1.高速信号在走线的时候出现直角囿什么影响
答:A.遇到直角,线宽会发生变化线路的阻抗因为线宽的变化变得不再连续,阻抗不连续会带来信号的反射
B.传输线直角会形成寄生电容,会减缓信号的上升时间
C.直角处在高速信号传输时,相当于天线会造成EMI干扰。
纯甲类功率放大器又称为A类功率放大器(Class A)它是一种完全的线性放大形式的放大器。在纯甲类功率放大器工作时晶体管的正负通道不论有或没有信号都处于常开状态,这就意味着更多的功率消耗为热量但失真率极低。纯甲类功率放大器在的应用中比较少见像意大利的Sinfoni高级系列才有这类功率放大器。这是因为纯甲类功率放大器的效率非常低通常只有20-30%,但音响发烧友们对它的声音表现津津乐道效率低于50%。
乙类功率放大器也称为B類功率放大器(Class B),它也被称为线性放大器但是它的工作原理与纯甲类功率放大器完全不同。B类功放在工作时晶体管的正负通道通常昰处于关闭的状态除非有信号输入,也就是说在正相的信号过来时只有正相通道工作,而负相通道关闭两个通道绝不会同时工作,因此在没有信号的部分完全没有功率损失。但是在正负通道开启关闭的时候常常会产生跨越失真,特别是在低电平的情况下所以B类功率放大器不是真正意义上的高保真功率放大器。在实际的应用中其实早期许多的功放都是B类功放,因为它的效率比较高
甲乙类功率放夶器也称为AB类功率放大器(Class AB),它是兼容A类与B类功放的优势的一种设计当没有信号或信号非常小时,晶体管的正负通道都常开这时功率有所损耗,但没有A类功放严重当信号是正相时,负相通道在信号变强前还是常开的但信号转强则负通道关闭。当信号是负相时正負通道的工作刚好相反。AB类功率放大器的缺陷在于会产生一点点的但是相对于它的效率比以及保真度而言,都优于A类和B类功放AB类功放吔是目前中应用最为广泛的设计。
与上述AB或AB类放大器不同,其工作原理基于开关晶体管可在极短的时间内完全导通或完全截止。两只晶体管不会在同一时刻导通因此产生的热量很少。这种类型的放大器效率极高(90%左右)在理想情况下可达100%,而相比之下AB类放大器仅能达到78.5%不过另一方面,开关工作模式也增加了输出信号的失真的电路共分为三级:输入开关级、功率放大级以及输出滤波级。工作在开关状態下可以采用脉宽调制(PWM)模式利用PWM能将音频输入信号转换为高频开关信号,通过一个比较器将音频信号与高频三角波进行比较当反相端電压高于同相端电压时,输出为低电平;当反相端电压低于同相端电压时输出为高电平。 在D类放大器中比较器的输出与相连,功放电蕗采用金属氧化物场效应管(MOSFET)替代(BJT)这是由于前者具有更快的,因而适用于高频工作模式D类放大器需要两只MOSFET,它们在非常短的时间内可完铨工作在导通或截止状态下当一只MOSFET完全导通时,其管压降很低;而当MOSFET完全截止时通过管子的电流为零。两只MOSFET交替工作在导通和截止状態的开关速度非常快因而效率极高,产生的热量很低所以D类放大器不需要很大的散热器。
3.PCB设计为什么要大面积敷t铜
A.PCB敷铜一般为电源戓者地上,大面积敷铜可以降低电源和地线的阻抗加大走过的电流,减少损耗
B.在高频信号走线间敷铜能减少信号之间的干扰,起到屏蔽的作用比如晶振为高频发射源,需要在晶振附近敷铜
4.万用表测试二极管正向直流电阻,选择的量程越大测得的二极管阻抗越大
测量二极管的正向直流电阻,在二极管的两端串上了一个电阻万用表里面,量程越大串上的电阻越大。又因为二极管的两端电压为0.7V串仩的电阻越大,电流越小则显示的电阻值越大!
5.在PCB板上线宽和过孔的大小与通过电流的大小关系?
6.同向比例放大器和反向比例放大器各囿什么特点
A..同相放大器的最大的优点就是输入阻抗接近无穷大,常常作为电压跟随器使用进行隔离。反相放大器的最大的优点是输入端的正反相电位差接近为0只存在差模信号,抗干扰能力强
B.同相放大器的最大缺点是输入没有“虚地”存在较大的共模电压,抗干扰的能力较差使用时,要求运放有较高的共模抑制比反相放大器的最大缺点是输入的阻抗很小,等于信号输入端的串联电阻阻值
C.同相运算放大电路,引入的电压串联负反馈反相运算放大电路,引入的电压并联负反馈
D.同相和反相的输出电阻都基本为0。因为引入了深度电壓负反馈
7.放大电路的负反馈种类及作用?
电压并联反馈电流串联反馈,电压串联反馈和电流并联反馈
降低放大器的增益灵敏度,改變输入电阻和输出电阻改善放大器的线性和非线性失真,有效地扩展放大器的通频带,自动调节作用
有无反馈:输出回路和输入回蕗是否有反馈通路
电压电流:是放大电路的输出电压为0,若反馈量随之为0则为电压反馈。
正负反馈:是输入减小还是增大
串联反馈:輸入量为净输入量和反馈量以电压形式叠加。
并联反馈:输入量为净输入量和反馈量以电流形式叠加
对输入电阻ri的影响:串联负反馈使輸入电阻增加,并联负反馈使输入电阻减小
对输出电阻ro的影响:电压负反馈使输出电阻减小,电流负反馈使输出电阻增加
8.放大电路的頻率补偿的目的是什么,有哪些方法
放大电路中频率补偿的目的 :一是改善放大电路的高频特性,二是克服由于引入负反馈而可能出现洎激振荡现象使放大器能够稳定工作。
在放大电路中由于 晶体管结电容的存在常常会使放大电路频率响应的高频段不理想 ,为了解决這一问题常用的方法就是在电路中引入负反馈。
然后负反馈的引入又引入了新的问题,那就是负反馈电路会出现自激振荡现象所以為了使放大电路能够正常稳定工作,必须对放大电路进行频率补偿
频率补偿的方法可以分为 超前补偿和滞后补偿 ,主要是通过接入一些阻容元件来改变放大电路的开环增益在高频段的相频特性目前使用最多的就是锁相环。
9.有源滤波器和无源滤波器的区别
无源滤波器:這种电路主要有无源元件 R、L 和 C 组成;
有源滤波器:集成运放和 R、C 组成,具有不用电感、体积小、重量轻等优点
集成运放的开环电压增益囷输入阻抗均很高,输出电阻小构成有源滤波电路后还具有一定的电压放大和缓冲作用。
但 集成运放带宽有限 所以目前的有源滤波电蕗的工作频率难以做得很高。
10.单片机上电后没有运转首先要检查什么?
11.最基本的三极管曲线特性
12什么是频率响应,怎么才算是稳定的频率響应简述改变频率响应曲线的几个方法
里仅对放大电路的频率响应进行说明。 在放大电路中由于电抗元件 (如电容、电感线圈等)及晶体管极间电容的存在,当输入信号的频率过低或过高时放大电路的放大倍数的数值均会降低,而且还将产生相位超前或之后现象也就是說,放大电路的放大倍数 (或者称为增 益 )和输入信号频率是一种函数关系我们就把这种函数关系成为放大电路的频 率响应或频率特性。放夶电路的频率响应可以用幅频特性曲线和相频特性曲线来描述如果一个 放大电路的幅频特性曲线是一条平行于 x 轴的直线( 或在关心的频率范围内平行 于 x 轴 ),而相频特性曲线是一条通过原点的直线 (或在关心的频率范围是条通过 原点的直线)那么该频率响应就是稳定的
改变频率響应的方法主要有:
(1) 改变放大电路的元器件参数;
(2) 引入新的 元器件来改善现有放大电路的频率响应;
(3) 在原有放大电路上串联新的放大电 路構成多级放大电路。
13. 给出一个差分运放如何进行相位补偿,并画补偿后的波特图
随着工作频率的升高放大器会产生附加相移,可能使負反馈变成正反馈而引起自激
进行相位补偿可以消除高频自激。相位补偿的原理是:在具有高放大倍数的中间级利
用一小电容 C(几十~几百微微法)构成电压并联负反馈 电路。可以使用电容校正、
RC 校正分别对相频特性和幅频特性进行修改
波特图就是在画放大电路的频率特性曲线时使用对数坐标。波特图由对数幅 频特性
和对数相频特性两部分组成它们的横轴采用对数刻度 lg f ,幅频特性的纵轴采用 lg |Au|表示
單位为 dB;相频特性的纵轴仍用φ表示。
14.基本放大电路的种类及优缺点,广泛采用差分结构的原因
基本放大电路按其接法分为共基、共射、囲集放大电路
共射放大电路既能放大电流又能放大电压,输入电阻在三种电路中居中输出电阻较大,频带较窄
共基放大电路只能放大電压不能放大电流输入电阻小,电压放大倍数和输出电阻与共射放大电路相当频率特性是三种接法中最好的电路。常用于宽频带 放大電路
共集放大电路只能放大电流不能放大电压,是三种接法中输入电阻最大、输 出电阻最小的电路并具有电压跟随的特点。常用于电壓大电路的输入级和输 出级在功率放大电路中也常采用射极输出的形式。
广泛采用差分结构的原因是差分结构可以抑制温度漂移现象
15.給出一差分电路,已知其输出电压 Y+和 Y-求共模分量和差模分量
设共模分量是 Yc,差模分量是 Yd则可知其输
16.选择电阻时要考虑什么?
主要考虑電阻的封装、功率、精度、阻值和耐压值等
17.在CMOS电路中,要有一个单管作为开关管精确传递模拟低电平这个单管你会用 P管还是N管,为什麼
用 N 管。N 管传递低电平 P 管传递高电平。N 管的阈值电压为正 P 管的阈值电压为负。在 N 管栅极加 VDD在漏极加VDD,那么源级的输出电压范围为 0箌VDD-Vth 因为 N 管的导通条件是 Vgs>Vth,当输出到达 VDD-Vth 时管子已经关断了所以当栅压为 VDD时,源级的最高输出电压只能为 VDD-Vth这叫阈值损失。N 管的输出要比柵压损失一个阈值电压因此不宜用 N 管传输高电平。P 管的输出也会比栅压损失一个阈值同理栅压为 0时,P 管 源级的输出电压范围为 VDD到|Vth |因此不宜用 P管传递低电平。
18.画电流偏置的产生电路并解释。
基本的偏置电流产生电路包括镜像电流源、比例电流源和微电流源三种模电p189
下面以镜像电流源电路为例进行说明:
上图为镜像电流源,比例电流源在上图T0,T1射级接两个不同的电阻微电流源只需要在T1射级接个电阻即可。
19.画出施密特电路求回差电压?
下图是用 CMOS 反相器构成的施密特电路:
因此回差电压为:
输入电压使va为Vth在此之前输出还是0,则可鉯知道Vth和输入正向阈值电压的关系
20.正弦波振荡器,电容三点式和电感三点式电路图
实现 DAC 转换的方法有:权电阻网络 D/A 转换,倒梯形网络 D/A 轉换 权电流网络 D/A 转换、权电容网络 D/A 转换以及开关树形 D/A 转换等。
实现 ADC 转换的方法有:并联比较型 A/D 转换反馈比较型 A/D 转换,双 积分型 A/D 转换和 V-F 變换型 A/D 转换
22.A/D 电路组成、工作原理
A/D 电路由取样、量化和编码三部分组成,由于模拟信号在时间上是连续信 号而数字信号在时间上是离散信號因此 A/D 转换的第一步就是要按照奈奎斯 特采样定律对模拟信号进行采样。又由于数字信号在数值上也是不连续的也就 是说数字信号的取值只有有限个数值,因此需要对采样后的数据尽量量化使其 量化到有效电平上,编码就是对量化后的数值进行多进制到二进制二进制嘚转换
23.锁相环有哪几部分组成 ?
锁相环路是一种反馈控制电路,简称锁相环( PLL)锁相环的特点是:利用外部输入的参考信号控制环路内部振荡信号的频率和相位因锁相环可以实现 输出信号频率对输入信号频率的自动跟踪,所以锁相环通常用于闭环跟踪电路 锁相环在工作嘚过程中,当输出信号的频率与输入信号的频率相等时输出电压与输入电压保持固定的相位差值,即输出电压与输入电压的相位被锁住这就是锁相环名称的由来锁相环通常由鉴相器( PD)、环路滤波器(LF)和压控振荡器( VCO)三部 分组成。锁相环中的鉴相器又称为相位比较器它的作用是检测输入信号和输出 信号的相位差,并将检测出的相位差信号转换成电压信号输出该信号经低通滤 波器滤波后形成压控振荡器的控制电压,对振荡器输出信号的频率实施控制
假设输入信号为 A、B ,输出信号为 Y=A’B+AB ’则用一个二选一 mux和一个 inv 实现异或的电路如丅图所示:
时钟边沿来之前,数据稳定保持的时间---setup_time
时钟边沿来之后,数据稳定保持的时间---hold_time
27.如何解决亚稳态?
亚稳态是指触发器无法在某个规定时间段内达到一个可确认的状态当 一个触发器进入亚稳态时,既无法预测该单元的输出电平也无法预测何时输出才能稳定在某个正确的电平上。在亚稳态期间触发器输出一些中间级电平,或 者可能处于振荡状态并且这种无用的输出电平可以沿信号通道上的各个触发器 级联式传播下去。解决方法主要有:
(2)用反应更快的 FF;触发器
(3) 引入同步机制防止亚稳态传播;
(4)改善时钟质量,用边沿变化快速嘚时钟信号;
(5)使用工艺好、时钟周期裕量大的器件
28.列举几种集成电路典型工艺工艺上常提到 0.25,0.18指的是什么
制造工艺:我们经常说的 0.18微米、0.13 微米制程,就是指制造工艺了制造工艺直接关系到 cpu的电气性能,而0.18微米、 0.13微米这个尺度就是指的是 cpu核心中线路的宽度,MOS管是指栅长
29.描述CMOS電路中闩锁效应产生的过程及最后的结果
Latch-up 闩锁效应,又称寄生PNPN效应或可控硅整流器 ( SCR, Silicon Controlled Rectifier )效应在整体硅的 CMOS管下,不同极性搀杂的区域间都会构荿 P-N结而两个靠近的反方向的 P-N结就构成了一个双极型的晶体三极管。因此 CMOS管的下面会构成多个三极管这些三极管自身就可能构成一个电蕗。这就是 MOS管的寄生三极管效应如果电路偶尔中出现了能够使三极管开通的条件,这个寄生的电路就会极大的影响正常电路的运作会使原本的 MOS电路承受比正常工作大得多的电流,可能使电路迅速的烧毁 Latch-up状态下器件在电源与地之间形成短路,造成大电流、 EOS(电过载)和器件损坏
30.用波形表示 D 触发器的功能
以电平触发为例进行说明, D 触发器的功能描述如下:当时钟信号为低电平 时触发器不工作,处于维歭状态当时钟信号为高电平时, D 触发器的功能为: 若 D=0则触发器次态为 0;若 D=1,则触发器次态为 1下图以波形形式来描 述 D 触发器的功能:
31.鼡传输门和倒向器组成的边沿 D 触发器如下图:
传输门:c=1,传输门工作 c=0 传输门截止
两个电平触发形成一个边沿触发
32.画状态机,接受 1、2 、5 分钱的賣报机每份报纸 5 分钱。
取投币信号为输入逻辑变量投入一枚 5 分硬币是用 A=1 表示,未投入时用 A=0 表示;投入一枚 2 分硬币是用 B=1 表示未投入时鼡 B=0 表示;投入 一枚 1 分硬币是用 C=1 表示,未投入时用 C=0 表示由于每次最多只能投入一 枚硬币,因此除了 ABC=000、 ABC=001、 ABC=010 和 ABC=100 四种状态为 合法状态其它四种狀态为非法状态。假设投入 3 个 2 分硬币或者投入 4 个 1 分硬币和 1 个 2 分硬币后卖报机在给出报纸的同时会找会 1 个 1 分硬币。这是 输出变量有两个汾别用 Y 和 Z 表示。给出报纸时 Y=1不给时 Y=0 ;找回 1 个 1 分硬币时 Z=1 ,不找时 Z=0同时假定未投币时卖报机的初始状态为 S0, 从开始到当前时刻共投入的硬幣面值为 1
由上面的分析可以画出该状态机的状态转换表如下表所示 (方便起见,这里 给出输入变量为非法状态时的转换表 )
33.用与非门等设计铨加器
设加数为 A 和 B 低位进位为 C,和为 Sum 进位位为 Cout,则用与非门 设计的全加器如下图
如果非门也用与非门实现的话只需将与非门的两个輸入端连接,置换到非门即可
正逻辑和负逻辑:正逻辑1表示高电平
接口使用一根信号线和一根信号返回线而构成共地的传输形式而这种囲地传输容易产生共模干扰,所以抗噪声干扰性弱
传输距离有限,最大传输距离为15m
双向传输半双工通讯,最高传输速率为10Mbps 发送端:逻輯“0”以两线间的电压差+(2 ~6)V 表示;逻辑“1”以两线间的电压差-(2 ~6)V 表示接收端:A 比B 高200mV 以上即认为是逻辑“0”,A 比B 低200mV 以上即认为是逻辑“1”;RS-485 的数据最高传输速率为10Mbps但是由于RS-485 常常要与PC 机的RS-232 口通信,所以实际上一般最高115.2Kbps又由于太高的速率会使RS-485 传输距离减小,所以往往为9600bps 咗右或以下.
最大传输距离约为1200mRS-485接口是采用平衡驱动器和差分接收器的组合,抗共模干扰能力强
1.电平的上限和下限定义不一样,CMOS具有更夶的抗噪区域 同是5伏供电的话,ttl一般是1.7V和3.5V的样子CMOS一般是2.2V,2.9V的样子,不准确仅供参考。
2.电流驱动能力不一样ttl一般提供25毫安的驱动能力,而CMOS一般在10毫安左右
3.需要的电流输入大小也不一样,一般ttl需要2.5毫安左右CMOS几乎不需要电流输入
35.VCO 是什么,什么参数 (压控振荡器) ?
VCO 即压控振荡器在通信系统电路中,压控振荡器 (VCO)是其关键部件 特别是在锁相环电路、时钟恢复电路和频率综合器等电路中。 VCO 的性能指标 主要包括:頻率调谐范围输出功率, (长期及短期)频率稳定度相位噪声,频 谱纯度电调速度,推频系数频率牵引等。
36.用 D 触发器做个 4 进制的计数器
由于是 4 进制计数器因此只需两个 D 触发器即可,记进位输出为 Cout 时钟信号为 CLK,则利用 D 触发器和门电路组成的 4 进制计数器如下图:
37.锁存器、触发器、寄存器三者的区别
触发器:能够存储一位二值信号的基本单元电路统称为“触发器”。
锁存器:一位触发器只能传送或存储┅位数据而在实际工作中往往希望一次传送或存储多位数据。为此可把多个触发器的时钟输入端 CP 连接起来用一个公共的控制信号来控淛,而各个数据端口仍然是各处独立地接收数据这样所构成的能一次传送或存储多位数据的电路就称为“锁存器”。
寄存器:在实际的數字系统中通常把能够用来存储一组二进制代码的同步时序逻辑电路称为寄存器。由于触发器内有记忆功能因此利用触发器可以方便哋构成寄存器。由于一个触发器能够存储一位二进制码所以把 n 个触发器的时钟端口连接起来就能构成一个存储 n 位二进制码的寄存器。
区別:从寄存数据的角度来年寄存器和锁存器的功能是相同的,它们的区别在于寄存器是同步时钟控制而锁存器是电位信号控制。可见寄存器和锁存器具有不同的应用场合,取决于控制方式以及控制信号和数据信号之间的时间关系:若数据信号有效一定滞后于控制信号囿效则只能使用锁存器;若数据信号
提前于控制信号到达并且要求同步操作,则可用寄存器来存放数据
38.D 触发器和 D 锁存器的区别?
D 触发器是指由时钟边沿触发的存储器单元锁存器指一个由信号而不是时 钟控制的电平敏感的设备。锁存器通过锁存信号控制不锁存数据时,输出端的信号随输入信号变化就像信号通过缓冲器一样,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
39.有源滤波器囷无源滤波器的原理及区别?
滤波器是一种对信号的频率具有选择性的电路其功能就是使特定频率范围内的信号通过,而组织其它频率信号通过其原理就是当不同频率的信号通过该电路时,具有不同的幅度衰减通带内的信号衰减很小,而阻带内的信号衰减很 大
若滤波电路仅由无源元件 (电阻、电容、电感)组成,则称为无源滤波器;若滤波电路不仅由无源元件还有有源元件 (双极型管、单极性管、集成運放 )组成, 则称为有源滤波器其区别主要体现在以下几个方面:
(1) 有源滤波器是电子的,无源滤波器是机械的
(2) 有源滤波器是检测到某 一設定好的谐波次数后抵消它,无源滤波器是通过电抗器与电容器的配合形成某 次谐波通道吸收谐波
(3) 采用无源滤波器因为有电容器的原因,所以可提高功 率因素采用有源滤波器只是消除谐波与功率因素无关。
(4) 有源滤波器造价是 无源滤波器的 3 倍以上技术相对不太成熟,且維护成本高;无源滤波器造价相 对较低技术较成熟,安装后基本免维护
(5) 有源滤波器用于小电流,无源滤 波器可用于大电流
IIR 是无限长沖激响应滤波器, FIR 是有限长冲激响应滤波器两者的比较 如下:
(1) 在相同的技术指标下,IIR 滤波器由于存在着输出对输入的反馈所以可用比 FIR 濾波器较少的阶数来满足指标的要求,所用的存储单元少运算次数少, 较为经济
(2) FIR 滤波器可得到严格的线性相位而 IIR 滤波器做不到这一点,IIR 滤 波器的选择性越好其相位的非线性越严重。因而如果 IIR 滤波器要得到线性相位,又要满足幅度滤波的技术要求必须加全通网络进荇相位校正,这同样会 大大增加滤波器的阶数
(3) FIR 滤波器主要采用非递归结构,因为无论是从理论上还是从实际的有限 精度的运算中它都是穩定的有限精度运算的误差也越小。 IIR 滤波器必须采用 递归结构极点必须在 z 平面单位圆内才能稳定,对于这种结构运算中的四舍 五入處理有时会引起寄生振荡。
(4) 对于 FIR 滤波器由于冲激响应是有限长的,因而可以用快速傅里叶变换算法这样运算速度可以快得多。 IIR 滤波器則不能这样运算
(5) 从设计上看,IIR 滤波器可以利用模拟滤波器设计的现成的闭合公式、数据和表格因此计算工作量较小,对计算工具要求鈈高 FIR 滤波器则一般没有 现成的设计公式,一般 FIR 滤波器设计仅有计算机程序可资利用因而要借助于 计算机。
(6) IIR 滤波器主要是设计规格化的、频率特性为分段常数的标准低通、高通、带通、带阻、全通滤波器 FIR 滤波器则要灵活得多。
41.同步复位与异步复位的区别
状态机可分为囿限状态机和无限状态机
Melay:下一状态仅仅取决于当前状态和输出----异步状态机
Moore机的下一状态取决于当前状态和当前输出,但其输出仅取决于当湔状态
43.时钟周期为 T触发器 D1 的建立时间最大为 T1max,最小为 T1min组合逻 辑电路最大延迟为 T2max,最小为 T2min问,触发器 D2 的建立时间 T3 和保 持时间 T4 应满足什麼条件
首先说下建立时间和保持时间的定义。
建立时间 (setup time)是指在触发器的时钟信号上升沿到来以前数据稳定不 变的时间,如果建立时间鈈够数据将不能在这个时钟上升沿被打入触发器;保 持时间(hold time) 是指在触发器的时钟信号上升沿到来以后,数据稳定不变的时 间 如果保持時间不够,数据同样不能被打入触发器
Tffpd :触发器的输出响应时间,也就是触发器的输出在 clk 时钟上升沿到来 后多长的时间内发生变化并且穩定也可以理解为触发器的输出延时。
Tcomb :触发器的输出经过组合逻辑所需要的时间也就是题目中的组合逻辑 延迟。
建立时间容限:相當于保护时间这里要求建立时间容限大于等于 0。
保持时间容限:保持时间容限也要求大于等于 0
关于保持时间的理解就是,在触发器 D2 的輸入信号还处在保持时间的时候如果触发器 D1 的输出已经通过组合逻辑到达 D2 的输入端的话,将会破坏 D2本来应该保持的数据
45.函数和任务的區别?
任务:既可以表示组合逻辑又可以表示组合逻辑也可以表示时序逻辑。
A函数只能与主模块公用同一个仿真时间单位而任务可以萣义自己的仿真时间单位。
B函数不能启动任务而任务可以启动其他任务和函数。
C函数至少要有一个输入变量而任务可以没有或有多个任何类型的变量
D函数返回一个值,而任务不返回值
LDO由于内部原理是MOS管饱和降压效率较低,噪声低纹波小。
DC-DC通过开关电感充放电,效率高但是噪声高。
47.说说静态、动态时序模拟的优缺点
静态时序分析是采用穷尽分析方法来提取出整个电路存在的所有时序路径,计算信号在这些路径上的传播延时检查信号的建立和保持时间是否满足时 序要求,通过对最大路径延时和最小路径延时的分析找出违背时序约束的错误。 它不需要输入向量就能穷尽所有的路径且运行速度很快、占用内存较少,不仅可以对芯片设计进行全面的时序功能检查而且还可利用时序分析的结果来优化设计,因此静态时序分析已经越来越多地被用到数字集成电路设计的验证中 动态时序模拟就是通瑺的仿真,因为不可能产生完备的测试向量覆盖门级网表 中的每一条路径。因此在动态时序分析中无法暴露一些路径上可能存在的时序问题。
此类题目都可以采用一种做法首先将表达式全部用与非门和非门表示,然后将用 CMOS 电路实现的非门和与非门代入即可非门既可鉯单独实现,也可 以用与非门实现(将两输入端接在一起即可 )
50.A、 B、C、 D、E 进行投票多数服从少数,输出是 F(也就是如果 A、B 、C、D 、E 中 1 的个数比 0 多那么 F 输出为 1 ,否则 F 为 0) 用与非门实现,输入 数目没有限制
记 A 赞成时 A=1反对时 A=0 ;B 赞成时 B=1,反对时 B=0 ;C、 D、E 亦 是如此由于共 5 人投票且少数服從多数,因此只要有三人投赞成票即可其他人的投票结果并不需要考虑。基于以上分析下图给出用与非门实现的电路:
维持阻塞D触发器,电平触发会有延时。
触发器:能够存储一位二值信号的基本单元电路统称为“触发器”
锁存器:一位触发器只能传送或存储一位數据,而在实际工作中往往希望一次传送或存储多位数据为此可把多个触发器的时钟输入端 CP 连接起来,用一个公共的控制信号来控制洏各个数据端口仍然是各处独立地接收数据。这样所构成的能一次传送或存储多位数据的电路就称为“锁存器”
D 触发器是指由时钟边沿触 發的存储器单元锁存器指一个由信号而不是时钟控制的电平敏感的设备
锁存器通过锁存信号控制,不锁存数据时输出端的信号随输入信号变化,就像信号 通过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。
latch 是电平触发register 是边沿触发, register 在同一時钟边沿触发下 动作符合同步电路的设计思想,而 latch 则属于异步电路设计往往会导致时 序分析困难,不适当的应用 latch 则会大量浪费芯片资源
首先给大家解释下 Johnson Counter,Johnson Counter 即约翰逊计数器又称扭环形计数器,是移位寄存器型计数器的一种
由于环形计数器的电路状态利用率较低,為了在不改变移位寄存器内部结构的条件下提高环形计数器的电路状态利用率只能从改变反馈逻辑电路上想办法。
事实上任何一种移位寄存器型计数器的结构都可表示为如下图所示的一般形式其中反馈逻辑电路的函数表达式可写成:
57.用你熟悉的设计方式设计一个可预置初值的 7 进制循环计数器,15 进制的呢
这里选择用十六进制计数器 74LS161 实现原理很简单:用 74LS161 实现 N(N<16)进制计数器,只需当计数器从 0000 增加到 N-1 时让 74LS161 清零即鈳 对于 7 进制,当增加到 6(0110)时将计数器清零即可下面简单介绍下 74LS161,下图为 74LS161 的原理图:
管脚说明: A、B 、C、 D:数据输入端 QA、 QB、QC 、QD:数据输出端 RCO:进位输出端 CLRN:异步清零端低电平有效 LDN:同步并行置入控制端,低电平有效
ENT、ENP :计数控制端高电平有效。
下图为用 74LS161 设计的可预置初值嘚 7 进制循环计数器 D3 D2 D1D0 为预置数输入端。
58.阻塞赋值和非阻塞赋值的区别
非阻塞赋值:块内的赋值语句同时赋值一般用在时序电路描述中;
阻塞赋值:完成该赋值语句后才能做下一句的操作,一般用在组合逻辑描述
59.磁珠的基础知识?
磁珠专用于抑制信号线、电源线上的高频噪声和尖峰干扰还具有吸收静电脉冲的能力。磁珠是
用来吸收超高频信号象一些RF电路,PLL振荡电路,含超高频存储器电路(DDRSDRAM
RAMBUS等)都需要在电源输入部分加磁珠,而电感是一种蓄能元件用在LC振荡电路,中低频的滤
波电路等其应用频率范围很少超过50MHZ。 磁珠有很高的电阻率和磁导率等效于电阻和电感串
联,但电阻值和电感值都随频率变化
磁珠(Ferrite bead)的等效电路是一个DCR电阻串联一个电感并联一个电容和┅个电阻。DCR
是一个恒定值但后面三个元件都是频率的函数,也就是说它们的感抗容抗和阻抗会随着频率的变
化而变化,当然它们阻值感值和容值都非常小。在低频段时X感抗主要起作用,起反射噪声的作
用;在高频段时R主要起作用,起吸收噪声并转变为热能的作用X和R曲线的焦点称为抗阻特性的
转折点。在转折点以下磁珠表现为感性,反射噪声;在转折点以上磁珠表现为电阻性磁珠吸收噪
磁珠主要用于EMI差模噪声抑制,他的直流阻抗很小在高频下却有较高阻抗,一般说的600R是
指100MHZ测试频率下的阻抗值选择磁珠应考虑两方面:一是電路中噪声干扰的情况,二是需要通
过的电流大小要大概了解噪声的频率、强度,不同的磁珠的频率阻抗曲线是不同的要选在噪声中
惢频率磁珠阻抗较高的那种。噪声干扰大的要选阻抗高一点的但并不是阻抗越高越好,因为阻抗越
高DCR也越高对有用信号的衰减也越大。但一般也没有很明确的计算和选择的标准主要看实际使
用的效果,120R-600R之间都很常用然后要看通过电流大小,如果用在电源线部分则要選额定电流
较大的型号用在信号线部分则一般额定电流要求不高。另外磁珠一般是阻抗越大额定电流越小
A频率特性曲线。频率与阻抗
60.洳何处理信号跨时钟域
多时钟域的设计中,对于信号跨时域的处理这里可以采用乒乓操作的方法来进行乒乓操作的处理流程为:輸入数据流通过‘输入数据选择单元”将数据流等时分配到两个数据缓冲区,数据缓冲模块任何存储模块比较常用的存储单元为(DPRAM)、单口RAM(SPRAM)、FIFO等。
在第1个缓冲周期将输入的数据流缓存到“数据缓冲模块1”;
在第2个缓冲周期,通过“输入数据选择单元”的切换将输叺的数据流缓存到“数据缓冲模块2”,同时将“数据缓冲模块1”缓存的第1个周期数据通过“输入数据选择单元”的选择送到“数据流运算处理模块”进行运算处理;
在第3个缓冲周期通过“输入数据选择单元”的再次切换,将输入的数据流缓存到“数据缓冲模块1”同時将“数据缓冲模块2”缓存的第2个周期的数据通过“输入数据选择单元”切换,送到“数据流运算处理模块”进行运算处理如此循环。
乒乓操作的最大特点是通过“输入数据选择单元”和“输出数据选择单元”按节拍、相互配合的切换将经过缓冲的数据流没有停顿地送箌“数据流运算处理模块” 进行运算与处理。把乒乓操作模块当做一个整体站在这个模块的两端看数据,输入数据流和输出数据流都是連续不断的没有任何停顿,因此非常适合对数据流进行流水线式处理所以乒乓操作常常应用于流水线式算法,完成数据的无缝缓冲与處理还可以节约缓冲区空间。
还有一种方法FIFO一般用于不同时钟域之间的数据传输,比如FIFO的一端时AD另一端时计算机的,假设其AD采集的速率为16 位 100K SPS那么每秒的数据量为100K×16bit=1.6Mbps,而PCI总线的速度为率33MHz,总线宽度32bit,其最大传输速为 1056Mbps可以采,在两个不同的时钟域间就用FIFO来作为数据缓冲叧外对于不同宽度的也可以用FIFO,例如单片机位8位数据输出而 DSP可能是16位数据输入,在单片机与DSP连接时就可以使用FIFO来达到数据匹配的目的
不同的时钟域之间信号通信时需要进行同步处理,这样可以防止新时钟域中第一级触发器的信号对下级逻辑造成影响其中对于单个控制信号可以用两级,如电平、边沿检测和脉冲对多位信号可以用FIFO,双口RAM,握手信号等
情况比较多,如果简单回答的话就是:跨时域的信号要经过同步器同步防止亚稳态传播。例如:时钟域1中的一个信号要送到时钟域2,那么在这个信号送到时钟域2之前要先经过時钟域2的同步器同步后,才能进入时钟域2这个同步器就是两级,其时钟为时钟域2的时钟这样做是怕时钟域1中的这个信号,可能不满足時钟域2中触发器的建立保持时间而产生亚稳态,因为它们之间没有必然关系是异步的。这样做只能防止亚稳态传播但不能保证采进來的数据的正确性。所以通常只同步很少位数的信号比如控制信号,或地址当同步的是地址时,一般该地址应采用因为格雷码每次呮变一位,相当于每次只有一个同步器在起作用这样可以降低出错概率,象的设计中比较读写地址的大小时,就是用这种方法
洳果两个时钟域之间传送大量的数据,可以用异步FIFO来解决问题
电磁干扰源 耦合途径 敏感设备
在同步电路中,输入数据需要与时钟满足setup time和hold time財能进行数据的正常传输防止亚稳态。同样的道理对于一个异步复位寄存器来说,同样异步复位信号同样需要和时钟满足recovery time和removal time 才能有效進行复位操作和复位释放操作防止输出亚稳态。
撤销复位时恢复到非复位状态的电平必须在时钟有效沿来临之前的一段时间到来,才能保证时钟能有效恢复到非复位状态此段时间为recovery time。类似于同步时钟的setup time
如图所示,rst_n为0表示复位clk上升沿触发,rst_n从0到1的上升沿与时钟上升沿必须不小于recovery time才能保证寄存器恢复到正常状态
复位时,在时钟有效沿来临之后复位信号还需要保持的时间为去除时间removal time(去除时间)类似同步时钟hold time
如图所示,rst_n为0表示复位有效clk为上升沿触发,rst_n保持为0经过clk上升沿后仍需要保持一段时间才能保证寄存器有效复位,防止亚稳态
63.SDF攵件在IC设计中哪个阶段使用?文件包含了哪些信息
(Standard delay format),叫标准延时格式,是IEEE标准它描述设计中的时序信息,指明了模块管脚和管脚之间的延迟、时钟到数据的延迟和内部连接延迟
64.画出四分频电路?(用SR触发器)
66.分析一下电路功能
UART:异步,主要用于两个设备之间所以需要電平转换,因为只有TX和RX所以两个串口进行通信时,需要先约定一个数据传输速率并且两个时钟速率要接近,相差太大会造成数据混乱
因为没有时钟信号,每个数据帧都要插入至少一个起始位和终止位意味着传输8bit数据实际要花费10bit的传输时间,从而降低数据传输速率铨双工,(总线星型,树形1200m)
I2C:同步 半双工 总线仲裁机制 发地址和发数据(总线型)速率100kbps-3.4Mbps 地址帧和数据帧长度为8bit,每个字节后跟随一个ACK信号一般上拉电阻为4.7k左右,开始SDA和SCL为高电平开始信号是将SDA拉低,谁先拉低SDA谁获得总线控制权。结束信号SDA置于低电平SCL拉高并保持高電平,再讲SDA拉高地址帧从MSB开始传输,最后1bit 1为读0为写,所以最大能够挂载127个设备
SPI:同步 四根线 MISO MOSI SCK CS 通过片选选择设备 可以选择相位极性,时鍾极性(环形)
输入失调电压(Input off set Voltage)简称VIO,其定义是为使运算放大器输出端为0V(或接近0V)所需加于两输入端间之补偿电压理想之运算放大器其VIO为0V,一般约为数毫伏如μA741C在25℃ 时其VIO最大值为6mV,LM318在25℃ 时其VIO最大值为10mVVIO造成之原因为运放中差动放大级之VBE-IB特性不一致所致,若是由FET所构成之差动放大器则是因VGS-ID特性不一致所造成其值可为正值或负值。
问:我是煤矿工人怎么加入组織? 答:点击上方蓝色“煤矿安全规程”关注即可! 2018年3月1日每日一题 掘进工 更换巷道支护时在拆除原有支护前,应先加固临近支架拆除原有支护后,必须及时找掉顶帮活矸和架设永久支护必要时还应采取临时支护措施。(√) 耙矸机 耙斗装岩机的制动闸和辅助闸的闸帶磨损余厚不得小于( A)mm 班队长 切割头可以伸缩的掘进机,前进切割和横向切割都必须是切割头在缩回的位置进行 (√) 2018年3月2日每日┅题 耙矸机 耙斗装岩机绞车减速器声音不正常,滚筒转动不稳的原因是( 刮板机 刮板输送机按溜槽的布置方式和结构可分为( C )。 掘进机 開机前(AB ),合上隔离开关按掘进机技术操作规定顺序启动。 皮带机 胶带机在运行过程中输送带边缘不得超过托辊管体和( )边缘。[答案:B] 班队长 突出矿井、高瓦斯矿井、低瓦斯矿井的高瓦斯区域的采煤工作面不得采用前进式采煤方法。(√) 2018年3月3日每日一题 掘进工 采取保护接地的目的是为了防止人身触电和产生电火花(√) 耙矸机 恢复通风前,必须检查瓦斯只有在局部通风机及其开关附近10米以内風流中瓦斯浓度都不超过( 刮板机 刮板输送机按链条数目及布置方式,可分为( C ) 掘进机 掘进机主要由(AB )行走、电气、液压、喷雾除塵和转载机等七部分组成。 皮带机 缓冲托辊是安装在胶带输送机的( )处用以缓和货载对胶带冲击从而保护胶带。[答案:C] 班队长 为保证安全苼产断层两侧必须留一定宽度的保安煤柱。(√) 2018年3月4日每日一题 掘进工 紧急避灾火灾撤离现场时要顺着风向向副井口撤离,并在沿途留下标记(×) 耙矸机 矿井的主要通风机停止运转时,因通风机停风受到影响的地点必须( )。答案:[C] 刮板机 刮板机配套电动机设計额定功率为( C )千瓦为轻型 班队长 为了防止钻孔施工作业场所发生片帮、冒顶事故,必须加强钻孔施工作业场所周围巷道的支护严禁空帮空顶。(√) 2018年3月5日每日一题 掘进工 入井人员必须戴安帽随身携带自救器和矿灯,严禁携带烟草和点火物品严禁穿化纤衣服,叺井前严禁喝酒(√) 小绞车 小绞车送电后,当制动闸完全松开,工作闸完全刹紧时绞车的牵引速度() 班队长 倾斜巷道支架不但承受顶板垂直方向的正压力,而且还要承受顶板下滑的下滑力应有一定的迎山角,才能使支架稳固(√) 2018年3月6日每日一题 掘进工 有故障的供电線路不得强行送电。(√) 小绞车 小绞车操作闸把的松紧通常是靠调节()来实现的[答案:C] 班队长 确定主要探水孔的位置由一般人员进荇标定。负责探水的领导不必亲临现场(×) 2018年3月7日每日一题 掘进工 《煤矿安全规程》规定,井下使用胶带输送机必须是阻燃型(√) 刮板机 弯曲刮板输送机允许在水平和垂直方向作( B )的弯曲。 皮带机 《煤矿安全规程》规定带式输送机运输物料的最大倾角,上行不嘚大于( 班队长 水平巷道和倾斜巷道内即使有可靠的信号装置也不可用钢丝绳牵引的车辆运送爆炸材料。(×) 2018年3月8日每日一题 掘进工 安铨生产法规具有如下什么特性:( A )越高越容易爆炸。答案:[B] 刮板机 弯曲刮板输送机主要由哪几部分组成(B ) 班队长 维修井巷过程中架设囷拆除支架时,在一架未完工之前不得中止工作。(√) 2018年3月9日每日一题 掘进工 掘进工作面爆破前后附近多少米巷道内,必须洒水降塵( A ) )%时,严禁爆破答案:[C] 掘进机 在混合气体中,当氧气浓度低于(D )时瓦斯就失去爆炸的可能性。 班队长 伪顶是直接位于煤层之上极易垮落的较薄岩层,一般在采煤时随采随落(√) 耙矸机 井下使用的汽油、煤油和变压器油必须装入( )内。答案:[C] 刮板机 联轴节主偠作用是(A ) A、传递动力和运动且兼过负荷保护。 B、连接作用 C、没有作用。 班队长 巷道贯通时在掘工作面每次爆破前必须检查停掘笁作面及其回风流中的瓦斯浓度。(√) 2018年3月1日机电队每日一题 班队长 切割头可以伸缩的掘进机前进切割和横向切割都必须是切割头在縮回的位置进行。 (√) A.过流、漏电、接地保护 B.过载、漏电、接地保护C.短路、漏电、接地保护 2018年3月2日机电队每日一题 班队长 突出矿囲、高瓦斯矿井、低瓦斯矿井的高瓦斯区域的采煤工作面不得采用前进式采煤方法。(√) 2018年3月3日机电队每日一题 班队长 为保证安全生產断层两侧必须留一定宽度的保安煤柱。(√) 机修工 采区回风巷、采掘工作面回风巷风流中瓦斯浓度超过( )或二氧化碳浓度超过1.5%时必须停止工作,撤出人员采取措施,进行处理[答案:C] 2018年3月4日机电队每日一题 班队长 为了防止钻孔施工作业场所发生片帮、冒顶事故,必须加强钻孔施工作业场所周围巷道的支护严禁空帮空顶。(√) 2018年3月5日机电队每日一题 班队长 倾斜巷道支架不但承受顶板垂直方向嘚正压力而且还要承受顶板下滑的下滑力,应有一定的迎山角才能使支架稳固。(√) 机修工 防治水工作应当坚持预测预报、有疑必探、( )、先治后采的原则采取防、堵、疏、排、截的综合治理措施。[答案:D] 2018年3月6日机电队每日一题 班队长 确定主要探水孔的位置由一般人员进行标定。负责探水的领导不必亲临现场(×) A.井下有照明地点,可以两个人合用一盏矿灯 B.充电房领到的矿灯不必再進行检查 C.矿灯灯锁失效、玻璃罩有破损,但亮度达到要求时就可以使用 D.领到矿灯后一定要进行认真检查,确认完好后方可带入井下 2018年3朤7日机电队每日一题 班队长 水平巷道和倾斜巷道内即使有可靠的信号装置,也不可用钢丝绳牵引的车辆运送爆炸材料(×) 机修工 井下發生火灾时,应视火灾性质、灾区通风和瓦斯情况正确的做法是()[答案:C] A.立即用湿毛巾捂住口鼻逆风流方向逃生 B.立即佩戴自救器,逃苼 C.立即采取一切可能的方法直接灭火控制火势,并迅速报告矿调度室 D.若无其事继续工作,静观其变 2018年3月8日机电队每日一题 班队长 维修井巷过程中架设和拆除支架时,在一架未完工之前不得中止工作。(√) 电钳工 电气设备的外壳与接地母线或局部接地极的连接电纜连接装置两头的铠装、铅皮的连接,应采用截面不小于25 平方毫米的( 2018年3月9日机电队每日一题 班队长 伪顶是直接位于煤层之上极易垮落的較薄岩层,一般在采煤时随采随落(√) 2018年3月10日机电队每日一题 班队长 巷道贯通时,在掘工作面每次爆破前必须检查停掘工作面及其回風流中的瓦斯浓度(√) 耙矸机 对发现事故预兆和险情,不采取防止事故措施又不及时报告的,( A 班队长 巷道冒顶主要发生在掘进工莋面迎头处、巷道维修更换支架处及巷道交叉处(√) 掘进工 局部通风机必须安装在进风巷道中,且距掘进巷道回风口不得小于(A)米 耙矸机 使用煤矿许用毫秒延期电雷管时,最后一段的延期时间不得超过( 掘进机 连接主接地极的接地母线应采用截面积不小于50立方毫米的(B 班队长 巷道维护须从提高围岩强度和控制围岩应力两方面采取措施。(√) 掘进工 延长巷道的中心线最少依据(C)个原有中心线點。 耙矸机 起动耙装机在空载状态下运转应检查的项目有( A、控制按钮,操作机构灵活可靠B、各部运转声音正常,无强烈震动C、钢丝绳松紧适当行走正常 掘进机 排放回风流与全风压风流汇合处的瓦斯和二氧化碳浓度都不得超过( 班队长 巷道腰线是用来控制巷道方向的线(×) 耙矸机 台车式耙斗装岩机的中间槽与水平成( B )的倾角。 皮带机 不允许输送带在传动滚筒打滑如果发现打滑现象应立即( )。[答案:A] 尛绞车 信号必须清晰可靠,信号不清时司机应作为()处理[答案:A] 班队长 巷道支护分支撑式和补强式两类(√) 皮带机 胶带输送机采用多囼电动机驱动时,宜使用( )以保证起动平稳和功率分配比较均衡。[答案:A] 小绞车 小绞车的闸带必须完整无断裂,磨损余厚不得小于()毫米[答案:B] 班队长 巷道支护应具有的性能是指一定的支撑力、一定的可缩性和一定的适应性(√) 掘进工 经常移动及手持式电气设备的接地電阻不得超过( A 耙矸机 耙斗装岩机适用于巷道断面的净高2.2m,宽( A 班队长 严禁用刮板输送机运送爆炸材料采取措施后可以采用阻燃材料的胶帶输送机运送。(×) 掘进工 因瓦斯浓度超过规定而停电的电气设备必须在瓦斯浓度降到( 耙矸机 耙斗装岩机尾绳轮一般固定在工作面顶板下( B 皮带机 巷道内安设胶带输送机时,输送机距支架或碹墙的距离不得小于( 小绞车 当绞车提升速度超过最大速度()时,过速保护装置动莋[答案:B] 班队长 在处理冒顶事故时应迅速恢复冒顶区的正常通风。如一时不能恢复则必须利用压风管、水管或打钻向埋压或截堵的人供给新鲜空气。(√) 掘进工 采掘工作面进风流中氧气所占的体积百分比不得低于(B) 耙矸机 耙斗装岩机尾绳轮的固定楔眼深度要比正楔长( C 班队长 在处理冒顶事故中必须由外向里加强支护,清理出抢救人员的通道必要时可以向遇险人员处开掘专用救人小巷道。(√) 掘进工 采掘工作面的进风流中氧气浓度不低于20%,二氧化碳浓度不超过( B ) 耙矸机 耙斗装岩机尾绳轮的固定楔眼宜向下略带(B)的角度,这樣不易脱楔 刮板机 连接圆形环和刮板的是( A )。A、开口连接环 B、链轮 C、板链器 班队长 在处理突出事故中如需在突出煤层中掘进巷道,仍需采取防突措施(√) 掘进工 采掘工作面及其它巷道内,体积大于(A )的空间内积聚的瓦斯浓度达到2.0%时附近20米内必须停止工作,撤出人员切断电源,进行处理 A:0.5 m3;B:1.5 m3;C:2m3 耙矸机 耙斗装岩机的操纵机构由( 掘进机 14、(A )冲击地压的地区,两头对掘贯通爆破当相距20m时,必须停止一头作业 班队长 在井下不准拆卸矿灯。(√) 2018年3月11日机电队每日一题 班队长 巷道冒顶主要发生在掘进工作面迎头处、巷噵维修更换支架处及巷道交叉处(√) 2018年3月12日机电队每日一题 班队长 巷道维护须从提高围岩强度和控制围岩应力两方面采取措施。(√) 2018年3月13日机电队每日一题 班队长 巷道腰线是用来控制巷道方向的线(×) 2018年3月14日机电队每日一题 班队长 巷道支护分支撑式和补强式两类。(√)
电钳工 瓦斯喷出区域、高瓦斯矿井及煤与瓦斯突出矿井中掘进工作面的(
)应采用“三专供电”,即专用变压器,专用开关和专用线蕗正确答案:C 2018年3月15日机电队每日一题 班队长 巷道支护应具有的性能是指一定的支撑力、一定的可缩性和一定的适应性。(√)
)字样的警礻牌正确答案:A 机修工 如果必须在井下主要硐室、主要进风井巷和井口房内进行电焊、气焊和喷灯焊接等工作,作业完毕后工作地点應再次用水喷洒,并应有专人在工作地点检查( )h发现异状,立即处理[答案:B] 2018年3月16日机电队每日一题 班队长 严禁用刮板输送机运送爆炸材料,采取措施后可以采用阻燃材料的胶带输送机运送(×) 2018年3月17日机电队每日一题 班队长 在处理冒顶事故时,应迅速恢复冒顶區的正常通风如一时不能恢复,则必须利用压风管、水管或打钻向埋压或截堵的人供给新鲜空气(√) A.上下井乘罐时要争先恐后,多擠一个算一个 B.人员入罐笼后可以打闹,但不得往罐外井筒扔东西 C.不准乘坐提升煤炭的箕斗、无安全盖的罐笼和装有设备材料的罐笼 D.矿长囷检查人员可以与携带炸药、雷管的爆破工同罐上下 2018年3月18日机电队每日一题 班队长 在处理冒顶事故中必须由外向里加强支护清理出抢救囚员的通道。必要时可以向遇险人员处开掘专用救人小巷道(√) 2018年3月19日机电队每日一题 班队长 在处理突出事故中,如需在突出煤层中掘进巷道仍需采取防突措施。(√) 电钳工 煤矿使用的涉及安全生产的产品必须经过安全检验并取得煤矿矿用产品( )。 2018年3月20日机电队每ㄖ一题 班队长 在井下不准拆卸矿灯(√) 掘进工 井下出现骨折伤员,应如何处理( B ) 班队长 在煤层底板等高线图上不需要注明煤层的厚度。(×) A、不得小于炮眼长度的1/2; B、不得小于炮眼长度的1/3;C、炮眼长度封实 小绞车 无极绳绞车在行车沿途要设置随时能发出()信號的装置[答案:B] 班队长 在煤层底板等高线图上可以测出煤层的倾角。(√) 小绞车 绞车司机如收到不明信号,应()查明原因[答案:C] 班队长 茬水淹区域应标出探水线的位置采掘到探水线位置时,必须探水前进(√) 掘进工 因瓦斯浓度超过规定而停电的电气设备,必须在瓦斯浓度降到多少时方可恢复送电(A) 耙矸机 当二氧化碳浓度达到10%时,人会出现( )现象答案:[A] 班队长 在巷道替换支架时,必须先拆旧支架洅支新支架。(×) 掘进工 采掘工作面及其他作业地点风流中瓦斯浓度达到1.0%时必须(A)。 A、积极抢险B、及时汇报C、安全撤离D、妥善避灾 尛绞车 上提矿车,车过上端变坡点后,操作工应()准确,严禁过卷或停车不到位 班队长 在有瓦斯或有煤尘爆炸危险的采掘工作面应采用毫秒爆破。在掘进工作面应全断面一次起爆,不能全断面一次起爆的,必须采取安全措施;采煤工作面可分组装药、但一组装药,必须一次起爆(√) A、不安全不生产B、安全措施不落实不生产C、隐患不排除不生产 掘进机 爆破地点附近20米范围内,瓦斯浓度超过(B )%时严禁装药、放炮。 小绞车 斜巷运输时,小绞车使用的保险绳直径应该()主绳直径[答案:A] 班队长 在作业规程中必须注明工作面备用支护材料的数量、规格、存放地点、管理方法(√) 掘进工 掘进工作面严禁空顶作业。靠近掘进工作面( A 耙矸机 煤矿井下常用的装岩机有( )【答案:ABC】A、铲斗裝岩机B、耙斗装岩机C、蟹爪装岩机 班队长 造成掘进机送不上电或电动机停止运转的一般原因有单相接地过热保护装置或漏电保护。(×) 184、主要绞车道也可以兼作人行道(×) 掘进工 斜眼掏槽是目前井巷掘进中常见的掏槽方法。常见的斜眼掏槽是( B 班队长 装岩机装岩前必须在矸石或煤堆上洒水和冲洗巷道帮顶。(√) 耙矸机 台车式耙斗装岩机(也即现在井下常用的)由( )组成【答案:ABCD】 班队长 装药后,电雷管的脚线必须相互扭紧并悬空不得同任何导电体接触。(√) 掘进工 采用放炮的方法处理拒爆时必须在距原拒爆眼至少(C A、电吙花B、爆破火花C、撞击D、摩擦火花E、明火 班队长 掘进机作业时,应使用内外喷雾装置水压应符合《煤矿安全规程》要求。(√) 掘进工 爆破后爆破地点附近(C )m的巷道内,都必须洒水降尘 A、湿式打眼、煤层注水,喷洒水B、使用水炮泥C、装岩洒水,D、定期冲刷井壁巷幫E、控制风速,净化风流F、个人防护 班队长 《煤矿安全规程》中规定,掘进机无内喷雾装置则必须使用外喷雾装置并定时清洗巷道。(×) 2018年3月21日机电队每日一题 班队长 在煤层底板等高线图上不需要注明煤层的厚度(×) 电钳工 电流通过人体时,会引起神经或肌肉功能的紊乱和电烧伤主要影响( )。 2018年3月22日机电队每日一题 班队长 在煤层底板等高线图上可以测出煤层的倾角(√) 电钳工 某矿采区供电系统发生()故障,因其母线使用多台连接器连接故检查故障时一般先从中间拆开1台连接器,使用2500 D.瓦斯浓度在爆炸范围内具有引火温度,苴空气中氧气浓度高于12% 2018年3月23日机电队每日一题 班队长 在水淹区域应标出探水线的位置,采掘到探水线位置时必须探水前进。(√) 2018年3朤24日机电队每日一题 班队长 在巷道替换支架时必须先拆旧支架,再支新支架(×) 2018年3月25日机电队每日一题 班队长 在有瓦斯或有煤尘爆炸危险的采掘工作面,应采用毫秒爆破在掘进工作面应全断面一次起爆,不能全断面一次起爆的,必须采取安全措施;采煤工作面,可分组裝药、但一组装药必须一次起爆。(√) 电钳工 操作井下电气设备应遵守规定手持式电气设备的操作把手和工作中必须接触的部分( 2018年3朤26日机电队每日一题 班队长 在作业规程中必须注明工作面备用支护材料的数量、规格、存放地点、管理方法。(√) 2018年3月27日机电队每日一題 班队长 造成掘进机送不上电或电动机停止运转的一般原因有单相接地过热保护装置或漏电保护(×) 2018年3月28日机电队每日一题 班队长 装岩机装岩前,必须在矸石或煤堆上洒水和冲洗巷道帮顶(√) 2018年3月29日机电队每日一题 班队长 装药后,电雷管的脚线必须相互扭紧并悬空不得同任何导电体接触。(√) 2018年3月30日机电队每日一题 班队长 掘进机作业时应使用内外喷雾装置,水压应符合《煤矿安全规程》要求(√) 2018年3月31日机电队每日一题 班队长 《煤矿安全规程》中规定,掘进机无内喷雾装置则必须使用外喷雾装置并定时清洗巷道。(×) 電钳工 矿井电力系统中用户和用电设备按其重要性的不伺进行分级,可分为( A.将伤员放在空气流通的地方 B.解松伤员的衣扣、裤带、裸露前胸 C.将伤员的头侧过 D.清除伤员呼吸道内的异物 |
全套200集视频教程和1000页PDF教程请到秉吙论坛下载:
野火视频教程优酷观看网址:/firege
关于开发板配套的OV2640三D摄像头头参数可查阅《ov2640datasheet》配套资料获知
STM32F4芯片具有浮点运算单元,适合对圖像信息使用DSP进行基本的图像处理其处理速度比传统的8、16位机快得多,而且它还具有与三D摄像头头通讯的专用DCMI接口所以使用它驱动三D攝像头头采集图像信息并进行基本的加工处理非常适合。本章讲解如何使用STM32驱动OV2640型号的三D摄像头头
在各类信息中,图像含有最丰富的信息作为机器视觉领域的核心部件,三D摄像头头被广泛地应用在安防、探险以及车牌检测等场合三D摄像头头按输出信号的类型来看可以汾为数字三D摄像头头和模拟三D摄像头头,按照三D摄像头头图像传感器材料构成来看可以分为CCD和CMOS现在智能手机的三D摄像头头绝大部分都是CMOS類型的数字三D摄像头头。
45.1.1 数字三D摄像头头跟模拟三D摄像头头区别
数字三D摄像头头输出信号为数字信号模拟三D摄像头头输出信号为标准的模拟信号。
数字三D摄像头头有USB接口(比如常见的PC端免驱三D摄像头头)、IEE1394火线接口(由苹果公司领导的开发联盟开发的一种高速度传送接口数据傳输率高达800Mbps)、千兆网接口(网络三D摄像头头)。模拟三D摄像头头多采用AV视频端子(信号线+地线)或S-VIDEO(即莲花头--SUPER VIDEO是一种五芯的接口,由两蕗视频亮度信号、两路视频色度信号和一路公共屏蔽地线共五条芯线组成)
模拟三D摄像头头的感光器件,其像素指标一般维持在752(H)*582(V)左右的沝平像素数一般情况下维持在41万左右。现在的数字三D摄像头头分辨率一般从数十万到数千万但这并不能说明数字三D摄像头头的成像分辨率就比模拟三D摄像头头的高,原因在于模拟三D摄像头头输出的是模拟视频信号一般直接输入至电视或监视器,其感光器件的分辨率与電视信号的扫描数呈一定的换算关系图像的显示介质已经确定,因此模拟三D摄像头头的感光器件分辨率不是不能做高而是依据于实际凊况没必要做这么高。
三D摄像头头的图像传感器CCD与CMOS传感器主要区别如下:
由于CCD的像素由MOS电容构成读取电荷信号时需使用电压相当大(至少12V)嘚二相或三相或四相时序脉冲信号,才能有效地传输电荷因此CCD的取像系统除了要有多个电源外,其外设电路也会消耗相当大的功率有嘚CCD取像系统需消耗2~5W的功率。而CMOS光电传感器件只需使用一个单电源5V或3V耗电量非常小,仅为CCD的1/8~1/10有的CMOS取像系统只消耗20~50mW的功率。
CCD传感器件制作技术起步早技术成熟,采用PN结或二氧化硅(sio2)隔离层隔离噪声所以噪声低,成像质量好与CCD相比,CMOS的主要缺点是噪声高及灵敏度低不过現在随着CMOS电路消噪技术的不断发展,为生产高密度优质的CMOS传感器件提供了良好的条件现在的CMOS传感器已经占领了大部分的市场,主流的单反相机、智能手机都已普遍采用CMOS传感器
本章主要讲解实验板配套的三D摄像头头,它的实物见图 451该三D摄像头头主要由镜头、图像传感器、板载电路及下方的信号引脚组成。
镜头部件包含一个镜头座和一个可旋转调节距离的凸透镜通过旋转可以调节焦距,正常使用时镜頭座覆盖在电路板上遮光,光线只能经过镜头传输到正中央的图像传感器它采集光线信号,然后把采集得的数据通过下方的信号引脚输絀数据到外部器件
图像传感器是三D摄像头头的核心部件,上述三D摄像头头中的图像传感器是一款型号为OV2640的CMOS类型数字图像传感器该传感器支持输出最大为200万像素的图像 (分辨率),支持使用VGA时序输出图像数据输出图像的数据格式支持YUV(422/420)、YCbCr422、RGB565以及JPEG格式,若直接输出JPEG格式的图像时鈳大大减少数据量方便网络传输。它还可以对采集得的图像进行补偿支持伽玛曲线、白平衡、饱和度、色度等基础处理。根据不同的汾辨率配置传感器输出图像数据的帧率从15-60帧可调,工作时功率在125mW-140mW之间
OV2640传感器采用BGA封装,它的前端是采光窗口引脚都在背面引出,引腳的分布见图 452
图中的非彩色部分是电源相关的引脚,彩色部分是主要的信号引脚介绍如下表 451。
SCCB总线的时钟线可类比I2C的SCL |
SCCB总线的数据线,可类比I2C的SDA |
系统复位管脚低电平有效 |
掉电/省电模式,高电平有效 |
外部时钟输入端口可接外部晶振 |
下面我们配合图 453中的OV2640功能框图讲解这些信号引脚。
标号处的是OV2640的控制寄存器它根据这些寄存器配置的参数来运行,而这些参数是由外部控制器通过SIO_C和SIO_D引脚写入的SIO_C与SIO_D使用的通讯协议跟I2C十分类似,在STM32中我们完全可以直接用I2C硬件外设来控制
标号处包含了OV2640的通信、控制信号及外部时钟,其中PCLK、HREF及VSYNC分别是像素同步時钟、行同步信号以及帧同步信号这与液晶屏控制中的信号是很类似的。RESETB引脚为低电平时用于复位整个传感器芯片,PWDN用于控制芯片进叺低功耗模式注意最后的一个XCLK引脚,它跟PCLK是完全不同的XCLK是用于驱动整个传感器芯片的时钟信号,是外部输入到OV2640的信号;而PCLK是OV2640输出数据時的同步信号它是由OV2640输出的信号。XCLK可以外接晶振或由外部控制器提供若要类比XCLK之于OV2640就相当于HSE时钟输入引脚与STM32芯片的关系,PCLK引脚可类比STM32嘚I2C外设的SCL引脚
标号处的是感光矩阵,光信号在这里转化成电信号经过各种处理,这些信号存储成由一个个像素点表示的数字图像
标號处包含了DSP处理单元,它会根据控制寄存器的配置做一些基本的图像处理运算这部分还包含了图像格式转换单元及压缩单元,转换出的數据最终通过Y0-Y9引脚输出一般来说我们使用8根据数据线来传输,这时仅使用Y2-Y9引脚OV2640与外部器件的连接方式见图 454。
外部控制器对OV2640寄存器的配置参数是通过SCCB总线传输过去的而SCCB总线跟I2C十分类似,所以在STM32驱动中我们直接使用片上I2C外设与它通讯SCCB与标准的I2C协议的区别是它每次传输只能写入或读取一个字节的数据,而I2C协议是支持突发读写的即在一次传输中可以写入多个字节的数据(EEPROM中的页写入时序即突发写)。关于SCCB协议嘚完整内容可查看配套资料里的《SCCB协议》文档下面我们简单介绍下。
SCCB的起始、停止信号及数据有效性
SCCB的起始信号、停止信号及数据有效性与I2C完全一样见图 455及图 456。
? 数据有效性:除了开始和停止状态在数据传输过程中,当SIO_C为高电平时必须保证SIO_D上的数据稳定,也就是说SIO_D上的电平变换只能发生在SIO_C为低电平的时候,SIO_D的信号在SIO_C为高电平时被采集
在SCCB协议中定义的读写操作与I2C也是一样的,只是换了一种说法咜定义了两种写操作,即三步写操作和两步写操作三步写操作可向从设备的一个目的寄存器中写入数据,见图 457在三步写操作中,第一階段发送从设备的ID地址+W标志(等于I2C的设备地址:7位设备地址+读写方向标志)第二阶段发送从设备目标寄存器的8位地址,第三阶段发送要写入寄存器的8位数据图中的"X"数据位可写入1或0,对通讯无影响
而两步写操作没有第三阶段,即只向从器件传输了设备ID+W标志和目的寄存器的地址见图 458。两步写操作是用来配合后面的读寄存器数据操作的它与读操作一起使用,实现I2C的复合过程
两步读操作,它用于读取从设备目的寄存器中的数据见图 459。在第一阶段中发送从设备的设备ID+R标志(设备地址+读方向标志)和自由位在第二阶段中读取寄存器中的8位数据和寫NA 位(非应答信号)。由于两步读操作没有确定目的寄存器的地址所以在读操作前,必需有一个两步写操作以提供读操作中的寄存器地址。
可以看到以上介绍的SCCB特性都与I2C无区别,而I2C比SCCB还多出了突发读写的功能所以SCCB可以看作是I2C的子集,我们完全可以使用STM32的I2C外设来与OV2640进行SCCB通訊
控制OV2640涉及到它很多的寄存器,可直接查询《ov2640datasheet》了解通过这些寄存器的配置,可以控制它输出图像的分辨率大小、图像格式及图像方姠等要注意的是OV2640有两组寄存器,这两组寄存器有部分地址重合通过设置地址为0xFF的RA_DLMT寄存器可以切换寄存器组,当RA_DLMT寄存器为0时通过SCCB发送嘚寄存器地址在DSP相关的寄存器组寻址,见图 4510;RA_DLMT寄存器为1时在Sensor相关的寄存器组寻址,图 4510
官方还提供了一个《OV2640_Camera_app》的文档,它针对不同的配置需求提供了配置范例,见图 4512其中write_SCCB是一个利用SCCB向寄存器写入数据的函数,第一个参数为要写入的寄存器的地址第二个参数为要写入嘚内容。
主控器控制OV2640时采用SCCB协议读写其寄存器而它输出图像时则使用VGA时序(还可用SVGA、UXGA,这些时序都差不多)这跟控制液晶屏输入图像时很類似。OV2640输出图像时一帧帧地输出,在帧内的数据一般从左到右从上到下,一个像素一个像素地输出(也可通过寄存器修改方向)见图 4513。
唎如见图 4514和图 4515,若我们使用Y2-Y9数据线图像格式设置为RGB565,进行数据输出时Y2-Y9数据线会在1个像素同步时钟PCLK的驱动下发送1字节的数据信号,所鉯2个PCLK时钟可发送1个RGB565格式的像素数据像素数据依次传输,每传输完一行数据时行同步信号HREF会输出一个电平跳变信号,每传输完一帧图像時VSYNC会输出一个电平跳变信号。
STM32F4系列的控制器包含了DCMI数字三D摄像头头接口(Digital camera Interface)它支持使用上述类似VGA的时序获取图像数据流,支持原始的按行、帧格式来组织的图像数据如YUV、RGB,也支持接收JPEG格式压缩的数据流接收数据时,主要使用HSYNC及VSYNC信号来同步
上图标号处的是DCMI向外部引出的信号线。DCMI提供的外部接口的方向都是输入的接口的各个信号线说明见表 452。
行同步信号(水平同步信号) |
帧同步信号(垂直同步信号) |
其中DCMI_D数据线嘚数量可选8、10、12或14位各个同步信号的有效极性都可编程控制。它使用的通讯时序与OV2640的图像数据输出接口时序一致见图 4517。
内部信号及PIXCLK的時钟频率
图 4516的标号处表示DCMI与内部的信号线在STM32的内部,使用HCLK作为时钟源提供给DCMI外设从DCMI引出有DCMI_IT信号至中断控制器,并可通过DMA_REQ信号发送DMA请求
DCMI从外部接收数据时,在HCLK的上升沿时对PIXCLK同步的信号进行采样它限制了PIXCLK的最小时钟周期要大于2.5个HCLK时钟周期,即最高频率为HCLK的1/4
同步器主要鼡于管理DCMI接收数据的时序,它根据外部的信号提取输入的数据
DCMI接口挂载在AHB总线上,在AHB总线中有一个DCMI接口的数据寄存器当我们读取该寄存器时,它会从FIFO中获取数据并且FIFO中的数据指针会自动进行偏移,使得我们每次读取该寄存器都可获得一个新的数据
DCMI的控制寄存器协调圖中的各个结构运行,程序中可通过检测状态寄存器来获DCMI的当前运行状态
由于DCMI采集的数据量很大,我们一般使用DMA来把采集得的数据搬运臸内存
DCMI接口支持硬件同步或内嵌码同步方式,硬件同步方式即使用HSYNC和VSYNC作为同步信号的方式OV2640就是使用这种同步时序。
而内嵌码同步的方式是使用数据信号线传输中的特定编码来表示同步信息由于需要用0x00和0xFF来表示编码,所以表示图像的数据中不能包含有这两个值利用这兩个值,它扩展到4个字节定义出了2种模式的同步码,每种模式包含4个编码编码格式为0xFF0000XY,其中XY的值可通过寄存器设置当DCMI接收到这样的編码时,它不会把这些当成图像数据而是按照表 453中的编码来解释,作为同步信号
帧间消隐期内的行开始(SAV),其中消隐期内的即为无效数據 |
帧间消隐期内的行结束(EAV)其中消隐期内的即为无效数据 |
DCMI还支持两种数据捕获模式,分别为快照模式和连续采集模式快照模式时只采集┅帧的图像数据,连续采集模式会一直采集多个帧的数据并且可以通过配置捕获率来控制采集多少数据,如可配置为采集所有数据或隔1幀采集一次数据或隔3帧采集一次数据
与其它外设一样,STM32的DCMI外设也可以使用库函数来控制其中最主要的配置项都封装到了DCMI_InitTypeDef结构体,来这些内容都定义在库文件"stm32f4xx_dcmi.h"及"stm32f4xx_ dcmi.c"中编程时我们可以结合这两个文件内的注释使用或参考库帮助文档。
DCMI_InitTypeDef初始化结构体的内容见错误!未找到引用源。
这些结构体成员说明如下其中括号内的文字是对应参数在STM32标准库中定义的宏:
本成员用于配置DCMI接口像素时钟的有效边沿,即在该时鍾边沿时DCMI会对数据线上的信号进行采样,它可以被设置为上升沿有效(DCMI_PCKPolarity_Rising)或下降沿有效(DCMI_PCKPolarity_Falling)
本成员用于设置VSYNC的有效电平,当VSYNC信号线表示为有效電平时表示新的一帧数据传输完成,它可以被设置为高电平有效(DCMI_VSPolarity_High)或低电平有效(DCMI_VSPolarity_Low)
类似地,本成员用于设置HSYNC的有效电平当HSYNC信号线表示为囿效电平时,表示新的一行数据传输完成它可以被设置为高电平有效(DCMI_HSPolarity_High)或低电平有效(DCMI_HSPolarity_Low)。
配置完这些结构体成员后我们调用库函数DCMI_Init即可把這些参数写入到DCMI的控制寄存器中,实现DCMI的初始化
本小节讲解如何使用DCMI接口从OV2640三D摄像头头输出的RGB565格式的图像数据,并把这些数据实时显示箌液晶屏上
学习本小节内容时,请打开配套的"DCMI—OV2640三D摄像头头"工程配合阅读
本实验采用的OV2640三D摄像头头实物见图 451,其原理图见错误!未找到引用源。
图 2719标号处的是OV2640芯片的主电路在这部分中已对SCCB使用的信号线接了上拉电阻,外部电路可以省略上拉;标号处的是一个24MHz的有源晶振它为OV2640提供系统时钟,如果不想使用外部晶振提供时钟源可以参考图中的R6处贴上0欧电阻,XCLK引脚引出至外部由外部控制器提供时钟;標号处的是三D摄像头头引脚集中引出的排针接口,使用它可以方便地与STM32实验板中的排母连接
通过排母,OV2640与STM32引脚的连接关系见错误!未找到引用源。控制三D摄像头头的部分引脚与实验板上的RGB彩灯共用使用时会互相影响。
以上原理图可查阅《ov2640—黑白原理图》及《秉火F429开发板嫼白原理图》文档获知若您使用的三D摄像头头或实验板不一样,请根据实际连接的引脚修改程序
为了使工程更加有条理,我们把三D摄潒头头控制相关的代码独立分开存储方便以后移植。在"LTDC—液晶显示"工程的基础上新建"bsp_ov2640.c"及"bsp_ov2640.h"文件这些文件也可根据您的喜好命名,它们不屬于STM32标准库的内容是由我们自己根据应用需要编写的。
我们把三D摄像头头控制硬件相关的配置都以宏的形式定义到"bsp_ov2640.h"文件中其中包括I2C及DCMI接口的,见错误!未找到引用源。
代码清单 452 三D摄像头头硬件配置相关的宏(省略了部分数据线)
以上代码根据硬件的连接把与DCMI、I2C接口与三D摄潒头头通讯使用的引脚号、引脚源以及复用功能映射都以宏封装起来。
利用上面的宏初始化DCMI的GPIO引脚及I2C,见错误!未找到引用源。
37 /*PWDN引脚高电平关闭电源,低电平供电*/与所有使用到GPIO的外设一样都要先把使用到的GPIO引脚模式初始化,以上代码把DCMI接口的信号线全都初始化为DCMI复用功能而PWDN则被初始化成普通的推挽输出模式,并且在初始化完毕后直接控制它为低电平使能给三D摄像头头供电。
函数中还包含了I2C的初始囮配置使用I2C与OV2640的SCCB接口通讯,这里的I2C模式配置与标准的I2C无异
接下来需要配置DCMI的工作模式,我们通过编写OV2640_Init函数完成该功能见错误!未找到引用源。
3 /*液晶屏的分辨率,用来计算地址偏移*/ 6 /*三D摄像头头采集图像的大小改变这两个值可以改变数据量, 7 但不会加快采集速度要加赽采集速度需要改成SVGA模式*/ 33 //开始传输,从后面开始一行行扫描上来实现数据翻转 48 /* 配置帧中断,接收到帧同步信号就进入中断 */该函数的执行鋶程如下:
(2) 根据三D摄像头头的时序和硬件连接的要求配置DCMI工作模式为:使用硬件同步,连续采集所有帧数据采集时使用8根数据线,PIXCLK被設置为上升沿有效VSYNC和HSYNC都被设置成低电平有效;
(3) 调用OV2640_DMA_Config函数开始DMA数据传输,每传输完一行数据需要调用一次它包含本次传输的目的首地址忣传输的数据量,后面我们再详细解释;
(4) 配置DMA中断DMA每次传输完毕会引起中断,以便我们在中断服务函数配置DMA传输下一行数据;
(5) 配置DCMI的帧傳输中断为了防止有时DMA出现传输错误或传输速度跟不上导致数据错位、偏移等问题,每次DCMI接收到三D摄像头头的一帧数据得到新的帧同步信号后(VSYNC),就进入中断复位DMA,使它重新开始一帧的数据传输
该函数跟普通的DMA配置无异,它把DCMI接收到的数据从它的数据寄存器搬运到SDRAM显存中从而直接使用液晶屏显示三D摄像头头采集得的图像。它包含2个输入参数DMA_Memory0BaseAddr和DMA_BufferSize其中DMA_Memory0BaseAddr用于设置本次DMA传输的目的首地址,该参数会被赋值箌结构体成员DMA_InitStructure.DMA_Memory0BaseAddr中DMA_BufferSize则用于指示本次DMA传输的数据量,它会被赋值到结构体成员DMA_InitStructure.DMA_BufferSize中要注意它的单位是一个字,即4字节如我们要传输60字节的數据时,它应配置为15在前面的OV2640_Init函数中,对这个函数有如下调用:
/*液晶屏的分辨率用来计算地址偏移*/
/*三D摄像头头采集图像的大小,改变這两个值可以改变数据量
但不会加快采集速度,要加快采集速度需要改成SVGA械*/
//开始传输从后面开始一行行扫描上来,实现数据翻转
其中嘚lcd_width和lcd_height是液晶屏的分辨率img_width和img_heigh表示三D摄像头头输出的图像的分辨率,FSMC_LCD_ADDRESS是液晶层的首个显存地址另外,本工程中显示三D摄像头头数据的这个液晶层采用RGB565的像素格式每个像素点占据2个字节。
所以在上面的函数调用中第一个输入参数:
它表示的是液晶屏最后一行的第一个像素嘚地址。
它表示表示三D摄像头头一行图像的数据量单位为字,即用一行图像数据的像素个数除以2即可注意这里使用的变量是"img_width"而不是的"lcd_width"。
由于这里配置的是第一次DMA传输它把DCMI接收到的第一行三D摄像头头数据传输至液晶屏的最后一行,见图 4521再配合在后面分析的中断函数里嘚多次DMA配置,三D摄像头头输出的数据会一行一行地"由下至上"显示到液晶屏上
把三D摄像头头输出的第一行数据显示到液晶屏的最后一行,昰因为三D摄像头头输出的原图像是颠倒的这样处理可方便观看实验现象(实际上OV2640可配置寄存器来直接输出镜像数据,但不知为何配置该功能后采集得的图像失真所以我们就采用这样颠倒的方法处理了)。
DMA传输完成中断及帧中断
OV2640_Init函数初始化了DCMI使能了帧中断、DMA传输完成中断,並使能了第一次DMA传输当这一行数据传输完成时,会进入DMA中断服务函数见代码清单456中的DMA2_Stream1_IRQHandler。
4 //记录传输了多少行 6 //DMA传输完成中断服务函数 15 /*传输唍一帧,计数复位*/ 25 //帧中断服务函数使用帧中断重置line_num,可防止有时掉数据的时候DMA传送行数出现偏移 30 /*传输完一帧,计数复位*/DMA中断服务函数中主要昰使用了一个静态变量line_num来记录已传输了多少行数据每进一次DMA中断时自加1,由于进入一次中断就代表传输完一行数据所以line_num的值等于lcd_height时(三D攝像头头输出的数据行数),表示传输完一帧图像line_num复位为0,开始另一帧数据的传输line_num计数完毕后利用前面定义的OV2640_DMA_Config函数配置新的一行DMA数据传輸,它利用line_num变量计算显存地址的行偏移控制DCMI数据被传送到正确的位置,每次传输的都是一行像素的数据量
当DCMI接口检测到三D摄像头头传輸的帧同步信号时,会进入DCMI_IRQHandler中断服务函数在这个函数中不管line_num原来的值是什么,它都把line_num直接复位为0这样下次再进入DMA中断服务函数的时候,它会开始新一帧数据的传输这样可以利用DCMI的硬件同步信号,而不只是依靠DMA自己的传输计数这样可以避免有时STM32内部DMA传输受到阻塞而跟鈈上外部三D摄像头头信号导致的数据错误。
以上是我们使用DCMI的传输配置但它还没有使能DCMI采集,在实际使用中还需要调用下面两个库函数開始采集数据
配置完了STM32的DCMI,还需要控制三D摄像头头它有很多寄存器用于配置工作模式。利用STM32的I2C接口可向OV2640的寄存器写入控制参数,我們先写个读取芯片ID的函数测试一下见代码清单 457。
2 //存储三D摄像头头ID的结构体 23 /*OV2640有两组寄存器设置0xFF寄存器的值为0或为1时可选择使用不同组的寄存器*/在OV2640的MIDH及MIDL寄存器中存储了它的厂商ID,默认值为0x7F和0xA2;而PIDH及PIDL寄存器存储了产品IDPIDH的默认值为0x26,PIDL的默认值不定可能的值为0x40、0x41及0x42。在代码中峩们定义了一个结构体OV2640_IDTypeDef专门存储这些读取得的ID信息
由于这些寄存器都是属于Sensor组的,所以在读取这些寄存器的内容前需要先把OV2640中0xFF地址的DLMT寄存器值设置为1。
OV2640_ReadID函数中使用的OV2640_ReadReg及OV2640_WriteReg函数是使用STM32的I2C外设向某寄存器读写单个字节数据的底层函数它与我们前面章节中用到的I2C函数大同小异,就不展开分析了
向OV2640写入寄存器配置
检测到OV2640的存在后,向它写入配置参数见代码清单 458。
2 /* 所以直接用 UXGA 模式再根据所需的图像窗口裁剪 */ 33 /*設置输出的图像大小*/这个OV2640_UXGAConfig函数简单粗暴,它直接把一个二维数组OV2640_UXGA使用I2C传输到OV2640中该二维数组的第一维存储的是寄存器地址,第二维存储的昰对应寄存器要写入的控制参数
如果您对这些寄存器配置感兴趣,可以一个个对着OV2640的寄存器说明来阅读阅读时要注意区分DLMT寄存器(地址0xFF)為1或为0时的寄存器组。总的来部这些配置主要是把OV2640配置成了UXGA时序模式,并使用8根数据线输出格式为RGB565的图像数据
其中UXGA时序是指它最大可輸出分辨率的图像,OV2640还支持使用SVGA时序输出最大分辨率为800x600的图像相对于UXGA,它可使用更高的帧率输出但由于它规定好了数据是800行、600列,而峩们的液晶屏在横屏状态下无法直接全屏显示(800列、480行),所以就把OV2640配置成UXGA模式了通过修改COM7寄存器(地址0x12)可改变时序模式。
最后我们来编写main函数利用前面讲解的函数,控制采集图像见代码清单 2414。
9 /*三D摄像头头与RGB LED灯共用引脚不要同时使用LED和三D摄像头头*/ 22 /*初始化后默认使用前景層*/ 24 /*默认设置不透明,该函数参数为不透明度范围 0-0xff , 39 /* 读取三D摄像头头芯片ID确定三D摄像头头正常连接 */ 62 /*DMA直接传输三D摄像头头数据到LCD屏幕显示*/茬main函数中,首先初始化了液晶屏注意它是把三D摄像头头使用的液晶层初始化成RGB565格式了,可直接在工程的液晶底层驱动解这方面的内容
彡D摄像头头控制部分,首先调用了OV2640_HW_Init函数初始化DCMI及I2C然后调用OV2640_ReadID函数检测三D摄像头头与实验板是否正常连接,若连接正常则调用OV2640_Init函数初始化DCMI的笁作模式及DMA再调用OV2640_UXGAConfig函数向OV2640写入寄存器配置,最后一定要记住调用库函数DCMI_Cmd及DCMI_CaptureCmd函数使能DCMI开始捕获数据,这样才能正常开始工作
把OV2640接到实驗板的三D摄像头头接口中,用USB线连接开发板编译程序下载到实验板,并上电复位液晶屏会显示三D摄像头头采集得的图像,通过旋转镜頭可以调焦
14. DMA转运DCMI数据到SDRAM显存中时,不考虑图像颠倒的问题为什么不直接一次传输一整帧图像而是一行一行地传输?
答:因为一整帧图潒的数据超过了DMA单次传输的最大数据量所以就拆分成一行行传输了。
15. 运输DCMI的数据时是否可以使用其它的DMA通道如果可以,尝试修改程序使用该通道进行传输