集成电路芯片的原理及其应用
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3843芯片工作原理3843芯片是一种广泛应用于电源管理和电流控制领域的集成电路芯片。
它具有高性能和可靠性,广泛应用于交流电源、电机驱动、LED照明等领域。
本文将从芯片的工作原理、应用领域和优势等方面进行介绍。
一、工作原理3843芯片是一种基于PWM技术的控制芯片,它通过对输入信号进行采样和比较,通过调整输出信号的占空比来实现对电源或电机的控制。
其工作原理可以简单描述为以下几个步骤:1. 输入信号采样:3843芯片通过内部的比较器对输入信号进行采样,获取输入信号的幅值和频率等信息。
2. 比较运算:芯片将采样得到的输入信号与内部参考信号进行比较,得到一个比较结果。
3. 控制信号输出:根据比较结果,芯片通过内部的控制逻辑生成一个PWM信号,控制输出信号的占空比。
4. 输出信号调整:芯片通过调整PWM信号的占空比来控制输出信号的幅值和频率,从而实现对电源或电机的控制。
二、应用领域3843芯片广泛应用于电源管理和电流控制领域,特别适用于交流电源、电机驱动和LED照明等应用。
具体的应用领域包括:1. 交流电源:3843芯片可以通过控制PWM信号的占空比来实现对交流电源输出电压的调节,从而实现电源电压的稳定和调节。
2. 电机驱动:3843芯片可以通过控制PWM信号的占空比来控制电机的转速和转向,广泛应用于电机驱动系统中。
3. LED照明:3843芯片可以通过控制PWM信号的占空比来控制LED的亮度和颜色,实现LED照明的调光和调色功能。
三、优势3843芯片具有以下优势,使其成为电源管理和电流控制领域的首选芯片之一:1. 高性能:3843芯片采用先进的PWM技术,具有高精度和快速响应的特点,可以实现精确的控制和调节。
2. 高可靠性:3843芯片采用高品质的材料和先进的制造工艺,具有良好的稳定性和可靠性,可以在恶劣环境下稳定工作。
3. 灵活性:3843芯片具有丰富的控制和调节功能,可以灵活应用于不同的应用场景,满足不同的需求。
芯片的作用原理及应用芯片的定义芯片是一种集成电路,由许多微小的电子组件(如晶体管、电容器、电阻器等)以及相应的电路连接组成。
它通常是由硅片或其他半导体材料制成,具有承载电子元器件和实现电路功能的作用。
芯片的作用原理芯片的作用原理是基于电子器件的特性,通过在芯片上集成多个电子组件来实现相应的电路功能。
以下是芯片的工作原理的核心内容:1.集成电路的制造工艺:–硅片制备:硅片是芯片的基础材料,通常通过将高纯度的硅熔融并从熔融硅中拉制出硅片。
–扩散与掺杂:通过扩散和掺杂工艺,在硅片上形成导电区域和绝缘区域,实现电子元器件的制造。
–电路连线:通过金属线或多层金属线路,在芯片上实现电子组件之间的电连接。
2.电子组件的集成:–晶体管:芯片中最常见的电子组件,用于放大和控制电流。
–电容器:用于存储电荷。
–电阻器:用于阻碍电流流动。
3.逻辑门电路:–逻辑门是芯片中常见的电路,实现不同的逻辑功能(如与门、或门、非门等)。
–不同的逻辑门通过组合和连接,可以实现更复杂的逻辑运算和控制功能。
芯片的应用芯片作为集成电路,广泛应用于各个领域,主要包括以下几个方面的应用:1.计算机和信息技术:–中央处理器(CPU):芯片作为CPU的核心部件,实现计算机的运算和控制功能。
–存储芯片:用于存储电子信息,如内存芯片、闪存芯片等。
–显卡芯片:用于图形处理和显示。
2.通信和无线技术:–手机芯片:用于实现手机的通信功能,如基带芯片、射频芯片等。
–网络芯片:用于实现网络设备的通信功能,如交换机芯片、路由器芯片等。
–无线电频率芯片:用于无线电通信系统的信号处理和调制解调。
3.消费电子产品:–数码相机芯片:用于图像处理和存储。
–LCD驱动芯片:用于液晶显示屏的控制。
–音频处理芯片:用于音频信号的处理和放大。
4.汽车电子:–车载控制芯片:用于汽车控制系统的运算和控制。
–汽车娱乐系统芯片:用于音视频处理和多媒体功能的实现。
–汽车导航芯片:用于导航功能的实现。
集成电路原理集成电路(Integrated Circuit,简称IC)是一种将晶体管、电阻、电容等元器件,按照一定的电路功能要求,并采用硅片(或其他材料)作为基底集成在一起的微型电子器件。
它的问世彻底改变了电子器件的制造方式,大大提高了电子产品的性能和可靠性。
本文将介绍集成电路的原理及其在现代电子技术中的应用。
一、集成电路的原理1. 半导体材料的特性集成电路中常使用的材料是半导体材料,如硅。
半导体材料的特性是其电导能力介于导体和绝缘体之间。
通过控制半导体材料中杂质的类型和浓度,可以改变其导电性。
当半导体材料中的杂质浓度较高时,形成N型半导体;当杂质浓度较低时,形成P型半导体。
2. PN结的特性将N型半导体和P型半导体相接触形成PN结。
PN结具有整流作用,即在正向偏置电压下形成导通,而在反向偏置电压下形成截止。
这种特性使得PN结成为集成电路中的基本元件。
3. 晶体管的原理晶体管是集成电路中最基本的元件之一。
晶体管分为三种类型:NPN型,PNP型和场效应晶体管。
晶体管的工作原理是通过控制局部区域的电流来调节整个器件的电流。
当基极电流加大时,集控制电极的能量也增加,从而放大输出信号。
4. 逻辑门的设计逻辑门是集成电路中常见的逻辑运算单元,常用的逻辑门有与门、或门、非门等。
逻辑门的设计可以通过将多个晶体管按照一定的连接方式组合而成。
通过逻辑门的组合,可以实现多种复杂的逻辑运算。
二、集成电路在电子技术中的应用1. 数字电路集成电路广泛应用于数字电路领域,如计算机、移动通信等。
数字电路的特点是信号只具有两种状态:高电平和低电平。
集成电路通过逻辑门的设计和组合,可以实现数字信号的处理、存储和传输等功能,从而实现各种计算和通信任务。
2. 模拟电路除了数字电路,集成电路还应用于模拟电路领域。
模拟电路主要处理连续变化的信号。
通过集成电路中的放大器、滤波器等模块,可以实现模拟信号的放大、滤波、调制和解调等功能。
模拟电路广泛应用于音频设备、无线电通信等领域。
什么是芯片的原理和应用1. 芯片的概念和定义芯片是指由硅等材料制成的微小电子元器件,通常用于集成电路。
芯片具有高度集成和微小尺寸的特点,可用于各种电子设备中,如计算机、智能手机、电视等。
2. 芯片的原理芯片的原理是基于半导体材料的电子特性。
半导体材料的电子自由度介于导体和绝缘体之间,可以在外加电场或外加光照下改变其导电性质。
芯片利用半导体材料的导电性质和控制门电压的方式,实现不同的电子功能。
3. 芯片的组成部分3.1 表面元件•电阻器:用于限制电流,调节电阻值。
•电容器:用于储存电荷,调节电容值。
•电感器:用于储存磁场能量,影响电流的变化。
•二极管:用于电流的单向导通。
•三极管:用于电流的放大和控制。
3.2 接口电路•数字接口电路:用于数码信号的传输和转换。
•模拟接口电路:用于模拟信号的传输和转换。
•通信接口电路:用于与外部设备进行通信。
3.3 控制电路•时钟电路:用于控制芯片内部步进运行。
•存储电路:用于存储信息的暂存和恢复。
•编码解码电路:用于数据的编解码和压缩。
3.4 处理电路•运算电路:用于数学和逻辑运算。
•存储电路:用于存储数据和程序。
•控制电路:用于控制计算机系统的运行和处理。
4. 芯片的应用领域4.1 电子设备•计算机:芯片是计算机的核心,控制和运行各个部件。
•智能手机:芯片实现了手机的各种功能,如通信、图像处理等。
•平板电脑:芯片实现了平板电脑的高性能计算和娱乐功能。
•数码相机:芯片将光学信号转换为数字信号,实现图像的捕捉和处理。
4.2 嵌入式系统•汽车电子:芯片用于汽车的发动机控制、驾驶辅助等功能。
•智能家居:芯片实现了家庭设备的智能化和自动化控制。
•工业控制:芯片用于工厂自动化控制和生产过程监控。
•医疗设备:芯片用于医疗设备的监测和诊断。
4.3 通信系统•移动通信:芯片实现了移动通信技术的数据处理和信号传输。
•无线网络:芯片用于无线网络设备的数据传输和处理。
•卫星通信:芯片实现了卫星通信系统的接收和发送功能。
芯片内部的作用及原理
芯片,也称为集成电路芯片,是现代电子技术中最重要的一种器件。
它将多个电子元件(例如晶体管、电容器、电阻器等)集成在一块硅基底上,从而实现电子电路的功能。
芯片内部具有以下作用和原理:
1. 信号处理和控制:芯片内部包含大量的逻辑门、寄存器和时钟电路等,可以实现数字信号的处理和控制功能。
例如,可以实现数字信号的运算、逻辑判断、状态转换等操作。
2. 存储功能:芯片内部包含存储单元,例如存储器单元、寄存器和缓存等。
这些存储单元可以用于存储数据、指令和程序等信息,在计算机和其他电子设备中起到重要的作用。
3. 信号转换和放大:芯片内部包含模拟电路,可以将输入的模拟信号转换为数字信号,然后进行处理。
同时,芯片内部还包含放大电路,可以对信号进行放大,以便于后续处理或输出。
4. 时序控制:芯片内部包含时钟电路,可以提供稳定的时钟信号,用于同步系统中各个电路的工作。
时钟信号可以控制芯片内部的操作顺序和时序,确保系统的正常运行。
5. 通信功能:芯片内部可以实现多种通信接口,例如UART、SPI、I2C等,用
于与外部设备的通信。
通过这些接口,芯片可以接收和发送数据,实现与其他设备的数据交换和通信。
总之,芯片内部的作用是实现电子电路的功能,通过不同的元件和电路结构,实现信号处理、控制、存储、转换、放大和通信等功能。
这些功能的实现依赖于芯片设计、制造和集成技术的不断发展和创新。
芯片的逻辑原理及应用1. 什么是芯片芯片,又称集成电路芯片,是在单一的半导体晶片上集成了多个电子器件的微型电路。
它是现代电子技术的基础,广泛应用于各个领域,包括电信、计算机、消费电子、汽车等。
2. 芯片的逻辑原理芯片的逻辑原理主要是基于数字逻辑电路。
数字逻辑电路采用逻辑字节作为信息的表示方式,在芯片中通过晶体管、触发器等元件组成逻辑门电路来实现。
常见的逻辑门电路包括与门、或门、非门、与非门、或非门、异或门等。
芯片的逻辑原理是基于这些逻辑门电路的组合实现的。
通过将不同的逻辑门电路按照一定的方式连接起来,可以实现不同的逻辑功能,例如加法器、减法器、比较器、计数器等。
这些逻辑功能的实现是通过逻辑门电路中的输入信号经过处理后得到的输出信号来实现的。
3. 芯片的应用芯片的应用非常广泛,几乎涵盖了所有电子领域。
下面列举几个常见的芯片应用领域:3.1 通信领域在通信领域中,芯片主要用于实现调制解调器、路由器、交换机等设备。
这些设备通过芯片中的逻辑电路来处理和传输信号,实现数据的传输和通信功能。
3.2 计算机领域在计算机领域中,芯片是计算机的核心组成部分。
芯片中的逻辑电路实现了处理器、存储器、总线等重要组件的功能。
计算机的运算、存储以及数据传输等都依赖于芯片的逻辑原理。
3.3 消费电子领域在消费电子领域中,芯片广泛应用于手机、平板电脑、电视、相机等设备中。
这些设备中的各种功能模块,如处理器、传感器、显示屏等都通过芯片来实现。
3.4 汽车领域在汽车领域中,芯片被用于实现各种自动化和智能化功能。
例如,通过芯片实现的电子控制单元(ECU)可以监控汽车的各种参数,并根据这些参数来控制发动机、刹车系统、驻车系统等。
4. 芯片的发展趋势随着科技的不断进步,芯片技术也在不断发展。
芯片的发展趋势主要体现在以下几个方面:4.1 小型化芯片的发展趋势是朝着更小型化的方向发展。
随着制造工艺的进步,芯片上的元器件越来越小,功耗越来越低,性能越来越强大。
chip的基本原理和应用1. 概述芯片(chip),又称集成电路(Integrated Circuit,IC),是电子器件的一种,它将许多不同的电子器件(如晶体管、电容、电阻器等)集成在一个小小的硅片上。
芯片的制造过程通常经历布图设计、光刻曝光、化学蚀刻、金属薄膜镀覆和热处理等多个步骤。
2. 芯片的基本原理芯片的基本原理主要涉及电子器件的集成和电路的设计。
电子器件的集成通过将晶体管、电容、电阻器等组合在一起,形成具有特定功能的电路,以完成特定的任务。
芯片的设计是为了实现特定的功能需求,包括模拟电路、数字电路和混合电路等多种类型。
3. 芯片的应用芯片作为现代电子设备的核心部件,广泛应用于各个领域,如信息技术、通信、汽车、医疗、工业控制等。
下面列举了几个常见的芯片应用:3.1 信息技术领域•中央处理器(CPU):是电脑的核心处理单元,负责执行各种计算任务。
•内存芯片:用于存储计算机运行时所需的临时数据和指令。
•图形处理器(GPU):负责图像渲染和处理,广泛应用于游戏、多媒体和工程绘图等领域。
3.2 通信领域•无线通信芯片:包括蓝牙芯片、Wi-Fi芯片和移动通信芯片等,用于实现无线通信功能。
•基带处理芯片:负责对数字信号进行解码和解调,实现数据传输和接收。
3.3 汽车领域•汽车控制单元(ECU):将各个汽车系统进行集成和控制,如发动机控制单元、制动系统控制单元等。
•驾驶辅助芯片:用于实现车辆导航、自动驾驶等功能。
3.4 医疗领域•医疗设备芯片:如心脏起博器芯片、血糖仪芯片等,用于监测和诊断医疗设备的工作状态和数据。
3.5 工业控制领域•工业自动化芯片:用于控制和监测工业设备,实现自动化生产和过程控制。
4. 芯片的未来发展趋势随着科技的不断发展,芯片技术也在不断创新和进步。
未来芯片的发展趋势主要体现在以下几个方面:4.1 更小更强大芯片的集成度将会进一步提高,器件尺寸将更小,而性能将更加强大。
4.2 低功耗和能源高效未来的芯片将更加注重功耗的控制和能源的高效利用,以降低设备的能耗和延长电池寿命。
芯片的运作原理及应用1. 芯片的定义芯片是一种集成电路板,其主要由半导体材料制成,用于存储、处理和传输电信号。
芯片内部包含了许多微小的电子元件,如晶体管、电阻器和电容器等。
2. 芯片的运作原理芯片的运作原理主要基于半导体材料的特性。
半导体是介于导体和绝缘体之间的一种材料,其导电性能可以通过施加外部电场或控制电子的浓度来改变。
芯片中的晶体管是实现这种控制的主要元件。
晶体管有三个不同的区域:发射区、基区和集电区。
通过在基区施加电压,可以控制从发射区到集电区的电流。
通过控制晶体管的开关状态,芯片可以实现不同的功能。
例如,当晶体管处于导通状态时,电流可以流过芯片的特定路径,实现信号的传输和处理。
3. 芯片的应用芯片在现代电子设备中得到了广泛的应用。
以下是一些常见的应用领域:3.1 通信芯片在通信设备中起到了重要的作用。
例如,手机中的芯片用于处理和传输语音和数据信号。
无线网络设备中的芯片用于实现无线通信。
芯片的高集成度和低功耗使得通信设备更加小型化和高效。
3.2 计算机计算机中的芯片用于执行和控制各种计算任务。
中央处理器(CPU)芯片是计算机的核心,负责执行指令和处理数据。
图形处理器(GPU)芯片用于处理图形和影像数据。
存储器芯片用于存储数据和程序。
3.3 汽车芯片在汽车领域的应用不断增加。
芯片用于汽车引擎管理系统、车载娱乐系统和车载导航系统等。
通过使用芯片,汽车可以实现更高的安全性、更低的能耗和更好的驾驶体验。
3.4 物联网物联网是近年来兴起的新兴领域,芯片在其中起到了关键的作用。
物联网设备中的芯片用于传感数据、通信和控制。
例如,智能家居设备、智能穿戴设备和智能城市中的传感器等。
3.5 医疗芯片在医疗领域的应用也越来越广泛。
芯片用于医疗设备的控制和数据处理,如心脏起搏器、血压监测器和糖尿病监测仪等。
芯片的高可靠性和精确性对于医疗设备至关重要。
4. 结论芯片作为现代电子设备的核心部件,起到了存储、处理和传输电信号的关键作用。
hs0810芯片原理
HS0810芯片是一种高性能的集成电路芯片,它具有独特的工作原理和功能。
本文将详细介绍HS0810芯片的原理以及它在现代科技中的应用。
HS0810芯片采用了先进的半导体技术,具有强大的处理能力和高度集成的特点。
它内部包含了多个功能模块,如中央处理器、内存、输入输出接口等,这些模块相互协作,实现了芯片的各种功能。
HS0810芯片的工作原理可以简单地概括为输入、处理和输出三个步骤。
首先,外部设备通过输入接口将数据传输到芯片内部。
芯片内部的中央处理器接收到输入数据后,会根据预设的程序进行处理。
在处理过程中,中央处理器可以执行各种指令和算法,以实现不同的功能。
处理完成后,芯片将结果通过输出接口传输给外部设备或其他芯片,完成整个数据处理过程。
HS0810芯片广泛应用于各个领域,特别是在智能手机、电脑、网络设备等电子产品中。
它的高性能和低功耗使得电子设备更加高效和节能。
同时,HS0810芯片还具有较强的安全性能,可以有效保护用户的隐私和数据安全。
除了电子产品,HS0810芯片还被广泛应用于工业控制、医疗设备、交通系统等领域。
它的高可靠性和稳定性使得这些设备更加安全可靠,为人们的生活提供了更多便利和安全保障。
HS0810芯片是一种高性能的集成电路芯片,它通过输入、处理和输出三个步骤实现数据的处理和传输。
它在电子产品和其他领域中的广泛应用,为人们的生活带来了更多便利和安全。
HS0810芯片的发展将进一步推动科技的进步,为人类创造更美好的未来。
芯片的应用原理图解大全什么是芯片?芯片,也称集成电路芯片(Integrated Circuit Chip),是一种集成多个电子元器件的微小硅片。
它由多个晶体管、电容、电阻等元器件组成,通过不同的逻辑电路和电气连接,实现特定的功能。
芯片通常被广泛应用于计算机、电子设备、通信设备等各种领域。
在今天的文件中,我们将深入了解芯片的应用原理,并通过图解的方式进行说明。
1. 芯片的分类根据芯片的应用领域和功能,芯片可以分为以下几个主要类型:•处理器芯片:主要用于计算机和电子设备中的中央处理器,负责处理计算和控制操作。
•存储芯片:主要用于存储数据,包括RAM(随机访问存储器)、ROM(只读存储器)和闪存等。
•传感器芯片:主要用于感知环境和收集数据,例如温度传感器、压力传感器等。
•通信芯片:主要用于无线通信和有线通信,包括WiFi芯片、蓝牙芯片、以太网芯片等。
2. 芯片的工作原理芯片的工作原理可以分为以下几个关键步骤:1.电子元器件集成:芯片的制造过程中,通过光刻技术将各种电子元器件(晶体管、电容、电阻等)集成到芯片表面。
2.电路设计:根据芯片的功能需求,设计相应的逻辑电路,并将其布局在芯片的制造层次中。
3.电气连接:通过金属线缝合对芯片的各个电子元器件进行连接,形成复杂的电路结构。
4.控制信号传递:通过控制信号(输入信号)的传递,激活芯片内部的逻辑电路,使其按照设计要求进行计算和控制操作。
5.输出结果:根据芯片内部的计算和控制操作,产生相应的输出结果(输出信号)。
3. 芯片应用示意图下面是几个常见芯片的示意图和应用原理的简单解释:3.1 处理器芯片示意图处理器芯片是计算机和电子设备中的核心,负责执行指令、数据处理和控制操作。
下图是一个处理器芯片的示意图:处理器芯片示意图处理器芯片示意图•控制单元:负责指令的解析和控制操作的执行。
•运算单元:负责数学运算和逻辑运算。
•缓存:存储指令和数据,提供快速的访问速度。
3.2 存储芯片示意图存储芯片负责存储数据,包括RAM(随机访问存储器)、ROM(只读存储器)和闪存等。
集成电路芯片的原理及其应用摘要:基于分组网络的电路仿真服务在分组网络上提供了一种传输传统电路交换业务的方法,对于现代网络融合具有重要意义。
为了实现分组网络中的E1信号传送,提出一种分组电路仿真处理芯片的实现方案,并完成了芯片设计及应用试验。
芯片实施协议符合IETF(internet engineeringtask force)PWE3(pseudo wire emulation edge-to-edge)工作组的相关建议草案,芯片内部集成全数字自适应时钟提取算法和服务恢复策略。
目前基于该芯片方案的验证系统已经通过了10~100Mb以太网和802.11a无线网络的环境测试。
结果表明:该实现方案能够有效抑制分组网络传输抖动和传输误码导致的服务失效,可以应用于多种网络环境。
当前数据业务已经逐渐超过了传统的时分复用(time division multiplexing,TDM)业务,在网络中占据了主导地位;数据分组传送技术也已经取代电路交换技术成为建设下一代网络的主要技术方案。
分组电路仿真提供了一种可行的网络融合和过渡方案,它可以在分组交换网上透明传输具有恒定速率的TDM数据流,利用分组交换网来提供传统的时分复用业务。
CESoP技术的标准化工作已经在多个标准化组织中进行。
其中,IETF制定的边缘到边缘的伪线仿真技术得到了较为广泛的应用。
目前,RAD公司已经开发出IPmux系列电路仿真设备;Zarlink公司已经开发出了分组电路仿真业务处理器芯片。
本文提出一种CESoP芯片实现方案,其处理协议符合IETF PWE3工作组关于CESoPSN(circuitemulation setvice overpacket:switched networks)的建议草案,相比其他芯片具有以下优点:内部集成自适应定时恢复算法,无须外部处理器干预;采用全数字的恢复算法,可以方便地实现系统集成;片内实现基于差错掩蔽的服务恢复策略,可以有效地抑制由于数据分组丢失造成的TDM设备故障;采用片外SDRAM(synchrono-us dynamic randomaccess memory)存储器可以实现最多256 ms的抖动抑制时间。
1. 芯片方案结构芯片主要由以太网媒体访问控制单元、协议处理单元、队列管理单元、队列仲裁单元、时隙分配单元、时隙提取单元、共享存储管理单元、SDRAM控制单元、E1处理单元、E1接口单元以及微处理器接口单元等构成,1)上行TDM数据流。
由E1接口至MII(media independentinterface)接口,来自E1接口的TDM数据进行线路解码,通过E1处理单元完成数据定帧和时钟提取,再通过时隙提取单元取出需要传送的有效时隙和信令,并通过共享存储管理单元保存到外部存储器中,队列仲裁单元根据E1队列优先级通过共享存储管理单元从外部存储器中读出相应的E1数据并将其发送到协议处理单元,其根据设定的协议格式将TDM数据封装到以太网数据帧中,数据帧通过以太网媒体访问控制(media access control,MAC)处理单元最终被发送到以太网MII接口。
下行TDM数据流,由MII接口至E1接口,到达目的地的以太网数据帧经过MAC处理单元和协议处理单元处理,提取出有效的E1数据分组并将其通过共享存储管理单元保存到外部存储器中,队列管理单元对接收到的El数据分组进行缓存管理、重排序、抖动平滑、差错掩蔽等处理,时隙分配单元根据输出E1接口的情况,通过共享存储管理单元从外部存储器中读出相应的E1数据,重新生成E1数据帧,然后发送到E1处理单元进行时钟恢复和编码处理,最后形成标准格式的E1数据帧发送到E1接口。
上行MCU数据流,由MCU接口至MII接口,外部微处理器通过MCU接口将控制数据分组写入芯片外部的存储器,当上行TDM数据流发送空闲时,队列仲裁单元通过共享存储管理单元将控制数据分组从外部存储器读入,控制分组经过协议处理单元和MAC单元进行封装,最后发送到MII接口。
下行MCU数据流,由MII接口至MCU接口,首先到达目的地的以太网数据帧经过MAC 处理单元和协议处理单元处理,根据设定的过滤条件提取出控制分组并将其通过共享存储管理单元保存到外部存储器中,外部微处理器在适当的时候将控制分组读出。
2 芯片实现关键技术2.1 定时恢复技术目前针对时钟恢复问题,已经提出了多种算法。
在芯片设计中,实现了一种基于统计预测的全数字定时恢复方案,并在实际测试中取得了良好的性能。
该方案将整个定时恢复过程分为3个子过程:定时预测、缓冲区调整和时钟合成。
定时预测过程通过观测TDM数据分组的到达间隔信息,估算发送定时。
令Tr(k)为接收到的第k个数据分组和第k-1个数据分组之间的到达间隔;发送端数据分组间隔具有固定值Tp;令J(k)为接收到的第k和k-1个数据分组之间的噪声间隔。
那么可以通过观测Tr(k)得到关于Tp的无偏估计。
数据分组的传输抖动具有随机性,如果直接采用观测值估算发送定时将导致很大的误差。
观测到的间隔值首先通过预滤波处理,去除噪声间隔的高频分量。
采用移动平均窗口算法完成预滤波处理,令Trf(k)表示通过滤波的间隔预测值。
其中M代表移动平均窗口的宽度。
可见,如果M越大,则滤波效果越好,但是存储量和计算量越大。
由于接收端已知TDM数据流的发送标称频率Fn和分组内封装的TDM净荷长度L,并且TDM数据流的实际频率值Fs处于范围(Fn-δ,Fn+δ)之内,根据此先验信息对预测值进行限幅处理。
一般的时钟合成方法采用基于VCO/PLL等模拟元件的方案,不利于整个系统集成在单片芯片中。
在设计中,实现了一种全数字的时钟合成方案,从高速参考时钟中扣除一定比率的时钟脉冲,然后分频得到最终的合成时钟。
该时钟可以直接用于TDM业务接口,不需要额外的平滑和去抖动处理。
取高频参考时钟Fh,其满足如下条件: 根据ρ,在Fh中均匀的扣除脉冲,即可以得到合成时钟的N倍频,如图2所示。
在理想条件下,时钟合成引入的抖动小于等于l/N脉冲宽度。
由于数据分组网的统计特性和传输误码,到达接收端的数据分组存在乱序、重复接收、丢包等问题,必须在接收端缓冲区中保持一定量的数据,以便进行数据分组的乱序重组、抖动抑制等处理。
较大的数据分组缓存可以更加有利于抑制延时和抖动造成的数据丢失,但是也将增大整个系统的处理延时。
在设计中,采用动态缓冲区调整策略,在系统设定的最大抖动抑制时间条件下,实时统计到达数据分组的抖动特性,动态调整缓冲数据量,以达到最小的系统延时。
设定芯片最大缓存深度D,芯片内部的队列管理模块统计在一个统计周期内的缓存队列最大、最小和统计平均深度(Hmax、Hmin和Hsa),然后计算得到缓存队列的理想深度Hp和频率调整因子R。
其中A为频率调整幅度。
频率调整因子R送到时钟合成模块,对输出频率进行微调,R为正值代表频率增加,否则频率减小。
从式(10)或(11)可以看到:如果Hp在系统设定的缓存容量范围内,频率调整因子R促使Hmin趋近于0;如果Hp已经超出设定范围,频率调整因子R促使当前Hsa值向缓存中部移动,最大可能地减小数据分组丢失。
2.2 服务恢复策略CESoPSN协议通过UDP协议传送TDM数据分组,发生数据分组丢失是不可避免的。
数据分组丢失将导致最终恢复的TDM码流出现大量的突发误码,导致TDM设备出现同步丢失告警,甚至连接丢失。
在一定分组丢失率的环境下,CESoP线路性能将不能满足接收端TDM 设备的要求,传输链路将不可用,因此,必须实施一定的服务恢复策略,以保证TDM数据分组中的结构信息。
在设计中,通过在发送端选择特定的数据分组封装方案,加强相邻数据分组内部关键时隙的相关性,在接收端根据相邻数据分组信息预测丢失的信息,取代丢失分组,保证TDM关键时隙结构保持一定程度的完整性。
采用这种服务恢复策略不仅可以有效地克服由于数据分组丢失造成的服务失效,而且可以改善语音传输质量。
在应用测试中,将系统连接到PCM语音设备,取得了很好的性能。
3 芯片设计和测试结果采用Altera公司的可编程器件EPlCl2实现了芯片验证原型,并开发了应用环境试验设备,分别在10~100Mb以太网环境和802.11a无线网络环境进行了系统性能测试,测试环境没有其他的业务流量。
测试采用级联环回测试,即设备A的所有TDM接口配置为远端环回模式;设备B的TDM接口1发送端和接口4接收端分别与测试仪的发送和接收端相连,设备B的TDM接口1接收端与接口2发送端相连,接口2接收端与接口3发送相连,接口3接收端与接口4发送端相连。
在802.11a无线网络环境下,测试了3路级联的情况,因为当使用4路级联时,系统出现大量误码,说明802.11a无线链路带宽已经不能满足4路双向E1数据流的CESoP传输需求。
在测试中,采用HP37717A PDH/SDH测试仪作数据的产生和检测设备,TDM数据流性能指标与相关标准的比较见表1。
其中单元间隔(unit interval,UI)是衡量抖动的常用单位,表示1 bit数据的周期。
从测试结果可以看出:10/100M以太网具有较为理想的网络环境,数据分组传输抖动较小,最后的抖动指标主要来源于时钟合成模块的系统抖动;802.11a无线网络带宽已经不能满足4路CESoP的数据传输,数据分组具有较大的传输延时和抖动,测试得到的抖动指标主要依赖于网络环境。
4 芯片典型应用在骨干分组网环境中,CESoP系统可以提供透明的TDM传输链路,实现TDM设备之间的互联,避免网络重复建设和提供备用链路。
由于CESoP技术基于TCP/IP中的UDP协议,因此,骨干网可以基于多种网络技术,例如万兆以太网、MSTP(multi-setvice transport platform)等。
采用CESoP技术可以在基于分组的接入网络上支持传统的TDM业务。
CESoP芯片集成优先级队列管理和QoS(quality of service)机制,能够保证语音等实时业务的传输质量。
将数据业务和TDM业务集成到统一的以太网传输平台,可以有效地降低宽带接入的成本和复杂度。
CESoP技术与无线技术相结合,能够提供多种灵活的应用。
将CESoP技术应用于无线局域网环境,可以实现一个具有语音、数据等多种业务通信能力的综合网络。
在某些特殊环境下,例如地理位置不利于架设有线链路,或者需要临时快速构建区域网络等,采用CESoP技术和无线局域网技术相结合的网络具有突出的优势。
5 结论网络融合是现代网络的发展方向,本文提出的基于分组网络的电路仿真处理专用芯片方案,可以有效地实现基于El的电信业务在分组网络中的传输,为TDM网络和分组网络的融合提供了一条可行的技术方案。