NVMe A4S Host Controller IP可以连接高速存储PCIe SSD，无需CPU和外部存储器，自动加速处理所有的NVMe协议命令，具备独立的数据写入AXI4-Stream/FIFO接口和数据读取AXI4-Stream/FIFO接口，适合于高性能、顺序访问的应用，比如视频记录、信号记录。 ### Xilinx FPGA NVMe A4S Host Controller, 高性能NVMe A4S主机控制器IP #### 一、概述 NVMe A4S Host Controller IP 是一款专为高性能存储应用设计的控制器，它能够直接与PCIe SSD进行交互，无需借助CPU和外部内存。这一特性使得该控制器特别适用于视频记录、信号记录等需要高速、顺序访问的应用场景。通过自动加速处理所有的NVMe协议命令，并提供独立的数据写入和读取AXI4-Stream/FIFO接口，该控制器简化了高性能存储解决方案的设计过程。 #### 二、关键技术特点 ##### 2.1 无需CPU参与 NVMe A4S Host Controller IP能够独立完成PCIe设备的枚举、NVMe控制器的识别及初始化等工作，无需依赖CPU的支持。这一特性不仅降低了系统的复杂度，还提高了整体的运行效率。 ##### 2.2 高速数据传输 - **数据写入与读取AXI4-Stream/FIFO接口**：支持独立的数据写入和读取AXI4-Stream/FIFO接口，确保了高速数据传输的同时也保持了良好的灵活性。 - **DMA读写**：DMA（Direct Memory Access）读写功能允许数据直接在存储器与PCIe SSD之间传输，而无需经过CPU，这极大地提升了数据传输的速度和效率。 ##### 2.3 NVMe协议支持 - **管理命令**：实现必要的NVMe Admin Command Set，包括Identify、SMART、Error Information等功能，以及NVM Command Set中的Write、Read等命令。 - **多队列特性**：支持NVMe的多队列特性，可以根据不同应用场景的需求灵活配置DMA读写的通道数量，利用循环仲裁或加权循环仲裁机制来实现高效的数据访问。 ##### 2.4 配置灵活性 - **顺序传输长度配置**：DMA读写的顺序传输长度可以在RTL阶段进行配置，范围从4K-Byte到512K-Byte不等。较小的传输长度虽然会消耗较少的BRAM资源，但可能会影响读写性能；相反，较大的传输长度虽然能提高读写速度，但可能会消耗更多的BRAM资源。 - **多通道DMA需求**：针对多路数据通道访问PCIe SSD的需求，NVMe A4S Host Controller IP可以配置多个DMA命令接口和AXI4-Stream/FIFO接口，以满足不同场景下的并行访问需求。 ##### 2.5 兼容性与扩展性 - **FPGA支持**：该控制器支持Xilinx的多种FPGA系列，包括Ultrascale+、Ultrascale和7 Series等，保证了其广泛的适用性和扩展性。 - **PCIe SSD支持**：兼容PCIe Gen4、PCIe Gen3和PCIe Gen2 SSD，这意味着用户可以根据自身需求选择最合适的SSD型号。 #### 三、应用场景 - **视频记录**：对于高分辨率视频流的实时捕获和记录，NVMe A4S Host Controller IP能够提供稳定且高速的数据传输能力，确保视频质量的同时也保障了录制的流畅性。 - **信号记录**：在科研、军事等领域，需要对大量信号进行实时采集和存储，该控制器的高速数据传输能力和大容量存储支持使其成为理想的解决方案之一。 - **大数据处理**：在处理大规模数据集时，如机器学习训练、数据分析等场景下，控制器提供的高效数据读写能力能够显著提升处理效率。 #### 四、结论 Xilinx FPGA NVMe A4S Host Controller是一款高度集成且性能强大的存储控制器IP，它不仅简化了高性能存储解决方案的设计流程，还提供了灵活的配置选项和广泛的兼容性，适用于多种高性能存储应用场景。无论是视频记录、信号记录还是大数据处理，都能从中受益。

《高精度低功耗：基于65nm工艺和1.2V电源电压的Pipeline SAR ADC模数转换器设计指南》,12bit 100MHz pipelined SAR ADC模数转器 设计 65nm工艺，电源电压1.2V,ENOB=11.6 有详细教程原理文档 有工艺库，直接导入自己的cadence 有导入教程，你搞不定我可以帮你导入 结构: 栅压自举开关 CDAC 两级动态比较器 第一级6位SAR ADC 余量放大器 第二级8位SAR ADC 同步和异步SAR logic都有 原理仿真讲解，文档里都有 适合入门pipelined ADC的拿来练手，大佬勿扰 ,12bit 100MHz SAR ADC模数转换器; 65nm工艺; 电源电压1.2V; ENOB=11.6; 详细教程原理文档; 工艺库导入; 栅压自举开关; CDAC; 两级动态比较器; 6位SAR ADC; 余量放大器; 8位SAR ADC; 同步和异步SAR logic; 原理仿真讲解。,基于12位100MHz的Pipeline SAR ADC模数转换器设计：细节解析与导入教程

用标准库实现的代码，使用双DAC+DMA进行两路正弦波生成，双ADC+DMA进行采样，在主函数中，可以通过旋转编码器对生成的两个正弦波的幅度，相位，频率进行改变，且显示在OLED的菜单界面中，可以自由改变两个正弦波，通过按键来完成李萨如显示模式与正弦波调整菜单模式的切换。

### 过采样提高ADC精度 #### 引言与背景 在现代电子系统设计中，模数转换器（Analog-to-Digital Converter, ADC）扮演着至关重要的角色，尤其是在需要精确测量模拟信号的应用中。然而，并非所有的应用场景都能负担得起高精度、高分辨率的外部ADC。这时，过采样与求均值技术就成为一种有效的解决方案，能够以较低的成本提高ADC的测量分辨率和信噪比(SNR)。 #### 过采样技术原理 过采样技术的核心在于以远高于所需最低采样频率的速率对信号进行采样，然后通过对多个采样结果进行平均处理来提高分辨率和信噪比。这种技术基于两个基本原理： 1. **量化噪声的特性**：量化噪声是一种均匀分布的噪声，其能量分布在所有频率上。当信号被过采样时，量化噪声会被分散到更宽的带宽上，从而降低了单位带宽内的噪声功率。 2. **低通滤波器的作用**：过采样的信号经过低通滤波器处理后，高频噪声被抑制，而有用的低频信号得以保留，进一步提高了信噪比。 #### 技术实施步骤 1. **过采样**：首先以远高于奈奎斯特频率的速率对输入信号进行采样，以获得更多的样本数据。 2. **求均值**：接着对这些过采样的数据进行求均值处理，即对一系列样本进行累加，然后除以样本数量。 3. **低通滤波**：在求均值之后，信号通常需要通过低通滤波器来去除高频噪声。 4. **降采样**：对滤波后的信号进行降采样，以恢复原始所需的采样率，此时的信号具有更高的分辨率和更好的信噪比。 #### 具体应用实例 考虑一个使用Cygnal C8051系列单片机中的12位ADC的应用场景，目标是将测量分辨率从12位提高至16位。按照公式\(f_{\text{os}} = 4^w \times f_s\)计算过采样频率，其中\(w\)表示希望增加的分辨率位数，\(f_s\)为初始采样频率，\(f_{\text{os}}\)为过采样频率。假设系统的输出数据速率为1 Hz，则过采样频率\(f_{\text{os}}\)应为256 Hz。这意味着需要收集256个样本并对其进行求均值处理，最终通过累加和转储的方式得到16位的有效数据。 #### 实现注意事项 1. **存储器管理**：在进行过采样数据的累加过程中，确保有足够的存储空间以避免溢出或截断错误。 2. **CPU时间成本**：虽然过采样和求均值技术可以显著提高分辨率和信噪比，但同时也增加了CPU的计算负担，降低了数据处理速度。 3. **噪声类型**：过采样和求均值方法对白噪声特别有效，但对于其他类型的噪声可能效果不佳。因此，在实际应用中需要针对不同噪声类型选择合适的技术方案。 #### 结论 过采样与求均值技术提供了一种成本效益高的方式来提高ADC的测量分辨率和信噪比。通过合理的设计和实施，即使是在资源受限的嵌入式系统中也能实现高性能的信号测量。这对于许多需要高精度测量但预算有限的应用来说是一个理想的解决方案。

标题中的“用keil写的一个基于ARM的ADC与串口综合程序带protues仿真”意味着这个项目是关于在微处理器ARM上实现模数转换器（ADC）和串行通信接口的程序，使用了Keil集成开发环境进行编写，并且包含了在Protues软件中的仿真功能。以下是对这些知识点的详细解释： **ARM**： ARM（Advanced RISC Machines）是基于精简指令集计算（RISC）原理的微处理器架构。它广泛应用于嵌入式系统、移动设备、物联网等领域。ARM处理器以其低功耗、高性能和灵活性著称。 **ADC（Analog-to-Digital Converter）**： ADC是模拟信号到数字信号转换器，它的作用是将物理世界的各种连续变化的模拟信号转换为离散的数字值，以便于微处理器处理。在ARM系统中，ADC常用于采集环境传感器数据或处理其他模拟输入信号。ADC的转换过程包括采样、保持、量化和编码等步骤，其性能指标包括分辨率、转换速率、精度等。 **串口（Serial Communication Interface）**： 串口是一种通信接口，允许设备之间通过串行方式传输数据。在嵌入式系统中，串口常用于调试、日志记录或与其他设备通信。常见的串口标准有UART（通用异步收发传输器）、USART（通用同步/异步收发传输器）和SPI（串行外围接口）。串口通信涉及波特率、数据位、停止位、奇偶校验等参数的设置。 **Keil**： Keil是ARM公司提供的一个强大的嵌入式开发工具链，包括C/C++编译器、汇编器、链接器、调试器等组件。Keil μVision IDE是其中的集成开发环境，支持多种微控制器，提供了方便的代码编辑、构建、调试等功能，是开发ARM应用的常用工具。 **Protues**： Protues是一款基于虚拟平台的硬件仿真软件，允许开发者在软件中搭建电路模型，进行硬件级别的仿真。在嵌入式系统开发中，Protues可以配合Keil进行联合仿真，实现对程序运行的动态观察和调试，而无需实际硬件。 综合以上，这个项目可能包含以下步骤： 1. 使用Keil μVision编写针对ARM处理器的ADC驱动程序和串口通信协议。 2. 配置ADC以读取模拟信号，并将其转换为数字值。 3. 实现串口通信协议，如UART，将ADC转换得到的数字数据发送出去。 4. 在Protues环境中配置虚拟硬件，包括ARM处理器、ADC模块和串口通信模块。 5. 运行并调试程序，通过Protues观察ADC数据的转换和串口通信的效果。 这样的项目有助于学习和理解ARM处理器的底层操作，ADC的原理和应用，以及串口通信的实现，同时利用虚拟仿真提升开发效率。

STM32F407 3个ADC同步采样，串口1重定向PB6 PB7 定时器8 通道4作为TRGO信号触发ADC1同步ADC2，ADC3同步采样3个不同的规则通道，转换后触发DMA搬运到内存，并在中断中置位标志位，在main中输出结果。 在STM32F407微控制器的开发中，经常需要利用其丰富的外设进行高性能的数据采集。本篇将深入解析如何在STM32F407上使用CubeMX工具配置和实现三个模数转换器（ADC）的同步采样、DMA传输以及定时器触发等功能。这里所提到的“3重ADC同步规则3通道扫描采样 DMA传输 定时8触发”涉及了硬件同步、多通道数据采集、数据直接内存访问和定时触发机制等高级特性。 ADC同步采样是通过定时器来实现的。在这个案例中，使用了定时器8的通道4输出的TRGO（触发输出）信号来触发ADC1、ADC2和ADC3。这些ADC可以设置为在TRGO信号到来时同步启动，完成各自通道的数据转换。这种同步机制对于需要精确同时采集不同传感器数据的应用场景特别有用。 规则通道扫描采样意味着ADC模块将会按照配置好的规则顺序循环地对一组通道进行采样。这里每个ADC配置了不同的规则通道，因此它们会各自独立地对不同的模拟输入通道进行采样，保证了数据采集的多样性和灵活性。 在完成ADC转换后，数据并不是直接被送入中央处理单元（CPU），而是通过DMA进行搬运。DMA（直接内存访问）允许外设直接与内存进行数据传输，无需CPU介入。这一特性极大降低了对CPU的负担，并提高了数据处理的效率。在本例中，转换完成的数据会通过DMA传输至指定的内存地址。 在数据采集完成后，需要有一种方式来通知CPU处理这些数据。这通常通过中断来实现。当中断发生时，CPU暂停当前的任务，跳转到相应的中断服务函数中执行数据处理逻辑。在本例中，中断服务函数将会设置标志位，并在main函数中根据标志位决定输出数据结果。 在使用HAL库进行上述配置时，CubeMX工具能提供一个可视化的配置界面，简化了配置过程。开发者可以直观地看到外设间的连接关系，并通过图形化界面完成复杂的配置，生成初始化代码。这些初始化代码会包括外设的配置，中断和DMA的设置等，为开发人员提供了一个良好的起点。 在实际应用中，开发者可能需要根据具体的应用场景对CubeMX生成的代码进行微调，以适应特定的性能要求和硬件约束。例如，ADC的分辨率、采样时间、数据对齐方式等参数可能需要根据实际应用的精度和速度要求来调整。 STM32F407在利用CubeMX工具进行配置后，能够实现复杂的同步采样、DMA传输和定时触发等功能，极大地提高了数据采集和处理的效率和准确性。这一过程涉及到对外设的深入理解，以及对HAL库提供的接口的熟练运用，这对于开发高性能的嵌入式系统至关重要。

在嵌入式系统开发领域，STM32系列微控制器以其高性能和丰富的功能受到广泛欢迎。特别是STM32G431系列微控制器，由于其优化的实时性能和灵活的电源管理，成为了工业控制和自动化系统中常用的解决方案。本文将详细探讨如何使用STM32G431微控制器通过模拟SPI通信驱动ADS1118高精度模拟数字转换器(ADC)，实现多通道电压数据的采集。 ADS1118是一款精度高、功耗低的16位ADC，它支持多达4个差分输入通道或者8个伪差分输入通道，特别适合用于高性能便携式应用。其灵活的输入多路复用器使得ADS1118可以轻松配置为多个不同的测量类型。在本项目中，我们将其配置为四通道输入，以实现对四个不同电压源的测量。 接下来，我们要讨论的是STM32G431微控制器的模拟SPI接口。SPI，即串行外设接口，是一种常用的高速、全双工、同步的通信总线。它允许微控制器与各种外围设备进行数据交换。在某些STM32G431的变体中，并不直接支持SPI硬件接口，因此我们不得不使用软件模拟的方式来实现SPI通信。这种方法虽然牺牲了一些通信速度，但在一些对成本和空间要求较高的场合仍然是一个可行的解决方案。 在实现模拟SPI驱动之前，需要对STM32G431的GPIO（通用输入输出）端口进行适当的配置。通常，需要设置一个GPIO端口作为SCLK（时钟信号线）、一个GPIO端口作为MOSI（主设备数据输出，从设备数据输入线）、一个GPIO端口作为MISO（主设备数据输入，从设备数据输出线）以及一个GPIO端口作为片选（CS）信号线。通过编写相应的软件代码，利用GPIO端口来模拟SPI的时钟信号和数据信号，实现与ADS1118的数据通信。 在软件实现方面，首先需要初始化STM32G431的GPIO端口，然后编写函数来模拟SPI通信协议的时序。这些函数将负责产生正确的时钟信号和数据信号来控制ADS1118。例如，发送一个字节的函数应该确保数据在时钟信号的上升沿或下降沿被正确采样。 一旦SPI通信准备就绪，就可以开始配置ADS1118了。ADS1118可以通过其I2C或SPI接口进行配置，本项目中我们通过模拟SPI接口来配置。ADS1118的配置涉及到多个寄存器的设置，包括数据速率、输入通道选择、增益设置、模式选择等。通过精心配置这些寄存器，可以确保ADS1118以预定的方式工作，从而准确读取输入通道上的电压值。 在配置完成后，我们可以开始读取ADS1118中的电压数据。通常，数据读取会涉及到启动转换命令和读取转换结果的命令。软件需要处理好时序和数据的完整性，确保从ADS1118中读取到正确的数据。一旦数据被读取，就需要将其从原始的16位值转换为实际的电压值。这通常涉及到一些数学运算和对ADS1118参考电压的理解。 当实现整个系统时，还需要考虑错误处理和异常情况，比如通信错误、过压或欠压情况等。为了保证系统的稳定性和可靠性，这些异常情况都需要被软件妥善处理。 通过STM32G431微控制器的模拟SPI接口驱动ADS1118实现四通道电压采集，虽然在实现过程中面临一定的挑战，比如需要精确控制GPIO时序等，但一旦成功，就能在硬件成本和空间受限的条件下实现精确的多通道数据采集，为各种工业和消费电子应用提供了很好的解决方案。

内容概要：本文详细介绍了AD128S102这款12位8通道ADC芯片的应用与优化方法。首先讨论了硬件架构的选择，包括多路选择器+运放跟随和两级运放结构两种方案，重点讲解了信号调理和误差控制的方法。接着深入探讨了基于C语言的SPI通信实现，包括通道选择、数据读取以及时钟相位配置等关键技术点。文中还分享了六次采样去极值算法的具体实现及其在不同温度环境下的表现，并强调了运放跟随电路和PCB布局的重要性。最后提供了实测数据对比，展示了该方案在工业现场的实际应用效果。 适合人群：嵌入式系统开发者、硬件工程师、从事工业自动化和数据采集系统的工程师。 使用场景及目标：适用于需要高精度数据采集的工业应用场景，如生产线检测设备、电机控制系统等。主要目标是提高数据采集的精度和稳定性，减少外界干扰的影响。 其他说明：文中提供的代码片段和硬件设计方案经过实际验证，能够有效提升AD128S102 ADC芯片的工作性能。同时提醒读者注意一些容易忽视的技术细节，如运放选择、PCB布局和SPI线长等问题。

解决了STM32在运行FreeModbus中断量太大的问题

内容概要：本文详细介绍了基于0.18μm工艺的10bit高速逐次逼近型模数转换器(SAR ADC)的设计与性能仿真。文章从引言开始，阐述了SAR ADC在现代科技中的广泛应用背景，随后深入探讨了该ADC的技术特点，包括采用逐次逼近型架构、合理的电路设计、高效的转换过程和低功耗特性。性能指标部分重点分析了有效位数(ENOB)达到9.6bit和信噪比动态范围(SFDR)高达63.7dB的优势。最后，通过仿真分析展示了该ADC在不同条件下的稳定性能，为其实际应用提供了有力支持。 适合人群：从事模数转换器研究与开发的专业人士，尤其是关注高分辨率、高动态范围ADC设计的研究人员和技术工程师。 使用场景及目标：适用于需要高精度、低噪声干扰的系统设计，如雷达、通信、遥感等领域。目标是帮助读者深入了解SAR ADC的设计原理及其性能优势，为相关项目提供理论依据和技术指导。 其他说明：文中提到的仿真工具对于理解和优化ADC性能至关重要，建议读者结合具体应用场景进行进一步探索和实验。