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  • 可编程逻辑

    2021-07-23 03:40:27
    另一方面,可编程逻辑器件(PLD)是能够为客户提供范围广泛的多种逻辑容量、特性、速度和电压参数的标准成品部件 —— 而且此类器件可在任何时间改变,从而完成许多种不同的功能。中文名可编程逻辑基本器件存储器、微...

    逻辑器件可分为两大类 – 固定逻辑器件和可编程逻辑器件。正如其命名一样,固定逻辑器件中的电路是永久性的,它们完成一种或一组功能 —— 一旦制造完成,就无法改变。另一方面,可编程逻辑器件(PLD)是能够为客户提供范围广泛的多种逻辑容量、特性、速度和电压参数的标准成品部件 —— 而且此类器件可在任何时间改变,从而完成许多种不同的功能。

    中文名

    可编程逻辑

    基本器件

    存储器、微处理器和逻辑器件存储器

    存储随机信息

    逻辑器件

    固定逻辑器件和可编程逻辑器件

    可编程逻辑简介

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    在数字电子系统领域,存在三种基本的器件类型:存储器、微处理器和逻辑器件。存储器用来存储随机信息,如数据表或数据库的内容。微处理器执行软件指令来完成范围广泛的任务,如运行字处理程序或视频游戏。逻辑器件提供特定的功能,包括器件与器件间的接口、数据通信、信号处理、数据显示、定时和控制操作、以及系统运行所需要的所有其它功能。

    固定逻辑与可编程逻辑

    逻辑器件可分为两大类 – 固定逻辑器件和可编程逻辑器件。正如其命名一样,固定逻辑器件中的电路是永久性的,它们完成一种或一组功能 —— 一旦制造完成,就无法改变。另一方面,可编程逻辑器件(PLD)是能够为客户提供范围广泛的多种逻辑容量、特性、速度和电压参数的标准成品部件 —— 而且此类器件可在任何时间改变,从而完成许多种不同的功能。

    对于固定逻辑器件,根据器件复杂性不同,从设计、原型到最终生产所需要的时间可从数月至一年多不等。而且,如果器件工作不合适,或者如果应用要求发生了变化,那么就必须开发全新的设计。设计和验证固定逻辑的前期工作需要大量的NRE成本。NRE代表在固定逻辑器件最终从芯片制造厂制造出来以前客户需要投入的所有成本,这些成本包括工程资源、昂贵的软件设计工具、用来制造芯片不同金属层的昂贵光刻掩膜组以及初始原型器件的生产成本。这些NRE成本可能从数十万美元至数百万美元。

    对于可编程逻辑器件,设计人员可利用价格低廉的软件工具快速开发、仿真和测试其设计。然后,可快速将设计编程到器件中,并立即在实际运行的电路中对设计进行测试。原型中使用的PLD器件与正式生产最终设备(如网络路由器、DSL调制解调器、DVD播放器、或汽车导航系统)时所使用的PLD完全相同。这样就没有了NRE成本,最终的设计也比采用定制固定逻辑器件时完成得更快。

    采用PLD的另一个关键优点是在设计阶段中客户可根据需要修改电路,直到对设计工作感到满意为止。这是因为PLD基于可重写的存储器技术——要改变设计,只需要简单地对器件进行重新编程。一旦设计完成,客户可立即投入生产,只需要利用最终软件设计文件简单地编程所需要数量的PLD就可以了。

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    可编程逻辑CPLD和FPGA

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    可编程逻辑器件的两种类型是现场可编程门阵列(FPGA)和复杂可编程逻辑器件(CPLD)。在这两类可编程逻辑器件中,FPGA提供了最高的逻辑密度、最丰富的特性和最高的性能。现在最新的FPGA器件,如Xilinx Virtex? 系列中的部分器件,可提供八百万“系统门”(相对逻辑密度)。这些先进的器件还提供诸如内建的硬连线处理器(如IBM Power PC)、大容量存储器、时钟管理系统等特性,并支持多种最新的超快速器件至器件(device-to-device)信号技术。FPGA被应用于范围广泛的应用中,从数据处理和存储直到仪器仪表、电信和数字信号处理。

    与此相比,CPLD提供的逻辑资源少得多 —— 最高约1万门。但是,CPLD提供了非常好的可预测性,因此对于关键的控制应用非常理想。而且CPLD器件(如Xilinx CoolRunner? 系列)需要的功耗极低,并且价格低廉,从而使其对于成本敏感的、电池供电的便携式应用(如移动电话和数字手持助理)非常理想。

    可编程逻辑PLD的优点

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    固定逻辑器件和PLD各有自己的优点。例如,固定逻辑器件经常更适合大批量应用,因为它们可更为经济地大批量生产。对一些需要极高性能的应用,固定逻辑也可能是最佳的选择。

    然而,可编程逻辑器件提供了一些优于固定逻辑器件的重要优点,包括:

    · PLD在设计过程中为客户提供了更大的灵活性,因为对于PLD来说,设计反复只需要简单地改变编程文件就可以了,而且设计改变的结果可立即在工作器件中看到。

    · PLD不需要漫长的前导时间来制造原型或正式产品 – PLD器件已经放在分销商的货架上并可随时付运。

    · PLD不需要客户支付高昂的NRE成本和购买昂贵的掩膜组。PLD供应商在设计其可编程器件时已经支付了这些成本,并且可通过PLD产品线延续多年的生命期来分摊这些成本。

    · PLD允许客户在需要时仅订购所需要的数量,从而使客户可控制库存。采用固定逻辑器件的客户经常会面临需要废弃的过量库存,而当对其产品的需求高涨时,他们又可能为器件短缺(供货不足)所苦,并且不得不面对生产延迟的现实。

    · PLD甚至在设备付运到客户那儿以后还可以重新编程。事实上,由于有了可编程逻辑器件,一些设备制造商现在正在尝试为已经安装在现场的产品增加新功能或者进行升级。要实现这一点,只需要通过因特网将新的编程文件上载到PLD就可以在系统中创建出新的硬件逻辑。

    过去几年时间里,可编程逻辑供应商取得了巨大的技术进步,以致现在PLD被众多设计人员视为是逻辑解决方案的当然之选。能够实现这一点的重要原因之一是像赛灵思这样的PLD供应商是“无晶圆制造厂”企业,并不直接拥有芯片制造工厂,赛灵思将芯片制造工作外包给联华电子(UMC)和东芝,他们是芯片制造行业的领导厂商。这一策略使赛灵思可以集中精力设计新产品结构、软件工具和IP核心,同时还可以利用最先进的半导体制造工艺技术。先进的工艺技术在一系列关键领域为PLD提供了帮助:更快的性能、集成更多功能、降低功耗和成本等。目前赛灵思提供采用先进的90nm和65nm工艺生产的可编程逻辑器件,它们都是业界最领先的工艺。

    例如,仅仅数年前,最大规模的FPGA器件也仅仅为数万系统门,工作在40 MHz。过去的FPGA也相对较贵,当时最先进的FPGA器件大约要150美元。然而,今天具有最先进特性的FPGA可提供百万门的逻辑容量、工作在300 MHz,成本低至不到10美元,并且还提供了更高水平的集成特性,如处理器和存储器。

    同样重要的是,PLD现在有越来越多的核心技术(IP)库的支持 - 用户可利用这些预定义和预测试的软件模块在PLD内迅速实现系统功能。IP核心包括从复杂数字信号处理算法和存储器控制器直到总线接口和成熟的软件微处理器在内的一切。此类IP核心为客户节约了大量时间和费用 – 否则,用户可能需要数月的时间才能实现这些功能,而且还会进一步延迟产品推向市场的时间。

    可编程逻辑结论

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    可编程逻辑的价值在于其缩短了电子产品制造商的开发周期以及帮助他们更快地将产品推向市场的能力。随着PLD供应商继续致力于在可编程逻辑器件中集成更多的功能、进一步降低成本并提高能够节约时间的IP核心的可用性,可编程逻辑一定会在数字设计人员中进一步普及开来。

    实际上,近年来,PLD销售额的增长速度已经超过基于传统门阵列技术的固定逻辑器件的销售增长速度。而且,高性能FPGA现在已开始从采用最先进的标准单元技术制造的固定逻辑器件那儿赢得市场份额。

    根据半导体行业联盟(SIA)提供的数据,可编程逻辑现在是半导体行业中增长最快的领域之一,在过去几年时间里,PLD的销售增长速度超过了整个半导体行业的平均销售增长速度。[1]

    参考资料

    1.

    可编程逻辑

    .电子产品世界[引用日期2013-01-25]

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  • 初探数通网络开放可编程简介

    千次阅读 多人点赞 2021-03-12 17:59:58
    文章目录网络运维面困难与挑战行业趋势面临困难数通网络可开放编程简介应用场景多厂商设备快速适配新业务快网络变更可靠管控析全栈可编程特性介绍动态加载软件包事务机制数据一致性用户开放编程支持配置预览支持配置...

    网络运维面困难与挑战

    行业趋势

    5G时代,网络运维面临越来越多的挑战。从价值目标来说,网络运维是从节约成本到收益的转变,网络运维更像是流量管理。传统的网络运维是典型的“人流量”人工运维模式,具有半人工半自动化的特点,也在朝着全自动化的目标努力演进。网络运维首先要改变的是传统的思维方式,从开发运维分离到开发运维一体化。这就要求运营商运维部门具备DevOps能力,网络运维将从传统的CT运维走向多元化的ICT运维。

    在云计算快速发展的时代,OTT通过云原生架构保障云服务体验的设计理念深刻影响了运营商的网络建设模式。无论是运营商强调云前自下而上的网络,还是自上而下的OTT网络,战略选择差异背后共同的驱动因素是企业的数字化转型正在加速云网络融合的需求。网络与云的融合意味着运营商和企业都需要根据自己的需求灵活定制,以满足未来的业务场景。

    面临困难

    在传统的“人流量”人工操作维护模式下,操作人员面临以下痛点:

    • 运营商网络陷入多厂商设备管理的困境。厂商设备多元化是运营商和企业避免被套牢的长期策略。但是单个厂商控制器只能管理自己的网络设备,没有统一的接口标准与OSS系统集成。随着新设备的增加,适配效率取决于制造商的能力和响应速度,这限制了端到端网络服务自动化的发展。长期以来发展缓慢,已经成为业内公认的瓶颈。
    • 新业务推出慢,周期短需要等半年,长的需要等一两年,不能满足新时代的要求。新业务推出缓慢的原因有很多,其中一个原因是新业务是以传统的开发和运维分离的方式推出的:运营商首先提出新的服务需求,各种设备厂商开发发布版本,运营商重新接受使用,整个过程持续很长一段时间。
    • 网络设备适配和网络割接工作需要手动执行海量命令行脚本,容易出错。随着脚本规模的增加,其可维护性也持续下降,使得网络运维逐渐成为一个高风险职业。
    • 显然,这种基于单一厂商配置和基线的网络管控理念已经不能满足运营商日益灵活敏捷的运维需求,开放可编程的多厂商网络管控解决方案应运而生。
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      图表 1 传统的“人流量”人工操作维护模式

    数通网络可开放编程简介

    面对网络运维的严峻挑战,开放可编程系统以YANG模型驱动为基础,提供了端到端的开放可编程能力:设备驱动可编程、网络业务可编程、开放设备和业务北向接口,并且提供了安全可靠的保障机制。
    在这里插入图片描述
    图表 2 适合人群

    应用场景

    多厂商设备快速适配

    运营商和企业网络一般都有多厂商设备共存的场景(如多厂商5G站自动上线、多厂商CPE配置等)。缺乏统一的管理和控制。新设备集成慢,自动化程度低,开通周期长,成为端到端业务交付的瓶颈。开放式可编程系统通过YANG接口自动识别并读取设备的YANG模型文件,生成网元驱动包并加载到系统中,一天即可完成一个新的设备适配管,适配效率提高90%。

    新业务快

    新服务的推出依赖于OSS系统和厂商控制器的版本更新,受API接口集成不足、定制成本高的问题困扰,导致推出周期长,难以满足业务场景灵活变化的需求。开放式可编程系统支持自定义业务YANG模型和业务逻辑,自动生成北行API接口,实现与OSS系统的快速集成,完成设备和网络服务的添加、删除、修改和检查等操作。开发时间从6-9个月发布缩短到1个月按需发布,业务上线周期缩短80%。

    网络变更可靠

    存量网络运维存在大量业务迁移变更的诉求,基本依赖人工操作或命令行脚本,出错率高。海量脚本维护困难,网络变更风险高,正确率难以保证。开放可编程系统提供Dryrun、回滚、事务、并发等安全可靠机制保障,网络变更正确率提升到99.9%。

    管控析全栈可编程

    面对5G网络切片与智能运维的场景,基于用户自定义网络业务模型,除了实现业务发放可编程外,开放可编程系统还提供控制算路与智能分析可编程能力,最大程度支持运营商业务面向未来网络演进。
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    图表 3以Windows为例,客户对网络操作平台能力诉求

    特性介绍

    动态加载软件包

    通过编写和加载软件包,实现新设备的快速纳管和新业务的快速构建。
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    图表 4 AOC开放可编程平台所需具备的架构和能力
    系统提供的软件包包括:

    1. SND包:网元驱动包(Specific NE Driver Pkg),为开放可编程系统提供与网元交互的数据模型。该数据模型通常包含一个.py文件和若干特性的数据模型(YANG),前者用于定义网元的相关信息,如设备类型、厂商、连接信息等,后者描述了网元相关特性的数据结构。系统通过加载网元驱动包,可以和设备建立连接,进行数据查询和配置下发,实现设备纳管。支持的SND包类型包括:NETCONF SND、CLI SND、NETCONF&CLI双协议SND、RESTCONF SND和Customized SND(提供YANG到其它协议的通用驱动)。
    2. SSP包:业务包(Specific Service Plugin Pkg),定义了完成一套网络级业务配置对应的数据模型。该数据模型通常包含一个Jinja2模板文件、一个Python映射脚本和业务YANG模型。其中:
    • Jinja2模板描述了业务的数据结构,并使用Jinja2语法完成了诸如插值、条件判断、循环等操作。

    • Python映射脚本描述了如何将用户提交的数据填充到模板,并映射到网元数据结构中。

    • 业务YANG模型描述了业务的相关参数,按照业务输入,构建业务YANG模型。

    • 系统通过加载业务包,可以进行业务配置下发,实现新业务的快速构建。

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    图表 5 Yang模型驱动

    事务机制

    系统提供了事务机制,配置变化支持在一个原子事务里提交,保证开放可编程系统中的数据和转发器的数据一致性。同一个事务里的数据会并发下发到多台设备,要么全部成功,要么全部回退,没有部分数据成功。
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    图表6事务机制:失败自动回滚,保障配置安全

    数据一致性

    开放可编程系统保存了下发到设备数据的副本,能够采集设备数据,发现设备数据和开放可编程系统上数据的差异并在界面呈现,可以以开放可编程系统为准或者以设备为准进行数据同步。

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    图表 7 数据一致性:多头管理及时发现

    用户开放编程

    • 支持RESTCONF和CLI等北向接口,支持基于Python脚本在开放可编程系统上开发新的能力。
    • 支持模型驱动的编程接口。用户在编写SSP包(业务包)时,使用系统提供的EasyMap算法,只需要写创建流程,更新和删除都由算法比较计算得出,简化用户编程,降低开发难度。
    • 支持YANG模型自动生成南向报文,提升驱动开发效率。
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      图表8 Mapping:支撑极简代码

    支持配置预览

    对于配置到开放可编程系统上的数据,在下发到设备前,用户可以进行配置预览,查看将要下发到设备上的报文以及新旧配置数据的差异信息。

    在这里插入图片描述
    图表 9 配置预览

    支持配置校验

    用户配置到开放可编程系统上的数据可以基于YANG模型以及YANG模型提供的检查语法,进行相关的配置校验检查。
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    图表10 高效的业务配置
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    图表 11 数据溯源:配置可追溯
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    图表 12 配置历史:历史操作完全掌控

    备注:本文整理自DevRun开发者沙龙华为云直播《初探数通网络开放可编程》,点击可以回看

    参考文档

    1. 数通可开放编程快速入门

    https://devzone.huawei.com/cn/enterprise/aoc/quickStart.html

    1. 数通可开放编程文档中心

    https://devzone.huawei.com/cn/enterprise/aoc/apiDoc.html

    1. 专家讲解:数通网络开放可编程的架构和能

    https://bbs.huaweicloud.com/videos/103845

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  • 可编程器件的编程原理 一、可编程器件为什么可以编程为什么有些IC可以编程有些IC不可以编程 模拟器件->数字器件 ASIC->可编程器件 ASIC:专用芯片,在出厂时功能预定好的,硬编码、用硬件实现的编码程序。一个...

    可编程器件的编程原理
    一、可编程器件为什么可以编程为什么有些IC可以编程有些IC不可以编程
    模拟器件->数字器件
    ASIC->可编程器件
    ASIC:专用芯片,在出厂时功能预定好的,硬编码、用硬件实现的编码程序。一个芯片完成一个特定功能;
    老式手机就是预先制定了功能,出厂后就不能装软件。
    可编程器件(CPU):一个有运算控制能力的芯片,功能没有预先制定,只提供了简的指令集供程序员编程改变
    灵活性体现,一个芯片可以做手机(这时候的手机因为用的是可编程芯片,所以手机只是个载体可以装很多软件)、电视机、平板。

    二、可编程的特点
    1、CPU在固定频率的时钟控制下有节奏的运行。
    CPU在每个节拍只做一件事情,比如读取指令、解码指令、执行指令。(取指、解码、执行构成CPU的一个周期)。
    上阀条的玩具,闹钟,有节奏的释放就是一种机械式的CPU。
    2、CPU可以通过总线读取外部存储设备中的二进制指令集(就是我们写的程序编译后生成的二进制),然后解码执行。
    3、这些可以被CPU解码执行的二进制指令集是CPU设计的时候确定的,是CPU设计者(ARM)公司定义的,本质上是一串0和1的组合数字。这就是CPU的汇编指令集。

    汇编指令是ARM公司预定好的,汇编指令就是将特定的0和1组合和一串字母绑定,这串字母就是汇编指令。我们利用这些汇编指令写好程序
    经过编译(按照CPU指令开发的一个软件,能把汇编指令翻译成对应的二进制)然后再给CPU执行。
    大家都按照规定:ARM制定规则、三星按照ARM的规则生产CPU、还有人按照ARM规则生产编译器、我们按照这个编译器写好代码并编译得到可执行程序,然后下载到三星的CPU上去执行。

    三、整个程序编程及运行过程
    1、程序员用汇编指令编程->经过汇编译器生成二进制可执程序行文件->二进制可执行程序文件下载到存储设备(这里的存储器特性要符合CPU读取)中被CPU读取进去->CPU内部电路对二进制文件解码->解码后通过CPU执行指令->完成指令动作。
    2、如果程序员用C语言等高级语言编程,则编译器先将C等高级语言程序编译为汇编程序,再进行上部分的后续工作。

    ** 在这里插入图片描述

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  • 可编程控制器目前常用的编程语言有以下几种:梯形图语言、助记符语言、顺序功能图、功能块图和某些高级语言。手持编程器多采用助记符语言,计算机软件编程采用梯形图语言,也有采用顺序功能图、功能块图的。(1)梯形...

    可编程控制器目前常用的编程语言有以下几种:梯形图语言、助记符语言、顺序功能图、功能块图和某些高级语言。手持编程器多采用助记符语言,计算机软件编程采用梯形图语言,也有采用顺序功能图、功能块图的。

    (1)梯形图语言

    梯形图的表达式沿用了原电气控制系统中的继电接触控制电路图的形式,二者的基本构思是一致的,只是使用符号和表达方式有所区别。

    【例1】某一过程控制系统中,工艺要求开关1闭合40S后,指示灯亮,按下开关2后灯熄灭。采用三菱 FX2N系列 PLC实现控制,图1-5(a)为实现这一功能的梯形图程序,它是由若干个梯级组成的,每一个输出元素构成一个梯级,而每个梯级可由多条支路组成。

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    梯形图从上至下按行编写,每一行则按从左至右的顺序编写。CPU将按自左到右,从上而下的顺序执行程序。梯形图的左侧竖直线称母线(源母线)。梯形图的左侧安排输入触点(如果有若干个触点相并联的支路应安排在最左端)和辅助继电器触点(运算中间结果),最右边必须是输出元素。

    梯形图中的输入触点只有二种:动合触点(

    e0252b3ab3bf0a5f4222c4773b649248.png )和动断触点(

    cc397644f06e7e543356d1b7ff1c97a4.png ),这些触点可以是PLC的外接开关对应的内部映像触点,也可以是PLC内部继电器触点,或内部定时、计数器的触点。每一个触点都有自己特殊的编号,以示区别。同一编号的触点可以有常开和动断两种状态,使用次数不限。因为梯形图中使用的“继电器”对应PLC内的存储区某字节或某位,所用的触点对应于该位的状态,可以反复读取,故人们称PLC有无限对触点。梯形图中的触点可以任意的串联、并联。

    梯形图中的输出线圈对应PLC内存的相应位,输出线圈包括输出继电器线圈、辅助继电器线圈以及计数器、定时器线圈等,其逻辑动作只有线圈接通后,对应的触点才可能发生动作。用户程序运算结果可以立即为后续程序所利用。

    (2)助记符语言

    助记符语言又称命令语句表达式语言,它常用一些助记符来表示PLC的某种操作。它类似微机中的汇编语言,但比汇编语言更直观易懂。用户可以很容易地将梯形图语言转换成助记符语言。

    图1-5(b)为梯形图对应的用助记符表示的指令表。

    这里要说明的是不同厂家生产的PLC所使用的助记符各不相同,因此同一梯形图写成的助记符语句不相同。用户在将梯形图转换为助记符时,必须先弄清PLC的型号及内部各器件编号、使用范围和每一条助记符的使用方法。

    (3)顺序功能图

    顺序功能图常用来编制顺序控制程序,它包括步、动作、转换三个要素。顺序功能图法可以将一个复杂的控制过程分解为一些小的工作状态。对于这些小状态的功能依次处理后再把这些小状态依一定顺序控制要求连接成组合整体的控制程序。图1-6所示为采用顺序功能图编制的程序段,

    (4)功能块图

    功能块图是一种类似于数字逻辑电路的编程语言,用类似与门、或门的方框来表示逻辑运算关系,方块左侧为逻辑运算的输入变量,右侧为输出变量,输入端、输出端的小圆点表示“非”运算,信号自左向右流动。类似于电路一样,方框被“导线”连接在一起。图1-7所示为功能块图示例。

    8dc812af24cd9ce599c200b8028f1ed7.png

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  • 可编程接口芯片8255A

    千次阅读 2021-07-30 23:47:34
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  • 可编程逻辑器件期末复习总结

    千次阅读 多人点赞 2021-12-12 19:14:43
    2021年下学年可编程逻辑器件(FPGA)期末复习总结,仅供参考
  • 《8255可编程并行接口实验实验报告》由会员分享,可在线阅读,更多相关《8255可编程并行接口实验实验报告(6页珍藏版)》请在人人文库网上搜索。1、微机原理实验报告实验名称8255可编程并行接口实验一、实验目的1、...
  • 可编程的SQL是什么样的?

    千次阅读 多人点赞 2021-10-27 16:48:29
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  • 一个学长整理的2017年的 ...app_version=4.5.2 今年考试题,因为提前放假拖到了开学前考 一、简答(56分,一个8分) 1.Tsu、Thold、Tco画图解释(懂得都懂) 2.CPLD的宏单元和FPGA的LE的组成(组成上边总结有,还要求画...
  • 1)掌握8255方式0的工作原理以及设置C口输入,A口输出的编程方法。 2)掌握I/O接口地址译码电路的工作原理及端口地址的计算方法。 3)掌握I/O端口的读写操作及编程方法。 4)掌握微机接口集成开发环境HQFC软件的使用...
  • 可编程电阻-----MCP4017T-104ELT

    千次阅读 2021-01-19 18:22:20
    参考文献 MCP4017 datasheet 1.首先确定通信方式: 看其数据手册易得 iic 2.使用的是iic因此比寻找其写命令和读命令,和数据对应的读写方式。 从此可以看出,写命令是0x5E. 读命令则是,0x5F ...
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    千次阅读 2020-12-21 01:44:24
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空空如也

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