物理層協議的案例
如何快速理解通信的硬件層協議與軟件層協議？
即在硬件通信層確保數據能夠傳輸和接收的前提下，再利用軟件層來約束傳輸的數據形式和傳輸規則。
最簡單的一種主機控制從機可以見圖4，但這種隨意的約定格式通用適配性差，因此需要一款統用的軟件層通信協議來對所需功能進行規定。
硬件特訓班問題解答【57問-2】
(1)首先這位同學的問題不明確
(2)我的猜想一：你是想要PC端和MCU至今進行串口通訊
(3)我的猜想二：你是想要PC端和MCU端就是USB的通訊
(4)如果是猜想一的話，則我們直接使用TTL轉USB或者232轉USB的方式，如果你的MCU有232接口的話
(5)如果是猜想二的話，那我們就使用USB進行USB通訊即可
(6)針對于TTL轉USB其芯片選型其非常成熟，大家隨便搜索一下就可以找到，波特率一般情況下我們都是通過杜邦線連接，所以我們不希望其太快，大多數情況下我們波特率選擇9600即可；電平不管是TTL還是USB其物理層是規定好了的所以我們按照其物理層協議涉及即可
(7)針對于232轉USB其芯片的選型也非常成熟，同樣大家可以到各大元器件廠商去搜索，一抓一大把，波特率我們和TTL轉USB一樣，我們一般都是選擇9600即可；電平不管是232還是USB其物理層是規定好了的所以我們按照其物理層協議涉及即可
(8)如果是USB和USB的通訊，則我們需要考慮其具體的方式，誰做HOST誰做slave，還是使用OTG方式，USB和USB通訊的話我們大部分情況下不涉及選型，一般MCU其內部會有USB的驅動芯片的,我們只要做好接口設計接口，其通訊速率不存在波特率一說，我們USB通訊有low speed(1.5MHz)， fully speed(12MHz), high speed(480MHz), 電平遵循其USB物理層協議即可
2. 老師，有的芯片底部有EPAD腳，用來接到板子的銅皮，并與地相連，用來散熱。想問的是：為什么這個腳接到板子地會散熱效果更好，而不能單獨接一片隔離的地區域呢？如何用最形象的方法去理解呢？
展開 Ansys達成收購Diakopto的最終協議，進一步擴展半導體設計多物理場仿真產品組合
此次收購是對Ansys現有簽核解決方案的強有力補充，有助于集成電路（IC）設計人員在設計流程中盡早發現問題
主要亮點
Ansys產品組合再添Diakopto解決方案，讓使用Ansys產品設計高性能集成電路的工程師獲得競爭優勢
Diakopto市場領先的獨特產品是對Ansys現有產品解決方案的強有力補充，此次收購將幫助客戶交付最佳設計，并加速產品上市進程
此次交易須符合規定的成交條件，并預計在2023年第二季度完成
Ansys近日宣布已達成收購Diakopto的最終協議。Diakopto是一家加速集成電路（IC）開發的差異化EDA解決方案供應商，專注于幫助解決由布局寄生引起的關鍵問題。此次交易須符合規定的成交條件，并預計在2023年第二季度完成。預計此次收購不會對Ansys 2023年的合并財務報表產生重大影響。
Diakopto開發的產品能夠解決現代IC設計中日益增長的復雜性和超出預計之外的問題。半導體設計越來越多地采用先進的工藝節點技術，而其中的互聯寄生效應限制了設計的性能、可靠性和功能。
展開 LTE-A中的載波聚合及其生產測試方案
對于研發而言，由于CA帶來的MAC層及物理層協議帶來了一定的變化，因此研發部門將不得不對其進行復雜的測試。那對于生產呢？ 我們知道CA在物理層和LTE本來就沒有什么變化，無非是載波增加了（帶內或帶外），因此我們只要能夠通過測試保證被測件（手機等）在多載波時能夠正常工作既可以。所以在測試的過程中，我們只需要保證測試儀器能夠產生相應的多載波信號（目前是兩個）即可對其測試；所以我們則需要有多個（目前是2個）信號源可以產生帶內載波或帶間載波即可，這是則可完全模擬實際應用場景（如下圖二）。
圖二 載波聚合的測試方案
相對于研發測試來講，CA對生產測試的影響變得很小；其主要原因就在于生產測試主要關注的是物理層指標（射頻參數），而CA在物理層是沒什么變化的，深圳我們可以把其理解為簡單的疊加。
結束語
CA的引用可以使LTE平滑的過渡到LTE-A，大大提高用戶的上下行速率而同時從而提高用戶體驗。在我們高喊Internet+的的時代，CA無意將把我們的移動通信高速公路在上一個臺階，大大方便我們的生活。
展開 
以太網物理層IOP測試設備TESTBASE-EIOP
經緯恒潤IOP自動化測試系統由以下各部分組成：
?? 硬件
TESTBASE-EIOP：用于連接100BASE-T1 或1000BASE-T1 DUT，能夠控制Link Partner 和DUT上下電，具備噪聲注入以及線纜故障模擬模塊
AWG：任意波形發生器，用于差分高斯噪聲注入
線束桶：可選，提供近遠端自動切換
?? 軟件
自動化測試軟件：自動化測試軟件為經緯恒潤自主研發的INTEWORK-TAE，可以實現自動化測試序列搭建及運行
測試套件：基于INTEWORK-TAE開發的以太網一致性測試套件AETP可以實現TC8（v3.0）和3~7層自定義協議一致性測試，IOP package屬于AETP中的一部分，用來控制EIOP硬件設備、執行測試序列、判斷測試結果，自動生成測試報告
產品優勢
?? 滿足新的TC8 ECU測試要求
?? 自動化測試，操作簡單，自動生成測試報告
展開 鎳鉻電阻層熱-電-力多物理場耦合仿真 ￥500
對于一般的加熱電路，電阻層分離是常見的主要故障。這是由于熱導致的界面應力過 大引起的。電阻層一旦分離，其局部就會過熱，這又加速了電阻層的分離。最后，在 最糟糕的情況下，電路可能會過熱并燒壞。從這一角度而言，研究由于溫差以及電阻 層和基板的不同熱膨脹系數引起的界面張力也很重要。電阻層的幾何形狀是設計電路 正常工作的關鍵參數。可以通過模擬電路來研究上述所有方面。
本案例基于一加熱電路模型，它由沉積在玻璃板上的電阻層組成，向電路施加電壓時，該電阻層產生焦耳熱。該電阻層的屬性決定了產生的熱量。模擬了加熱電路的焦耳熱分布以及熱膨脹變形，模擬結果如圖所示：
焦耳熱分布云圖
電熱板熱膨脹變形
感興趣的朋友，可下載模型源文件，歡迎交流
展開 少層PdS2的制備與物理特性
為了進一步了解少層PdS2的電子特性，制備并研究了場效應晶體管(FET)器件。電子測量結果表明，PdS2材料具有可調諧的雙極性輸運機制，場效應遷移率高達388cm2V?1s?1左右，開/關比為約為800，這在以前的研究中是沒有的。根據之前研究人員對于PdS2材料的研究基礎來講，該材料具備TMDs材料的相關同通用物理特性，包括例如較窄的可調帶隙，穩定的結構，優異的電學及光學特性等。對于該材料未來的在柔性電子器件，鋰電池領域，新型光電傳感器在高效化、小型化、特定功能化發展會有舉足輕重的作用。
圖1：(a)采用磁控濺射技術在SiO2/Si襯底上制備Pd薄膜;(b) PECVD法制備厘米級少層PdS2示意圖;(c)少層PdS2拉曼mapping圖像;(d)同一樣品在不同時間采集的少層PdS2的拉曼光譜;(e)利用原子力顯微鏡(AFM)對少層PdS2的邊緣及其高度輪廓進行分析;(f)在1μm× 1μm面積上制備的PdS2的AFM精掃形貌圖; (g)在制備的PdS2的平面高分辨率TEM圖像，插圖的是表明良好結晶度的快速傅里葉變換(FFT)模式。
圖2：(a)和(b)為厘米級PdS2的光學圖像。PdS2上5個不同位置的AFM高度分布如圖(c)~ (g)所示。少層PdS2的XPS譜圖如圖(h)S 2p和(i)Pd 3d主要能級峰。
展開 多物理場仿真助力航天器再入大氣層：熱燒蝕現象的建模
事實上，燒蝕熱屏蔽一直用于協助飛行器承受重返大氣層時產生的高熱載荷。
一位畫家繪制的再入飛行器上的熱屏蔽。
燒蝕建模要求設置一個計算固體材料溫度隨時間變化的模型并對其求解，同時要考慮升華熱和產生的材料去除。首先，必須設置一個熱邊界條件，確保固體材料溫度不超過升華溫度。其次，要制訂一種方法，對相關域中的質量去除建模。讓我們來看一下如何在 COMSOL Multiphysics 中完成這兩項任務。
在 COMSOL Multiphysics 中對熱燒蝕建模
首先，我們考慮為上方展示的飛行器上的熱屏蔽建立一個高度簡化的模型。假設分布在熱屏蔽上的熱通量在時間和空間上一致。另一個假設是，熱屏蔽的材料屬性不變，并且與沿厚度的溫度變化相比，屏蔽平面上的溫度變化忽略不計。在這兩個假設條件下，我們可以將模型簡化成一個一維域，如下圖所示。
熱通量一致的熱屏蔽（上一張圖中）可以簡化為一個一維模型。
一維域的熱邊界條件開始于一側的熱絕緣條件，這意味著飛行器機身不排熱。另一側的熱通量一致且固定，與重返大氣層時大氣傳熱的效果相似。
最后，我們需要加入一組邊界條件，用于對材料燒蝕引起的熱損耗模擬。材料溫度達到其燒蝕溫度時轉化為氣態，并從我們的建模域中去除。因此，固體材料的溫度不可能比燒蝕溫度高，當材料溫度達到其燒蝕溫度時，表面會損失一定的質量，具體取決于材料密度和升華熱。為了對這種固體材料建模，我們需要一個熱邊界條件，以及一種對材料去除進行建模的方法。
我們針對燒蝕建模引入的熱邊界條件是一個燒蝕熱通量條件，其形式為：
(1)
其中， 表示材料燒蝕吸收的熱通量， 表示燒蝕溫度，表示與溫度相關的傳熱系數， 時為零， 時呈線性增長。
這條曲線的斜率很陡，這就確保固體溫度不可能明顯超過燒蝕溫度。除了熱邊界條件之外，我們還必須加入材料去除。
展開 車載以太網一致性測試套件INTEWORK-TAE AETP
概述
致力于車載以太網ECU級協議一致性測試，經緯恒潤自主研發了自動化測試套件AETP（Automotive Ethernet Test Package）。AETP歸屬于經緯恒潤INTEWORK產品線，基于自研測試軟件INTEWORK-TAE開發。
覆蓋全面的車載以太網輕量化測試工具
AETP目前覆蓋車載以太網以下測試內容，可歸為TC8標準測試和主機廠自定義測試兩類（診斷、AVB、系統通信）：
AETP的Layer 3-7測試不需要復雜硬件配合使用（網關路由例外），避免了外接測試設備不便移動的問題，降低了價格成本。Layer 1的TC8百兆/千兆物理層IOP測試，需配合經緯恒潤自研的TESTBASE-EIOP測試設備使用。
測試系統由PC、Converter（通用轉換設備）、AETP測試套件及測試線纜組成。PC安裝有AETP測試套件，測試套件調用PC的有線網卡發送和接收測試數據。通過Converter實現PC與DUT的100/1000Base-T1的物理層協議轉換。
便捷的測試執行
TC8等測試規范中定義了大量的測試輸入參數，需要充分理解測試用例才能明確具體含義和配置方式。開發人員基于豐富測試經驗，優化了測試參數配置，有效地降低了測試難度。
用戶完成參數配置后，選擇并運行單項測試用例或者測試用例組，即可自動完成對應測試并生成測試報告。
豐富的測試結果展示
測試報告可根據需求生成多種格式。AETP測試報告詳細上傳了每一步驟的期望結果與實際測試結果。如果某個測試用例樣件測試失敗，通過測試報告能夠清晰判斷該測試用例通過的要求以及失敗的原因，幫助測試人員快速明確問題點。
展開 車載通訊系統：車載以太網的協議簇泛讀
來源 |
不架構的汽車電子電氣
車載以太網協議——物理層
物理層的內容我們在前邊的內容中提過了很多，這也是車載以太網和常規以太網的重要的區別點：PHY芯片的不同。
Automotive ethernet的現階段的物理層協議主要是100Mbase-T1的IEEE802.3bw；1000Mbase-T1的IEEE802.3bp；IEEE802.3ch對應的2.5G 5G10G。【備注：現階段的10M車載以太網還沒有開始推進使用對應的物理層協議IEEE 802.3cg】
因此對于物理層的內容大家可以通過以上四份IEEE文件來學習，一般情況下了解基本的組成結構以及link-up的過程、config的流程即可，剩下的交給專業的EE硬件工程師來完成吧。
展開 弱電人必須掌握的計算機網絡基礎知識
OSI參考模型的第五層到第七層成為高層（Upper Layer），又叫主機層（Host Layer），高層用于保障數據的正確傳輸，以軟件方式來實現。
OSI參考模型層次結構，OSI參考模型自下而上分為七層：
TCP/IP協議棧概述
TCP/IP起源于60年代末美國政府資助的一個分組交換網絡研究項目，到90年代已發展成為計算機之間最常用的組網形式。TCP/IP是一個真正的開放系統，因為其協議簇的定義及其多種實現可以免費或花費很少就可以公開地得到。TCP/IP是“全球互聯網”或“因特網”Internet的基礎。
與OSI參考模型一樣，TCP/IP對等模型也分為不同的層次，每一層負責不同的通信功能。五層對等模型是OSI和TCP/IP模型的綜合。
TCP/IP協議棧
IP協議是盡力傳輸的網絡協議，其提供的數據傳送服務是不可靠的、無連接的。IP協議不關心數據包的內容，不能保證數據包是否成功到達目的地，也不關心任何關于前后數據包的狀態信息。面向連接的的可靠服務由上層的TCP協議實現。所有的TCP、UDP、ICMP及IGMP等數據都最終封裝在IP報文中傳輸。
物理層功能
物理層主要是：規定介質類型、接口類型、信令類型 ；規范在終端系統之間激活、維護和關閉物理鏈路的電氣、機械、流程和功能等方面的要求；規范電平、數據速率、最大傳輸距離和物理接頭等特征；
同步串口可作為DCE 或者DTE，支持多種物理層協議：V.24/V.35/X.21 等協議，異步串口支持RS232 協議，最大速率為115.2kbit/s。G.703 E1/T1接口類型。
展開 
基于CAN 總線的汽車空調控制系統開發
圖2 空調控制系統網絡模型
3 系統通信協議設計
總線網絡系統通信協議是為保證數據信息能在網絡各功能模塊間可靠傳輸而定義的一系列規則、標準和慣例[3 ] 。CAN 總線網絡協議主要包括物理層、數據鏈路層[4 ] 。本系統參照SAE J 1939 協議設計,增加了網絡層和應用層。對于CAN 總線網絡,物理層和網絡層協議基本確定,因此本文主要進行數據鏈路層和應用層協議的設計。
3.1 數據鏈路層協議設計
數據鏈路層報文格式參考“CAN2. 0B”規范,將CAN 擴展幀的29 位標識符重新分組定義。本文數據鏈路層與標準CAN 協議的區別:信息幀的路由部分包含了節點地址,實現了點對點的數據傳輸。CAN 擴展幀格式如圖3 所示,其中數據場是要傳送
的信息,其余場均為保證數據可靠傳輸的控制信息。
將數據幀的29 位標識符(11 位標識符和18 位標識符擴展) 定義為協議數據單元( PDU , ProtocolData Unit) , PDU 包含7 個域:優先級、保留位、數據頁、協議數據單元格式( PDU Format ,簡稱PF) 、特定PDU (PDU Specific ,簡稱PS) 、源地址和數據域,如表1 所示。PDU 和數據域被分組封裝在一個或多個數據幀中傳輸到其它網絡設備。
3.2應用層協議設計
在網絡應用層協議的設計中,定義PS 域為目的地址(DA) 。網絡節點的地址分配如表2 所示。
4 CAN 接口電路設計
汽車空調控制系統主要由主控模塊、溫度采集模塊、顯示模塊、溫度調節模塊、送風模塊、內外循環模塊和駕駛室出風口模塊等功能模塊構成。本系統硬件設計的主體部分是CAN 接口電路。
展開 用OSI模型來看車載網絡
第1層物理層：這是通過物理介質傳輸原始二進制碼流的一層。
這一層就是具體的物理介質，例如是同軸線纜或是無線電磁波等。這一層定義了物理網絡接口的規格，設備間線纜或無線連接的規格，確保原始二進制碼流（0101000…）和位速率控制等。典型的物理層協議有100BASE-T1 和1000BASE-T1等。
這一層相信不需要配合參考例子理解。硬要以參考例子來看的話，物理層就是這個信件寄送過程所經歷的物理介質，就是整個物理世界。
OSI 7層模型是最廣泛的一種網絡通訊分層抽象。而針對具體不同的通訊網絡，我們可能需要著重關注其中一層，然后再細分幾個子層。又或者將OSI 7層的某幾個層次合并為一個來處理。這就像公司里我們經常把員工分為基層員工、中層干部和高管，便于我們能有統一的語言交流和分析。但是根據實際的工作任務，有時候可能需要把基層員工細分為實習生、工程師、資深工程師等才能分析討論問題，而中層干部和高管都統一歸類為領導就足以完成討論。
分層模型本質上是一個工具，我們還是應該以解決問題為導向，靈活應用這個工具。接下來我們以汽車上常用的兩種通訊方式為例子，看看怎么應用OSI 7層模型分析和理解這兩種通訊方式。
以CAN通訊為例
CAN全稱是Controller Area Network的縮寫，即控制器局域網絡，屬于工業現場總線，是ISO國際標準化的串行通信協議，在汽車網絡通訊上廣泛使用。
Classic CAN的一種經典應用是信號傳輸。如下圖所示，這種CAN總線的信號傳輸只用到了物理層、數據鏈路層和應用層。CAN的數據幀直接可以解析成應用報文和信號。
展開 一文讀懂CAN.
7、CAN標準
CAN標準分為底層標準（物理層和數據鏈路層）和上層標準（應用層）兩大類。
底層標準：
CAN底層標準都相同，涵蓋OSI模型中的物理層和數據鏈路層，與ISO/OSI模型的對應關系如下圖所示：
ISO 11898-1：數據鏈路層協議，描述CAN總線的基本架構，定義不同CAN總線設備在數據鏈路層通信方式
ISO 11898-2：高速CAN總線物理層協議，最高數據傳輸速率 1Mbps，應用為兩線平衡式信號（CAN_H, CAN_L）
ISO 11898-3：定義低速CAN總線（LS-CAN, Fault-Tolerant CAN）物理層標準，數據傳輸速率在 5Kbps ~ 125Kbps 。Fault-Tolerant是指總線上一根傳輸信號失效時，依靠另外的單根信號也可以通信
ISO 11898-4：定義CAN總線中的時間觸發機制（Time-Triggered CAN, TTCAN），定義與ISO 11898-1 配合的幀同步實體，實現汽車ECU之間基于時間觸發的通信方式。
展開 RS232，RS485，RJ45，以及Modbus協議，這些是不是迷糊很久了？
不管是RS232接口，還是RS485接口，它們必須符合物理層的通信規約。
再看MODBUS-RTU通信協議：
有了物理層通信接口，是不是就能通信呢?答案是否定的。物理層通信接口只是使得通信雙方具備通信條件而已。但若雙方說的話誰都聽不懂，或者通信雙方的說話方式及語法結構不相符，顯然這也無法通信。
在OSI模型中，物理層之上是數據鏈路層。MODBUS-RTU協議就是數據鏈路層協議，只要通信雙方都采用了MODBUS-RTU協議，則能確保通信語言是雙方都能聽得懂的語句格式。
注意這里的詞匯“語句”。物理層定義的是字節，相當于語言中的字，數據鏈路層則把字節組織成語句，也即幀。幀規定了通信雙方所用語句的語法結構。
MODBUS也是主從式的。和物理層的總線控制是一樣的，這里的主從關系，就是對通信總線的控制權做了規定。主站先下達命令，占用總線；接著把總線空置，交給從站去寫回應碼；從站完成后，再把總線還給主站。
現在我們來看看ISO的HDLC規定的幀結構，也即通信語句的語法結構，如下：
在MODBUS通信協議下，不同的命令功能碼它的幀結構不盡相同。對于讀寄存器命令，MODBUS的主站幀結構是：2個字節的地址碼，1個字節的功能碼，2個字節的數據地址碼，2個字節的CRC校驗碼；MODBUS的從站回應幀結構是：2個字節的功能碼，1個字節的回應區字節總數，N個字節的回應數據，2個字節的CRC校驗碼。
雖然物理層協議與數據鏈路層協議不同，但數據鏈路層協議的執行必須建立在通信雙方物理層連接已經符合要求，并且已經可以無障礙地實現信息交互的基礎上。
這個規則在ISO/OSI模型的七層協議中必須完全徹底地得到執行。在ISO/OSI模型中，通信雙方的低層次協議必須為上層協議建立透明的無故障的連接和信息交換關系。也就是說，各層次的上下級關系必須是絕對的。
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