，让主程序可以调用上面的函数{ pw.fpInitPro=InitPro01; pw.fpReadSign=ReadSign01; pw.fpErase=Erase01; pw.fpWrite=Write01; pw.fpRead=Read01; pw.fpLock=Lock01; pw.fpProOver=ProOver01;}
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单片机应用系统抗干扰技术:第1章 电磁干扰控制基础. 1.1 电磁干扰的基本概念1 1.1.1 噪声与干扰1 1.1.2 电磁干扰的形成因素2 1.1.3 干扰的分类2 1.2 电磁兼容性3 1.2.1 电磁兼容性定义3 1.2.2 电磁兼容性设计3 1.2.3 电磁兼容性常用术语4 1.2.4 电磁兼容性标准6 1.3 差模干扰和共模干扰8 1.3.1 差模干扰8 1.3.2 共模干扰9 1.4 电磁耦合的等效模型9 1.4.1 集中参数模型9 1.4.2 分布参数模型10 1.4.3 电磁波辐射模型11 1.5 电磁干扰的耦合途径14 1.5.1 传导耦合14 1.5.2 感应耦合（近场耦合）15 .1.5.3 电磁辐射耦合（远场耦合）15 1.6 单片机应用系统电磁干扰控制的一般方法16 第2章 数字信号耦合与传输机理 2.1 数字信号与电磁干扰18 2.1.1 数字信号的开关速度与频谱18 2.1.2 开关暂态电源尖峰电流噪声22 2.1.3 开关暂态接地反冲噪声24 2.1.4 高速数字电路的EMI特点25 2.2 导线阻抗与线间耦合27 2.2.1 导体交直流电阻的计算27 2.2.2 导体电感量的计算29 2.2.3 导体电容量的计算31 2.2.4 电感耦合分析32 2.2.5 电容耦合分析35 2.3 信号的长线传输36 2.3.1 长线传输过程的数学描述36 2.3.2 均匀传输线特性40 2.3.3 传输线特性阻抗计算42 2.3.4 传输线特性阻抗的重复性与阻抗匹配44 2.4 数字信号传输过程中的畸变45 2.4.1 信号传输的入射畸变45 2.4.2 信号传输的反射畸变46 2.5 信号传输畸变的抑制措施49 2.5.1 最大传输线长度的计算49 2.5.2 端点的阻抗匹配50 2.6 数字信号的辐射52 2.6.1 差模辐射52 2.6.2 共模辐射55 2.6.3 差模和共模辐射比较57 第3章 常用元件的可靠性能与选择 3.1 元件的选择与降额设计59 3.1.1 元件的选择准则59 3.1.2 元件的降额设计59 3.2 电阻器60 3.2.1 电阻器的等效电路60 3.2.2 电阻器的内部噪声60 3.2.3 电阻器的温度特性61 3.2.4 电阻器的分类与主要参数62 3.2.5 电阻器的正确选用66 3.3 电容器67 3.3.1 电容器的等效电路67 3.3.2 电容器的种类与型号68 3.3.3 电容器的标志方法70 3.3.4 电容器引脚的电感量71 3.3.5 电容器的正确选用71 3.3.6 电容器使用注意事项73 3.4 电感器73 3.4.1 电感器的等效电路74 3.4.2 电感器使用的注意事项74 3.5 数字集成电路的抗干扰性能75 3.5.1 噪声容限与抗干扰能力75 3.5.2 施密特集成电路的噪声容限77 3.5.3 TTL数字集成电路的抗干扰性能78 3.5.4 CMOS数字集成电路的抗干扰性能79 3.5.5 CMOS电路使用中注意事项80 3.5.6 集成门电路系列型号81 3.6 高速CMOS 54/74HC系列接口设计83 3.6.1 54/74HC 系列芯片特点83 3.6.2 74HC与TTL接口85 3.6.3 74HC与单片机接口85 3.7 元器件的装配工艺对可靠性的影响86 第4章 电磁干扰硬件控制技术 4.1 屏蔽技术88 4.1.1 电场屏蔽88 4.1.2 磁场屏蔽89 4.1.3 电磁场屏蔽91 4.1.4 屏蔽损耗的计算92 4.1.5 屏蔽体屏蔽效能的计算99 4.1.6 屏蔽箱的设计100 4.1.7 电磁泄漏的抑制措施102 4.1.8 电缆屏蔽层的屏蔽原理108 4.1.9 屏蔽与接地113 4.1.10 屏蔽设计要点113 4.2 接地技术114 4.2.1 概述114 4.2.2 安全接地115 4.2.3 工作接地117 4.2.4 接地系统的布局119 4.2.5 接地装置和接地电阻120 4.2.6 地环路问题121 4.2.7 浮地方式122 4.2.8 电缆屏蔽层接地123 4.3 滤波技术126 4.3.1 滤波器概述127 4.3.2 无源滤波器130 4.3.3 有源滤波器138 4.3.4 铁氧体抗干扰磁珠143 4.3.5 贯通滤波器146 4.3.6 电缆线滤波连接器149 4.3.7 PCB板滤波器件154 4.4 隔离技术155 4.4.1 光电隔离156 4.4.2 继电器隔离160 4.4.3 变压器隔离 161 4.4.4 布线隔离161 4.4.5 共模扼流圈162 4.5 电路平衡结构164 4.5.1 双绞线在平衡电路中的使用164 4.5.2 同轴电缆的平衡结构165 4.5.3 差分放大器165 4.6 双绞线的抗干扰原理及应用166 4.6.1 双绞线的抗干扰原理166 4.6.2 双绞线的应用168 4.7 信号线间的串扰及抑制169 4.7.1 线间串扰分析169 4.7.2 线间串扰的抑制173 4.8 信号线的选择与敷设174 4.8.1 信号线型式的选择174 4.8.2 信号线截面的选择175 4.8.3 单股导线的阻抗分析175 4.8.4 信号线的敷设176 4.9 漏电干扰的防止措施177 4.10 抑制数字信号噪声常用硬件措施177 4.10.1 数字信号负传输方式178 4.10.2 提高数字信号的电压等级178 4.10.3 数字输入信号的RC阻容滤波179 4.10.4 提高输入端的门限电压181 4.10.5 输入开关触点抖动干扰的抑制方法181 4.10.6 提高器件的驱动能力184 4.11 静电放电干扰及其抑制184 第5章 主机单元配置与抗干扰设计 5.1 单片机主机单元组成特点186 5.1.1 80C51最小应用系统186 5.1.2 低功耗单片机最小应用系统187 5.2 总线的可靠性设计191 5.2.1 总线驱动器191 5.2.2 总线的负载平衡192 5.2.3 总线上拉电阻的配置192 5.3 芯片配置与抗干扰193 5.3.1去耦电容配置194 5.3.2 数字输入端的噪声抑制194 5.3.3 数字电路不用端的处理195 5.3.4 存储器的布线196 5.4 译码电路的可靠性分析197 5.4.1 过渡干扰与译码选通197 5.4.2 译码方式与抗干扰200 5.5 时钟电路配置200 5.6 复位电路设计201 5.6.1 复位电路RC参数的选择201 5.6.2 复位电路的可靠性与抗干扰分析202 5.6.3 I/O接口芯片的延时复位205 5.7 单片机系统的中断保护问题205 5.7.1 80C51单片机的中断机构205 5.7.2 常用的几种中断保护措施205 5.8 RAM数据掉电保护207 5.8.1 片内RAM数据保护207 5.8.2 利用双片选的外RAM数据保护207 5.8.3 利用DS1210实现外RAM数据保护208 5.8.4 2 KB非易失性随机存储器DS1220AB/AD211 5.9 看门狗技术215 5.9.1 由单稳态电路实现看门狗电路216 5.9.2 利用单片机片内定时器实现软件看门狗217 5.9.3 软硬件结合的看门狗技术219 5.9.4 单片机内配置看门狗电路221 5.10 微处理器监控器223 5.10.1 微处理器监控器MAX703～709/813L223 5.10.2 微处理器监控器MAX791227 5.10.3 微处理器监控器MAX807231 5.10.4 微处理器监控器MAX690A/MAX692A234 5.10.5 微处理器监控器MAX691A/MAX693A238 5.10.6 带备份电池的微处理器监控器MAX1691242 5.11 串行E2PROM X25045245 第6章 测量单元配置与抗干扰设计 6.1 概述255 6.2 模拟信号放大器256 6.2.1 集成运算放大器256 6.2.2 测量放大器组成原理260 6.2.3 单片集成测量放大器AD521263 6.2.4 单片集成测量放大器AD522265 6.2.5 单片集成测量放大器AD526266 6.2.6 单片集成测量放大器AD620270 6.2.7 单片集成测量放大器AD623274 6.2.8 单片集成测量放大器AD624276 6.2.9 单片集成测量放大器AD625278 6.2.10 单片集成测量放大器AD626281 6.3 电压/电流变换器（V/I）283 6.3.1 V/I变换电路..283 6.3.2 集成V/I变换器XTR101284 6.3.3 集成V/I变换器XTR110289 6.3.4 集成V/I变换器AD693292 6.3.5 集成V/I变换器AD694299 6.4 电流/电压变换器（I/V）302 6.4.1 I/V变换电路302 6.4.2 RCV420型I/V变换器303 6.5 具有放大、滤波、激励功能的模块2B30/2B31305 6.6 模拟信号隔离放大器313 6.6.1 隔离放大器ISO100313 6.6.2 隔离放大器ISO120316 6.6.3 隔离放大器ISO122319 6.6.4 隔离放大器ISO130323 6.6.5 隔离放大器ISO212P326 6.6.6 由两片VFC320组成的隔离放大器329 6.6.7 由两光耦组成的实用线性隔离放大器333 6.7 数字电位器及其应用336 6.7.1 非易失性数字电位器x9221336 6.7.2 非易失性数字电位器x9241343 6.8 传感器供电电源的配置及抗干扰346 6.8.1 传感器供电电源的扰动补偿347 6.8.2 单片集成精密电压芯片349 6.8.3 A/D转换器芯片提供基准电压350 6.9 测量单元噪声抑制措施351 6.9.1 外部噪声源的干扰及其抑制351 6.9.2 输入信号串模干扰的抑制352 6.9.3 输入信号共模干扰的抑制353 6.9.4 仪器仪表的接地噪声355 第7章 D/A、A/D单元配置与抗干扰设计 7.1 D/A、A/D转换器的干扰源357 7.2 D/A转换原理及抗干扰分析358 7.2.1 T型电阻D/A转换器359 7.2.2 基准电源精度要求361 7.2.3 D/A转换器的尖峰干扰362 7.3 典型D/A转换器与单片机接口363 7.3.1 并行12位D/A转换器AD667363 7.3.2 串行12位D/A转换器MAX5154370 7.4 D/A转换器与单片机的光电接口电路377 7.5 A/D转换器原理与抗干扰性能378 7.5.1 逐次比较式ADC原理378 7.5.2 余数反馈比较式ADC原理378 7.5.3 双积分ADC原理380 7.5.4 V/F ADC原理382 7.5.5 ∑Δ式ADC原理384 7.6 典型A/D转换器与单片机接口387 7.6.18 位并行逐次比较式MAX 118387 7.6.28 通道12位A/D转换器MAX 197394 7.6.3 双积分式A/D转换器5G14433399 7.6.4 V/F转换器AD 652在A/D转换器中的应用403 7.7 采样保持电路与抗干扰措施408 7.8 多路模拟开关与抗干扰措施412 7.8.1 CD4051412 7.8.2 AD7501413 7.8.3 多路开关配置与抗干扰技术413 7.9 D/A、A/D转换器的电源、接地与布线416 7.10 精密基准电压电路与噪声抑制416 7.10.1 基准电压电路原理417 7.10.2 引脚可编程精密基准电压源AD584418 7.10.3 埋入式齐纳二极管基准AD588420 7.10.4 低漂移电压基准MAX676/MAX677/MAX678422 7.10.5 低功率低漂移电压基准MAX873/MAX875/MAX876424 7.10.6 MC1403/MC1403A、MC1503精密电压基准电路430 第8章 功率接口与抗干扰设计 8.1 功率驱动元件432 8.1.1 74系列功率集成电路432 8.1.2 75系列功率集成电路433 8.1.3 MOC系列光耦合过零触发双向晶闸管驱动器435 8.2 输出控制功率接口电路438 8.2.1 继电器输出驱动接口438 8.2.2 继电器—接触器输出驱动电路439 8.2.3 光电耦合器—晶闸管输出驱动电路439 8.2.4 脉冲变压器—晶闸管输出电路440 8.2.5 单片机与大功率单相负载的接口电路441 8.2.6 单片机与大功率三相负载间的接口电路442 8.3 感性负载电路噪声的抑制442 8.3.1 交直流感性负载瞬变噪声的抑制方法442 8.3.2 晶闸管过零触发的几种形式445 8.3.3 利用晶闸管抑制感性负载的瞬变噪声447 8.4 晶闸管变流装置的干扰和抑制措施448 8.4.1 晶闸管变流装置电气干扰分析448 8.4.2 晶闸管变流装置的抗干扰措施449 8.5 固态继电器451 8.5.1 固态继电器的原理和结构451 8.5.2 主要参数与选用452 8.5.3 交流固态继电器的使用454 第9章 人机对话单元配置与抗干扰设计 9.1 键盘接口抗干扰问题456 9.2 LED显示器的构造与特点458 9.3 LED的驱动方式459 9.3.1 采用限流电阻的驱动方式459 9.3.2 采用LM317的驱动方式460 9.3.3 串联二极管压降驱动方式462 9.4 典型键盘/显示器接口芯片与单片机接口463 9.4.1 8位LED驱动器ICM 7218B463 9.4.2 串行LED显示驱动器MAX 7219468 9.4.3 并行键盘/显示器专用芯片8279482 9.4.4 串行键盘/显示器专用芯片HD 7279A492 9.5 LED显示接口的抗干扰措施502 9.5.1 LED静态显示接口的抗干扰502 9.5.2 LED动态显示接口的抗干扰506 9.6 打印机接口与抗干扰技术508 9.6.1 并行打印机标准接口信号508 9.6.2 打印机与单片机接口电路509 9.6.3 打印机电磁干扰的防护设计510 9.6.4 提高数据传输可靠性的措施512 第10章 供电电源的配置与抗干扰设计 10.1 电源干扰问题概述513 10.1.1 电源干扰的类型513 10.1.2 电源干扰的耦合途径514 10.1.3 电源的共模和差模干扰515 10.1.4 电源抗干扰的基本方法516 10.2 EMI电源滤波器517 10.2.1 实用低通电容滤波器518 10.2.2 双绕组扼流圈的应用518 10.3 EMI滤波器模块519 10.3.1 滤波器模块基础知识519 10.3.2 电源滤波器模块521 10.3.3 防雷滤波器模块531 10.3.4 脉冲群抑制模块532 10.4 瞬变干扰吸收器件532 10.4.1 金属氧化物压敏电阻（MOV）533 10.4.2 瞬变电压抑制器（TVS）537 10.5 电源变压器的屏蔽与隔离552 10.6 交流电源的供电抗干扰方案553 10.6.1 交流电源配电方式553 10.6.2 交流电源抗干扰综合方案555 10.7 供电直流侧抑制干扰措施555 10.7.1 整流电路的高频滤波555 10.7.2 串联型直流稳压电源配置与抗干扰556 10.7.3 集成稳压器使用中的保护557 10.8 开关电源干扰的抑制措施559 10.8.1 开关噪声的分类559 10.8.2 开关电源噪声的抑制措施560 10.9 微机用不间断电源UPS561 10.10 采用晶闸管无触点开关消除瞬态干扰设计方案564 第11章 印制电路板的抗干扰设计 11.1 印制电路板用覆铜板566 11.1.1 覆铜板材料566 11.1.2 覆铜板分类568 11.1.3 覆铜板的标准与电性能571 11.1.4 覆铜板的主要特点和应用583 11.2 印制板布线设计基础585 11.2.1 印制板导线的阻抗计算585 11.2.2 PCB布线结构和特性阻抗计算587 11.2.3 信号在印制板上的传播速度589 11.3 地线和电源线的布线设计590 11.3.1 降低接地阻抗的设计590 11.3.2 减小电源线阻抗的方法591 11.4 信号线的布线原则592 11.4.1 信号传输线的尺寸控制592 11.4.2 线间串扰控制592 11.4.3 辐射干扰的抑制593 11.4.4 反射干扰的抑制594 11.4.5 微机自动布线注意问题594 11.5 配置去耦电容的方法594 11.5.1 电源去耦595 11.5.2 集成芯片去耦595 11.6 芯片的选用与器件布局596 11.6.1 芯片选用指南596 11.6.2 器件的布局597 11.6.3 时钟电路的布置598 11.7 多层印制电路板599 11.7.1 多层印制板的结构与特点599 11.7.2 多层印制板的布局方案600 11.7.3 20H原则605 11.8 印制电路板的安装和板间配线606 第12章 软件抗干扰原理与方法 12.1 概述607 12.1.1 测控系统软件的基本要求607 12.1.2 软件抗干扰一般方法607 12.2 指令冗余技术608 12.2.1 NOP的使用609 12.2.2 重要指令冗余609 12.3 软件陷阱技术609 12.3.1 软件陷阱609 12.3.2 软件陷阱的安排610 12.4 故障自动恢复处理程序613 12.4.1 上电标志设定614 12.4.2 RAM中数据冗余保护与纠错616 12.4.3 软件复位与中断激活标志617 12.4.4 程序失控后恢复运行的方法618 12.5 数字滤波619 12.5.1 程序判断滤波法620 12.5.2 中位值滤波法620 12.5.3 算术平均滤波法621 12.5.4 递推平均滤波法623 12.5.5 防脉冲干扰平均值滤波法624 12.5.6 一阶滞后滤波法626 12.6 干扰避开法627 12.7 开关量输入/输出软件抗干扰设计629 12.7.1 开关量输入软件抗干扰措施629 12.7.2 开关量输出软件抗干扰措施629 12.8 编写软件的其他注意事项630 附录 电磁兼容器件选购信息632
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100-Gb光传送网（OTN）复用转发器 a. 提供连续数据范围在600 Mbps到14.1 Gbps之间的串行收发器，通过使用方便的部分重新配置功能支持多标准客户侧接口； b. 44个独立发送时钟域，提高了时钟灵活性； c. 收发器集成电信号散射补偿（EDC）功能，可直接驱动光模块（SFP+、SFP、QSFP、CFP）； d. 支持下一代光接口的28-Gbps收发器； e. 替代外部压控晶体振荡器（VCXO）的高级fPLL。
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针对固定码长Turbo码适应性差的缺点，以LTE为应用背景，提出了一种帧长可配置的Turbo编译码器的FPGA实现方案。该设计可以依据具体的信道环境和速率要求调节信息帧长，平衡译码性能和系统时延。方案采用“自顶向下”的设计思想和“自底而上”的实现方法，对 Turbo编译码系统模块化设计后优化统一，经时序仿真验证后下载配置到Altera公司Stratix III系列的EP3SL150F1152C2N中。测试结果表明，系统运行稳健可靠，并具有良好的移植性；集成化一体设计，为LTE标准下Turbo码 ASIC的开发提供了参考。
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摘要: 串行传输技术具有更高的传输速率和更低的设计成本, 已成为业界首选, 被广泛应用于高速通信领域。提出了一种新的高速串行传输接口的设计方案, 改进了Aurora 协议数据帧格式定义的弊端, 并采用高速串行收发器Rocket I/O, 实现数据率为2.5 Gbps的高速串行传输。关键词: 高速串行传输; Rocket I/O; Aurora 协议 为促使FPGA 芯片与串行传输技术更好地结合以满足市场需求, Xilinx 公司适时推出了内嵌高速串行收发器RocketI/O 的Virtex II Pro 系列FPGA 和可升级的小型链路层协议———Aurora 协议。Rocket I/O支持从622 Mbps 至3.125 Gbps的全双工传输速率, 还具有8 B/10 B 编解码、时钟生成及恢复等功能, 可以理想地适用于芯片之间或背板的高速串行数据传输。Aurora 协议是为专有上层协议或行业标准的上层协议提供透明接口的第一款串行互连协议, 可用于高速线性通路之间的点到点串行数据传输, 同时其可扩展的带宽, 为系统设计人员提供了所需要的灵活性[4]。但该协议帧格式的定义存在弊端,会导致系统资源的浪费。本文提出的设计方案可以改进Aurora 协议的固有缺陷,提高系统性能, 实现数据率为2.5 Gbps 的高速串行传输, 具有良好的可行性和广阔的应用前景。
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一、传感器的定义信息处理技术取得的进展以及微处理器和计算机技术的高速发展，都需要在传感器的开发方面有相应的进展。微处理器现在已经在测量和控制系统中得到了广泛的应用。随着这些系统能力的增强，作为信息采集系统的前端单元，传感器的作用越来越重要。传感器已成为自动化系统和机器人技术中的关键部件，作为系统中的一个结构组成，其重要性变得越来越明显。最广义地来说，传感器是一种能把物理量或化学量转变成便于利用的电信号的器件。国际电工委员会(IEC:International Electrotechnical Committee)的定义为：“传感器是测量系统中的一种前置部件，它将输入变量转换成可供测量的信号”。按照Gopel等的说法是：“传感器是包括承载体和电路连接的敏感元件”，而“传感器系统则是组合有某种信息处理(模拟或数字)能力的传感器”。传感器是传感器系统的一个组成部分，它是被测量信号输入的第一道关口。传感器系统的原则框图示于图1-1，进入传感器的信号幅度是很小的，而且混杂有干扰信号和噪声。为了方便随后的处理过程，首先要将信号整形成具有最佳特性的波形，有时还需要将信号线性化，该工作是由放大器、滤波器以及其他一些模拟电路完成的。在某些情况下，这些电路的一部分是和传感器部件直接相邻的。成形后的信号随后转换成数字信号，并输入到微处理器。德国和俄罗斯学者认为传感器应是由二部分组成的，即直接感知被测量信号的敏感元件部分和初始处理信号的电路部分。按这种理解，传感器还包含了信号成形器的电路部分。传感器系统的性能主要取决于传感器，传感器把某种形式的能量转换成另一种形式的能量。有两类传感器：有源的和无源的。有源传感器能将一种能量形式直接转变成另一种，不需要外接的能源或激励源(参阅图1-2(a))。有源(a)和无源(b)传感器的信号流程无源传感器不能直接转换能量形式，但它能控制从另一输入端输入的能量或激励能传感器承担将某个对象或过程的特定特性转换成数量的工作。其“对象”可以是固体、液体或气体，而它们的状态可以是静态的，也可以是动态(即过程)的。对象特性被转换量化后可以通过多种方式检测。对象的特性可以是物理性质的，也可以是化学性质的。按照其工作原理，传感器将对象特性或状态参数转换成可测定的电学量，然后将此电信号分离出来，送入传感器系统加以评测或标示。各种物理效应和工作机理被用于制作不同功能的传感器。传感器可以直接接触被测量对象，也可以不接触。用于传感器的工作机制和效应类型不断增加，其包含的处理过程日益完善。常将传感器的功能与人类5大感觉器官相比拟： 光敏传感器——视觉；声敏传感器——听觉；气敏传感器——嗅觉；化学传感器——味觉；压敏、温敏、流体传感器——触觉。与当代的传感器相比，人类的感觉能力好得多，但也有一些传感器比人的感觉功能优越，例如人类没有能力感知紫外或红外线辐射，感觉不到电磁场、无色无味的气体等。对传感器设定了许多技术要求，有一些是对所有类型传感器都适用的，也有只对特定类型传感器适用的特殊要求。针对传感器的工作原理和结构在不同场合均需要的基本要求是： 高灵敏度，抗干扰的稳定性(对噪声不敏感)，线性，容易调节(校准简易)，高精度，高可靠性，无迟滞性，工作寿命长(耐用性) ，可重复性，抗老化，高响应速率，抗环境影响(热、振动、酸、碱、空气、水、尘埃)的能力 ，选择性，安全性(传感器应是无污染的)，互换性 低成本 ，宽测量范围，小尺寸、重量轻和高强度，宽工作温度范围 。二、传感器的分类可以用不同的观点对传感器进行分类：它们的转换原理(传感器工作的基本物理或化学效应)；它们的用途；它们的输出信号类型以及制作它们的材料和工艺等。根据传感器工作原理，可分为物理传感器和化学传感器二大类：传感器工作原理的分类物理传感器应用的是物理效应，诸如压电效应，磁致伸缩现象，离化、极化、热电、光电、磁电等效应。被测信号量的微小变化都将转换成电信号。化学传感器包括那些以化学吸附、电化学反应等现象为因果关系的传感器，被测信号量的微小变化也将转换成电信号。有些传感器既不能划分到物理类，也不能划分为化学类。大多数传感器是以物理原理为基础运作的。化学传感器技术问题较多，例如可靠性问题，规模生产的可能性，价格问题等，解决了这类难题，化学传感器的应用将会有巨大增长。常见传感器的应用领域和工作原理列于表1.1。按照其用途，传感器可分类为： 压力敏和力敏传感器 ，位置传感器 ， 液面传感器 能耗传感器 ，速度传感器 ，热敏传感器，加速度传感器，射线辐射传感器 ，振动传感器，湿敏传感器 ，磁敏传感器，气敏传感器，真空度传感器，生物传感器等。以其输出信号为标准可将传感器分为： 模拟传感器——将被测量的非电学量转换成模拟电信号。数字传感器——将被测量的非电学量转换成数字输出信号(包括直接和间接转换)。膺数字传感器——将被测量的信号量转换成频率信号或短周期信号的输出(包括直接或间接转换)。开关传感器——当一个被测量的信号达到某个特定的阈值时，传感器相应地输出一个设定的低电平或高电平信号。
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