第四周铁人战队学习总结

TC264的RAM分配

RAM的具体分配

CPU0

• 有16KB的程序RAM（cpu0_psram）
• 72KB的数据RAM（cpu0_dsram）
• 还有8KB的程序缓存。

CPU1

• 有32KB程序RAM（cpu1_psram）
• 120KB数据RAM（cpu1_dsram）
• 16KB程序缓存，还有8KB数据缓存。

可以由用户支配的RAM主要有程序RAM和数据RAM。

程序RAM

是用来存放代码的，代码存放在RAM中比存放在flash（Flash memory）中优势在于读取指令的速度快，实际上当flash中的代码小于缓存大小，他们之家基本没有什么性能差异。如果在flash中周期执行的代码大小超过了程序缓存大小的时候，运算速度会明显下降，这个时候我们就可以选择将部分代码放入RAM中执行，可以明显提高运算速度。

数据RAM

是用来存放变量的，每个CPU都有自己的RAM，CPU可以访问自己的RAM也可以访问其他CPU的RAM，那么就有童鞋会问了，那么干嘛要区分你的还是我的，原因是因为跨核访问是要增加访问延迟的，例如CPU1去访问CPU0的RAM的行为就叫做跨核访问。CPU访问自己的RAM是没有延迟的，因此推荐大家使用方式为CPU都访问自己的RAM以获得最大性能。

实际操作

程序RAM

//使用#pragma section all "cpu0_psram" 和 #pragma section all restore可以将函数加载到cpu0_psram      

 #pragma section all "cpu0_psram"
void delay_tset(void)   //将函数加载到cpu0_psram区域内执行  
{  
   int i;  
i = 999;  
while(i--);  
 }  
 #pragma section all restore 
 //如果将cpu0_psram改为cpu1_psram  则函数加载到cpu1_psram区域内
   
//我们建议程序由哪个CPU执行，则将函数加载到在哪个区域内，默认不指定的情况下，程序都是从flash加载并执行。
  
//通常我们都不需要将函数放在RAM运行，一般在周期执行的程序大小超过了cache后，会出现程序执行速度降低，这个时候我们就可以将部分代码放入RAM执行，可以提高运算速度。  

数据RAM

是用来存放变量的

//使用#pragma section all "cpu0_dsram" 和 #pragma section all restore可以将变量放在cpu0_dsram  

//我们只需要将变量定义放在上面两句话中间即可，使用示例如下 
 
#pragma section all "cpu0_dsram"  
uint8 test_arry[5]; //将变量放在cpu0_dsram区域内  
#pragma section all restore

/*如果将cpu0_dsram改为cpu1_dsram  则变量放在cpu1_dsram区域内，我们建议程序由哪个CPU执行，则将所使用的变量放置在哪个区域内，默认不指定的情况下变量被放置在cpu1_dsram区域 */ 

《智能车制作》阅读总结

第一章 电子元件与电源

选择元器件型号

如何根据设计好的参数选择一个未知的元件

• 首先要了解所需的元件主要有哪些生产商，例如，需要选择一款满足一定设计要求的MOSFET 。通过查询得知，该类产品比较著名的生产厂家有Fairchild 、IR 、Vishay 等。可进入其中一家的官网。因为是外国厂家．网页一般是英文的，有些网页也有中文．但是汉化不会很彻底。
• 在网页中找到产品选项，在里 面寻找自己需要的产品的分类。经过一层层的分类，最后会进入一个筛选表格．在这里 ，该类产品的所有型号和参数被全部排列出来，每列参数顶部有按钮、复选框或者滑块，可以根据要求对参数进行筛选与排序，最终确定几个符合要求的 型号。
• 确定几个型号后．还要排除冷门型号，所谓冷门型号就是指市面上不常见的产品。淘宝网给了我们很好的参考平台，进入淘宝网，依次输入型号查询。
• 冷门产品一般有以下特征：
• 1.卖家很少，而且销址也非常少。
• 2.产品和图片不符，例如柜台照片、一堆不知道型号的元件照片、名片照片以及各种商标等。
• 3.产品描述没有实质内容．要求先询价再拍 ，买得不多就漫天要价。
• 满足以上条件的基本就是冷门型号了 ，坏处是难买、价格很贵、交期长。设计时应尽蜇避免。因此，尽扯选择常见的型号 ，好处是资料丰富、价格合理、货源稳定。
• 对于技术比较成熟的部分，建议选择大家都在使用的方案。这些方案经过时间的考验不会有太大问题。而另辟蹊径往往绕弯路，需要承担未知风险。
• 关于样品 ，一般去厂商官网申请，在选型列表中就可以申请。按照步骤注册和填写相关信息，没有特别复杂的 地方。如果申请成功．过一段时间样品就会邮寄过来。有些厂商对申请的电子邮箱和收货地址有严格要求。例如 ，
• 有些厂商要求必须使用学校邮箱或者企业邮箱申请，普通邮箱是不可以 的。 一般来讲，申请到的数量不会很多，价格也不会很高，有些还需要自付邮费。
• 最后，请珍惜厂商的申请样品机会．不要抱着贪小便宜的心态随意申请 。曾经有一段时间，一家芯片厂商收到了来自某一地区大量的恶意申请，从而取消了该地区所有样品的申请资格。

从数据手册中筛选重要信息

• 所以 ，要养成自己 看数据手册去学习一款产品的习惯。 找数据手册 ，一般都是在某某文库中搜索 、下载。当然，有一个很麻烦的问题，就是这些手册很多都是英文的 ，毕竟大部分厂家是都是国外的，翻译专业词汇很耗费精力。因此很多人喜欢找数据手册的中文版，中文版有两种，一种是厂商翻译的，另一种是其他组织或个人翻译的，建议以英文原版为主，这个是最权威的资料。厂商翻译的中文版本也可以参考，如果有疑问以英文原版为主，其他翻译资料大部分都不完整 ，可供一般参考。
• 除了 Data Sheet ，还有 一种常见的参考资料叫作 ApplicationNote ，中文一般叫作“应用笔记“，这类文档中会介绍产品的实用电路、扩展应用、操作技巧等。一般和数据手册在一个页面中下载，用于加深学习。

电子元件基础知识

常用电子元件介绍

电阻

电阻作为物理量表示电压与电流的比例。作为电子元件时，就不仅仅只有单位是欧姆的那一个参数了。

电阻值

• 这是中学物理中学到的知识 ，接触比较早。这里不考虑敏感电阻器，例如热敏电阻、光敏电阻、压敏电阻（注意，压敏电阻的＂压”一般指电压而不是压力）等。
• 其他常规电阻的电阻值就不会改变了吗？ 不是的，只是改变不明显而巳。电阻值的影响因素包括温度、时间等。相关参数用百分之几(%)或者百万分之儿( PPM) 表示。对于对稳定性要求高的场合，是需要考虑的。
• 然而．为了参加竞赛而买的那些电阻，连厂家和型号都不知道，有些参数更无从查找，问卖家也不一定懂。所以说，这方面知识大家了解 一下就好。

额定功率

• 电阻通电必定会产生功率，P =I2R。那么保证电阻正常工作的前提就是发热不能影响性能甚至烧毁电阻。额定功率与环境温度密切相关，如果环境温度超限，则需降额使用。
• 图 1.3为某种电阻的功率降额曲线。

• 对于瞬时脉冲大电流，瞬时功率可以超过额定功率。例如，某种型号的电阻，在2.5倍额定电压下，导通1秒，关断25秒，重复1万次．仍然能保证无损坏，精度满足要求。合理利用该特性可避免设计上的浪费。额定功率大小和耐瞬时脉冲的能力没有关系，额定功率大不代表耐瞬时冲击能力强。
• 额定功率与器件的封装、材质等有很大关系。设计时，还要考虑环境温度和散热条件。

精度

• 世界上没有绝对精确的东西．在不同的场合中．可根据需要选择不同精度的电阻，常用的精度有5% 、1% 、0. 5％等。该参数一般用色环或者字符表示，例如，J 代表 5 % , F 代表1 % ，最后一 环是金色表示5% ，棕色表示 1%，等等。
• 当然，阻值不以万用表测量的结果为最准，因为万用表也是有精度等级的，例如，使用1％精度的万用表去测 0. 5％精度的电阻，不一定是准确的。

最大工作电压

就算当前电压下的功率没超过额定功率，电阻两端的电压也不能无限制地提高会有一个上限，这个上限就是最大工作电压。

0 欧电阻

• 0 欧电阻的用处非常 广泛 ，可用于调试、跳线、分割地平面等。
• 0 欧电阻元件依然存在小于数十毫欧的电阻。因此电流也不能无限制大，例如 ，0805封装的 0 欧电阻额定电流为2 A 。如果用作大功率负载的连接，需要当心该器件无法承受大电流（例如发生电机堵转时）而损坏。此外0欧电阻还存在一定的感抗和容抗 ，对高频信号有一定的作用．可用于电磁兼容方面的设计．这里不再介绍。
  

电容

• 电容的理想模型为平板电容。电容值与介电常数、距离、面积相关。电容是电容器的主要参数。多数情况下，以电容的材质或结构进行分类常用的有塑料薄膜、陶瓷 、金屈、云母、空气、双层电容等 ．如图1. 7 所示。
  
• 图 1. 7 所示的 常见的电容 ，从左到右依次为多层陶瓷电容( MLCC ) 、直插封装的多层陶瓷电容（俗称独石电容）、瓷片电容、高压瓷片电容、薄膜电容、贴片电解电容、直插电解电容、钽电容。下面介绍其他常用参数和特性 。

电容值

• 电容值作为电容器的主要参数 ．是首要考虑的指标．这电不考虑使用各类原理制作的可变电容。
• 和之前的问题类似，电容器的容量会改变吗？ 会的．不但会变．而且有些产品还变得挺多。影响因素有频率 、温度、电压和时间等 。
• 关于时间对容量的影响．主要是 由于电容内部材料的老化与失效导致的容量减少。以电解电容为例 ，高温是影响寿命的主要原因，过高的温度会导致内部电解液的失效 ．最终导致性能变差。一般来讲·温度降低 10°C ．寿命增加一倍。
• 电压也会影响容扯。以 X7R / X7S 类型多层陶瓷电容( MLCC) 为例 ，其电压与容量变化曲线如图1. 8所示 ，在直流电压与交流电压下的表现都不相同。因此，用不同的设备（例如不同品牌型号的万用表）测批 MLCC 的容量，结果不同也很正常，当然 ，前提是被测电容没有问题。
• 电解电容的容量与测试频率的特性曲线如图 1. 9 所示。

• 下面介绍温度对容量的影响。温度对某些材质的电容影响非常大。这里要重点介绍多层陶瓷电容。将不同温度特性的电容分门别类，常用的是 EIA-198-D 标准，如表1. 1所示。一般用三个字符表示，例如，COG 表示温度系数有效数字为0，温度系数的乘数为-1 ，温度系数误差为30ppm ;X7R 表示温度范围为-55~ 125℃ ，温度范围内最大容量变化为±15 %。
• 表 1. 1 为 CLASSI 类电容（温度补偿）温度特性表示方法（部分），第一码表示温度系数的有效数字，第二码表示温度系数的乘数，第三码表示温度系数误差。

• 表 1. 2 为CLASSII类瓷片电容（高介电 常数）温度特性表示方法（部分），第一码表示规定的最低温度，第二码表示规定的最高温度，第三码表示温度范围内现大容量变化率。

• 大容量电容一般用于电源滤波等功能，对容量的变化并不敏感，可根据实际需要进行选择。而有些场合对电容的精度和稳定性要求很高，比如定时、传感器等，可选择稳定性高的COG系列产品。
• 其他类型的电容器，例如电解电容以及各种材质的薄膜电容，都会受到温度的影响，因竞赛中较少涉及，不多作介绍。图 1. 10 为 MLCC 的温度特性曲线，图 1. 11 为电 解电容的温度特性曲线，图 1. 12 为几种薄膜电容的温度特性曲线。

等效串联电阻( ESR )

• 这个参数很重要但是经常被忽视。有人会问．电容不是隔直通交吗 ，为什么会有电阻？ 这就是＂等效＂的含义了。实际情况下，由于电容内部材料的电阻、绝缘介质的损耗等原因，在外部表现为一个和理想电容串联的电阻，这个电阻就是 ESR。图 1. 13 为一种简化的等效模型。
  
• 与此相对应 的还有等效串联电感( ESL) ，一般非常小，只有在频率很高时才有所体现， 这里要注意“等效”的概念 ，也就是说图示并不代表实际结构。不同的电容ESR 差别较大， 需根据具体情况分析 。同样．一个电容的ESR不是固定值 ，会受频率 、温度等条件的影响产生明显变化。
• 图 1. 14 为某种规格的 MLCC 电容的阻抗曲线（包括等效串联电阻、容抗、感抗），拐点之前 ，和容抗相比，ESR比较小 ，曲线基本符合理想电容的特性，拐点处由于产生谐振而出现低谷，拐点之后则是ESL起主要作用。图 1. 15 为两种常见材质的电容阻抗特性曲线。

• 因为有ESR的存在，那么理想电容的某些特性将改变。例如，理想情况下 ，电容两端的电压不能突变，如果存在ESR ，那么突变电流流经ESR将产生一些电压变化，降低电容的滤波性能。再比如，理想情况下 ，电容不会产生有功功率，如果存在ESR，那么电流流经后就会产生热能，消耗功率，导致电容发热。然而，ESR 并不是有百害无一利，具体应用将在设计电源的部分作介绍。

精度

• 电容的精度一般指工作温度范围内的精度，可参考前面关于温度稳定性的描述。不同的电容有不同的精度要求，可以很高也可以很低。这里以电解电容为例，对于其精度的标称值，一般是指在设定温度 ( 20°C ) 和频率( 100Hz或120Hz) 下的精度，大部分产品都是±20% 。一个容量为C的电解电容，实测容量在0. 8C到1. 2C之间都是合格的。一般情况下，厂商为了节省成本，会取负公差。换句话说，你买的100µF的电解电容，实测发现只有80µF，它也是合格的 ，这种情况在高耐压的电解电容中较为常见。

耐压

• 使用MLCC时，根据前面的介绍 ，保证容量的前提下尽量选择耐压高的型号，以降低容量的损失。
• 电解电容抗过压能力很强，但设计时也要考虑留足够的余量。当然，前提是正负极不能接反。

电解电容的寿命与纹波电流

• 纹波电流表示电容器所能承受的最大的交流电流有效值。需要根据实际情况来选择， 尤其是开关电源的输出滤波部分，看似平静的电容中承受着很大的充放电电流。
• 电解电容内部含有易挥发或者变质的电解液，所以它的寿命是电子设备寿命的短板之一，其寿命与温度、纹波电流和电压呈负相关。
• 例如，某系列电容产品标称最高工作温度105 °C 、寿命2000小时，真的只有2000 小时？ 也就是说不到3个月它就坏了？ 这里需要说明 ，电解电容的寿命是在额定电压、最高工作温度、额定纹波电流等极限条件下得到的数据。在实际应用中，如果工作环境远低于上述极限，电解电容的寿命将翻倍地增长，可达到数万小时。

其他

• 多层陶瓷电容( MLCC) 质地脆弱，不要用力弯折贴有电容的线路板 ，也不要敲击或者使其受热不均匀，尤其是对千体积很大的封装。
• 用仪器对电容进行测量前，必须把电容里的电放干净，以免损坏仪器。
• 电容不能直接串联使用，因为每个电容的特性有差异，可能导致分压不均匀，哪怕相同的型号一也不可以串联使用 。串联使用要有均压措施。
• 关千电解电容的使用寿命 ，某厂家给出的要求是： 容量变化小于±25 % ，损失角正切变化不超过 200% ，漏电流不超过额定值。三个条件须全部满足。
• 简单说一下钽电容，钽电容以其小体积 、高容量得到了广泛应用，主要缺点是抗大电流纹波能力差 、抗过压能力差 。可用于单片机、逻辑芯片、信号处理电路的滤波 ，不适用于电机驱动电源等大功率场合。
• 常见电容优劣对比如表 1. 3 所示 。
  

电感

• 电阻、电容、电感是电学中三个比较基础的物理量。电感器的具体形式很多，任何一种物质都有一定的磁导率，那么导线在上面环绕，就形成了电感器。这种物质可能是空气、金属氧化物、合金等。
• 图 1. 16 为几种常 见的电 感，从左到右依次为积层电感（一种常见的贴片电感）、三种功率电感（磁性材料一般是铁氧体）、可调电感、工字电感、色环电感、空心电感、磁环电感（磁芯材料多种多样）。下面先介绍一些常用的参数。
  

电感量

• 电感量是电感的主要参数。决定电感量的条件有很多，例如磁芯材料、磁芯的形状、绕组的匝数等。同样地，电感量也会变化，主要影响因素有电流、频率、温度等。

电流

• 确定电感的工作电流出于两点来考虑。一是基于电感量的变化，随着电流的增加 ，电感量会降低，例如不超过 30%；二是基于发热产生的温升，由导线电阻和散热能力等决定，例如不超过 40℃ 。注意 ，30％和 40℃这两个数据仅供参考，实际上不同产品的要求可能是不同的。
• 图 1. 17 以某种10µH的电感为例，给出了电流的增加对电感量的影响曲线，注意纵坐标为对数坐标。
  
• 实际设计中二者都要满足。如果仅仅因为发热不明显就放任电流继续增加，那 么磁芯最终会饱和，失去电感的作用。这时候这个电感和一段导线没有区别。尤其在设计功率电路时，例如开关电源，要慎用积层电感和色环电感。这两种电感的饱和电流很小。

直流电阻（DCR）

• 按字面理解即可 ，一般要求直流电阻越小越好。磁芯相同的前提下 ，电感值越大，匝数就越多，导线的长度就要增加，如果用于绕线的空间不足，直径还要减小。无论是长度增加还是直径减小，都会导致直流电阻变大，那么基于温升的额定电流就会变小。

品质因数Q

• 品质因数表示一个储能器件或者谐振电路中储存的能量和每周期损耗的能量的比例关系。在这里 相当于串联谐振电路，也可以表示为扣除分布电容影响的感抗与其等效损耗的电阻之比。Q 值越高，选频性能越好，但带宽越窄。反之亦然。如图1.18 所示 ，Q 值越大，曲线越尖锐，选频性能越好。同样，电容也有品质因数。对于单个的电容或者电感，该参数需要在非常高的频率下才能体现其价值 ，因此不多作介绍。
  

智能车竞赛中常用的电感

• 工字电感，顾名思义，因为磁芯的轴向截面为工字型 ，一般用于电磁信号的检测，常用规格为10mH。
• 铁氧体等材料制成的功率电感可用作开关电源的储能电感。因为是磁路封闭的电感， 所以损耗低，防电磁干扰效果较好。
• 积层电感有几种不同的类型，常见的小封装贴片电感都是此类。在智能车的电路中一般用于电源线或者信号线滤波。不管是从磁饱和方面还是从温升方面考虑，它允许通过的电流都不算大，因此不宜用千大电流场合，例如电机的电源线、开关电源的储能电感等。需要注意的是，它和贴片磁珠不是同一个东西，虽然外表看起来很像。
• 色环电感的表面一般是绿色的，读数方法和色环电阻类似，单位是µH ，外 形和色环电阻也有明显的区别，一般用于滤波 。
• 另外，电轨组使用的用于检测铝箱的空心漆包线绕组也是一种电感。当电感附近出现导体时，电感的特性将发生变化 ，从而被系统检测到，用于路径识别。电感器除了以上描述的几种外 ，还有很多类型，因竞赛中很少用到，不再一一介绍。

摄像头

• 按照输出方式，可以将摄像头分为数字摄像头和模拟摄像头，按照感光芯片，可以将摄像头分为 CCD 摄像头（面阵CCD) 和CMOS 摄像头。按照摄像头制式．可以分为PAL 制式和 NTSC 制式 ．中国使用的是P制，美国日本等国家使用的是N制。
• CCD 摄像头成像原理在上一小节已经介绍过，其优点在于成像质量好，相同感光面积时灵敏度高 ，大部分面阵 CCD 采用单一放大器．可以保持数据完整性，噪声小，噪点少。当然也具有成本高、外围电路复杂、反应速度慢等不足。
• COMS 摄像头是利用硅和销这 两种元素所 制成的半导体通 过 CMOS 上带负电和带正电的晶体管来实现基本功能。这两个互补效应所产生的电流即可被处理芯片记 录和解读成影像。相比 CCD 具有集成度高、体积小、功耗低、帧速高、读取速度快、制作工艺简 单、价格低等优点。
• 线性 CCD 和摄像头模块一般采用 Ml2 板机镜头，这种镜头重量较轻 ．成像质量相对较好。一般来说 ．镜头的焦距越短．视角越大。在选购时还需 要注意镜头的靶面尺寸 ，需要大于等于感光芯片的感光尺寸才能取得较好的效果．否则会出现暗角和黑边。线性CCD 要求镜头超过 1/ 2. 5 英寸的靶面 尺寸 ，摄像头芯片视型 号不同 ，有 1/ 3 英寸和 1/ 4 英寸靶面尺寸的区别。
• 一般来说 ，摄像头的读取流程 是首先等待场中断信号，然后等待行中断信号，再开始 读取数据。大部分模拟摄像头只有一根视频信号线，其中除了包含图像信号外，还包括行同步信号、行消隐信号、场同步信号、场消隐信号以及槽脉冲信号、前均衡脉冲、后均衡脉冲等。因此，若要对视频信号进行采集，就必须通过视频同步分离电路准确地把握各种信号间的逻辑关系。一 例如 ，可以使用 LM1881芯片对视频信号进行视频同步分离。得到行同步、场同步信号，具体电路如图 2 . 14 所示。
  
  由于模拟摄像头输出信号为 PAL 制式模拟信号 ，所以必须经过相应的图像处理模块进行相应转换 之后才能由 单片机 进行处 理。通过对 PAL 信号进行硬件二值化可以降低单片机的计算负荷，通过调节阙值而将灰度图像转换成黑白图像．这样不需要使用单片机的ADC 就可以采集图像了。其最明显的优点在于普通 I/ 0的操作速度要比 ADC 快，使提高采集速度成为可能。图 2. 15 为比较电路原理图。
  
• 数字摄像头一般有 8 ~ 12 根信号线，用于传输图像信号．数字摄像头还配有时钟信号线、行中断信号线以及场中断信号线等。除此之外，为了配置摄像头参数，还有 SCCB 总线． SCCB 是 OmniVision 公司的串行摄像机控制总线公司定义的 SCCB 是一个三线结构可但是一般为了缩减摄像头的封装 ，大多采用两线结构，从外观上看，与 IIC 类似，一般接lIC接口即可。
• 以智能车竞赛中常用的 OV7725 彩色数字摄像头为例 ，由于赛道是黑白两色，我 们只关心图像的灰度值，这时可以 通过 SCCB协议配置摄像头的 SDE 寄存器，将摄像头设置为灰度输出 。运用类似的方法也可以更改摄像头的其他参数，例如曝光时间、白平衡、自动曝光增益等。数字摄像头内部结构如图 2. 16 所示。