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ai无名
Lv1 太平洋舰队新兵
太平洋舰队新兵 贡献9,距离下一级还需71贡献
楼主
2018-02-23 15:50 0 15 只看楼主
电梯直达 
  智能手机正在成为一个普及的计算和通信平台。每一代新一代的智能手机都能更好地执行过程和数据密集型应用程序,而这些应用程序曾经需要电脑或专用设备。现代的GHz和多核处理器现在正在使用仅仅几年前需要的一小部分电力来完成实时任务。
  智能手机正在取代分散的手持设备,就像pc和笔记本电脑取代了更大、更笨重、更昂贵的设备:成为用户界面和过程引擎。当这种情况发生时,需要在clip-on、插件或无线传感器/传感器之间建立更好更快的数据端口。
  这篇文章分析了常用的智能手机数据端口,并描述了工程师们如何使用这些解决方案来连接各种传感器和外围设备,并根据需要使用智能手机作为高分辨率显示、触摸屏、流程引擎和连接到云。这里所引用的所有部件、数据表、教程和开发系统都可以在电子密钥网站上找到。

  在开始的时候
  早期的计算机使用方便的串行端口,如RS-232作为连接外设和终端以及计算机对计算机连接的实际标准。打印机、绘图仪、编程人员、在线仿真器以及各种各样的通用工具和专用工具都利用了串行端口,从而实现了简单和通用的连接。然而,尽管流行的基于uart的RS-232端口不再在智能手机上可用,串行连接仍然是一种方式。最低的成本和最简单的I/O链接解决方案是audio-in和audio-out端口,这些端口可以使用一个小的立体声/输出音频插孔来访问。例如,插入耳机插孔,提供两种(立体声44.1 KHz)音频输出,该音频输出能够可靠地通过低成本、双绞线或屏蔽电缆传输两种独立的数据流。
  这种解决方案之所以具有吸引力,是因为它是一种低成本、设计精良、易于理解的技术,由几家优质制造商提供支持。一个很好的例子是马克西姆73m2901 - igv /F IC调制解调器,它能做300波特到9600波特。由于音频流是独立的,所以您可以将输入和输出数据速率分开。高噪声环境可以使用更可靠的Bell 103A作为输入,并且在输出时使用9600-baud .32数据流。在这两种情况下,这些都是相对缓慢的数据传输速率,因此这些类型的应用程序通常用于非数据密集型和标记化的控制和状态。
  多个通道桶千斤顶像2.5毫米张力50 - 00401可以提供一个单声道输入通道与一个立体声输出通道在一个简单的插件电缆(图1)。作为一个低成本、附加的传感器接口,简单的电路可以用问,移频键控和相移键控调制为智能手机提供原料或加工数据。甚至频率计数器模式也可以提供门控,更新的读数。
  张紧力50-00401 mono输入通道和立体声输出通道图像。
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  图1:成本最低的连接可以使用多通道桶jacks来将音频流送入和离开智能手机。这里,两个输出流和一个输入流共享一个公共的地皮。
  注意,并非所有的手机和/或平板电脑都有直接的单声道或立体声麦克风或线路输入功能。一些支持耳机的耳机可以实现一个包含音频的3路插头。老式的粘接橡胶外壳和摇篮不是一个优雅的解决方案,但可以在手机或平板电脑作为设备的一部分时使用。
  值得注意的是,调制解调器的数据速率限制主要受携带信号的电话线的特性所限制。由于电话线路不再是限制因素,所以没有理由使用音频输出端口或连接到智能手机的专用硬件来实现高速调制解调器。这对于拥有高音频信道的智能手机来说尤其如此。

  红外线收发器
  一个可以利用框架的串行异步UART包结构的无线视线端口是IRDA。这些收发器是相对较小的、低成本的模块,可以放置在智能手机的附近,从115.2 Kbit/sec传输到4兆比特/秒的数据包,小到2.5毫米。
  尽管射频技术正在蚕食红外技术的远程控制,IR仍然是娱乐系统远程控制的主要领导者。这种高容量的使用使得这些部件的成本低且具有竞争力,并使它们成为连接智能手机和平板电脑的解决方案。
  考虑,例如,威世TFDU4301-TT1 115.2 Kb /秒低调的收发器相结合具有PIN光电二极管的红外发射器(图2)。与远程控制范围高达12米,全双工数据链可以从2.4 V和使用分离电源允许发射机和接收机使用不同的功率,独立开关,吸引不到1μA待机模式。
  Vishay TFDU4301-TT1 115.2 Kb/sec低姿态收发机的图像。

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  图2:冲洗或直角表面安装的红外收发模块提供了高容量制造的低成本效益,并且易于设计和实现。
  小型高速链路可以使用像Rohm RPM973-H11E2A这样的部件,支持更高速度的4兆比特/秒数据速率。也可以运行到2.4 V,这部分在空闲模式(1 mA)中消耗了更多的能量,但是包括完全的远程控制功能。这简化了警报和警报类型的传感器模块,因为一套已建立的代码可用来直接从盒子中使用。
  附加的技术是将大量的技术捆绑到这些低成本的收发模块中,这些模块被用于非常高的容量。调制器和解调器有助于辨别信号的噪声。但是,要注意,就像麦克风输入插孔一样,不是所有的手机或平板电脑都有IRDA,所以这是一种I/O技术,可以考虑如果你针对的是特定的智能手机或平板电脑,你可能想要OEM或支持。
  USB
  USB-port标准已被作为有线外设的通用互连介质。它的长度限制在几米以内,USB是理想的高速链路的小和紧凑的形式因素。然而,不同于它的通用名称,有几个不同的标准和专有的USB连接器。
  最广泛使用的USB是USB 2。x的峰值大约在480兆位/秒。例如,遗留支持意味着usb2.0仍然支持usb1.1 Mbit/sec速率,因此锁定一个所需的速率可以保证与未来的标准的可访问性。
  一些良好的自包含USB外围接口设备可以被利用来为现代手机创建紧凑的嵌入式附加组件。以Microchip的简单的14-pin MCP2221-I/SL为例。该接口直接从USB端获取电源,并提供本地的UART和I2C端口。这两种方法在大多数的微控制器中都是通用的,使得直接接口变得容易。请注意GPIO矩阵,包括A/D和D/A转换器(图3)。这使得该部分成为一个很好的解决方案,因为它包含了在一个普遍连接的介质中的通信和数据采集。
  单片机芯片USB接口示意图。

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  图3:一个单片机USB接口还包含了外部通信的通用UART和I2C接口。GPIO引脚可以是数字输入或输出,也可以是模拟。
  USB的一个有趣的优点是它提供了一种可桥式的单块方法,可以在其中对各种各样的罐头函数进行接口,比如以太网、ATA、SMBus和SPI。关于下一代智能手机是否需要实现USB 3的争论仍在继续。x或者如果它代表了太多的成本和复杂性问题。5 Gbit/sec的数据速率比2.0的480 Mbit/sec数据速率要快一个数量级,但是3.1 10 Gbit/sec的数据就在这个角落。

  不需要连接
  无线互连技术为分布式传感器阵列应用提供了最好的解决方案。许多良好的高速无线协议可以用来将数据从各种不同的位置传输到中央处理单元和通信枢纽。
  虽然智能手机和联网平板电脑可能内置3G和4G网络,但这并不是连接本地化传感器的方式。这些蜂窝网络在全球范围内运作相当广泛,国家和国际法律和标准可能禁止私人部署相互竞争的无线电波链路。然而,对于某些应用程序来说,这种特殊的一致性和许可可能不是问题;而且,如果利用全球蜂窝网络是你设计的一部分,像Lime Microsystem LMS7002M这样的蜂窝连接设备可以提供CDMA、GSM、HSPA、LTE、TD-SCDMA和WCDMA协议覆盖全球连接。
  对于大多数设计来说,mre的实用方法是利用广泛部署和低成本的无线协议,大多数智能手机和平板电脑都提供了直接的支持。使用单片无线收发芯片的优点是能够创建一个相当庞大的分布式传感器网络。低成本,无线路由器和交换机可以被部署,传感器信息可以来自很远的地方。
  像德州仪器CC3100R11MRGC这样受到良好支持的部件,是TI的SimpleLink家族的成员,它封装了2.4 GHz 16 Mbit/sec的Wi-Fi 802.11 b/g/n功能网络和一个内部ARM处理器。针对物联网(物联网),嵌入式堆栈处理8个同时TCP或UDP套接字和两个同步TLS和SSL套接字,为几乎所有传感器提供足够多的高速连接。然而,高帧率和高帧率的视频可能是一个问题,特别是如果它有一个扩展的调色板和红外敏感。
  大多数智能手机和平板电脑使用的另一种常见协议是蓝牙,尤其是蓝牙低能量。同样,由于遗留支持和双模式设备,低速模式和高速模式都可以利用。对于一个Mbit和以下的部分,像STMicroelectronics BLUENRGQTR这样的部分,该公司的BlueNRG家族成员,利用了蓝牙低能量模式的4.x版本。嵌入式ARM处理器具有完整的嵌入式协议栈,提供了完整的链路控制和主机安全(图4)。此外,这部分可以在绘制10 mA峰值时充当主人或奴隶的角色。
  STMicroelectronics专用通信周边芯片示意图。
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  图4:专用通信外围芯片实现了与电源管理、安全、I/O和时间同步的射频收发器,使这些部件成为低功耗的理想解决方案,并将传感器阵列与智能手机连接。
  当高速连接到要求更高的传感器时,需要54兆比特/秒的速度,模块化的EPCOS (TDK)模块是值得考虑的。B30931D7020Y918以1.8伏特的速度运行,提供了一个UART输出,便于嵌入式接口。在发射过程中,它最多可达65 mA,而在发射时最多可达345 mA。如果54兆比特/秒的速度让这个单位更快地入睡,整体的能量可能会更低。
  总的来说,工程师应该注意到,打开的套接字的数量或被拴的设备的数量可能会对Wi-Fi和蓝牙都有限制,所以在提交之前要验证你的拓扑约束。
  可以使用的其他接口是可以用来传输高速数据的视频流(如果您不关心如何影响显示)。显示内存可以用来存储HDMI端口的数据块,例如,重复出现。虽然这可能是一种新颖的想法,对于高速增长的输出数据,这对大多数人来说是不现实的。
  正如我们在本文中所演示的,对于大多数应用程序来说,在现代智能手机和平板上的插件和无线端口都是足够灵活的,并且能够很好地处理任何可能在不久的将来出现的敏感问题。所以,选择你的科技,去吧。
高球漫步
Lv4
太平洋舰队中尉 贡献364,距离下一级还需336贡献
2018-02-25 04:30 只看该作者
沙发
[路过][路过][路过]
vv0731
Lv9
太平洋舰队准将 贡献2558,距离下一级还需442贡献
2018-02-25 06:11 只看该作者
板凳
我来看看。[路过][路过][路过][路过]
Lazybones
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太平洋舰队中尉 贡献515,距离下一级还需185贡献
2018-02-25 06:42 只看该作者
地板
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氢山
Lv4
太平洋舰队中尉 贡献551,距离下一级还需149贡献
2018-02-25 08:26 只看该作者
地下室
??????
yang
Lv4
太平洋舰队中尉 贡献552,距离下一级还需148贡献
2018-02-25 09:00 只看该作者
6楼
不懂不懂看不懂啊!???
高大上
Lv5
太平洋舰队上尉 贡献838,距离下一级还需262贡献
2018-02-25 09:39 只看该作者
7楼
这个太专业了,多少人看不懂
系统管理员
该楼层已被屏蔽 | 为什么
dacs6
Lv4
太平洋舰队中尉 贡献547,距离下一级还需153贡献
2018-02-25 12:50 只看该作者
9楼
……,,,,,
唔耀前
Lv5
太平洋舰队上尉 贡献894,距离下一级还需206贡献
2018-02-25 13:18 只看该作者
10楼
签到。。。。。。。。。

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