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2022-04-07
STM32CubeMX 软件安装明细教程
STM32CubeMX 软件的安装分为三个部分： 1-安装 JRE，JAVA 运行环境。 2-安装 STM32CubeMX 软件。 3-安装芯片的固件支持包，也就是 HAL 库。 清单：请依据清单进行复制在网上查对应版本下载（推荐用必应搜索） 1、JRE-8u201-windows-x64：64 位的 JRE 安装文件。 参考下载地址： https://www.java.com/zh_CN/download/windows-64bit.jsp（尽量安装最新版 64 位的Java） 2、en.stm32cubemx_v5-5-0：STM32CubeMX V5.50 安装文件。（可以最新版，STM32CubeMX 官网上可以免费下载） 3、STM32Cube_FW_F1_V1.8.0：STM32F1 系列芯片的固件支持包 V1.80。 4、STM32Cube_FW_L1_V1.9.0：STM32L1 系列芯片的固件支持包 V1.90。 目录 第 1 部分：安装 JRE。 第 2 部分：安装 STM32CubeMX 5.50 第 3 部分：安装固件支持包 第 1 部分：安装 JRE。 【01】点击“jre-8u201-windows-x64.exe”可执行文件，在欢迎界面中，点击“安装”按 钮开始安装 64 位的 JRE（注意：如果电脑操作系统为 32 位，请安装 32 位的 JRE）。 图片 【02】点击“确定”按钮，接受软件安装许可。 图片 【03】等待 JRE 安装完成。 图片 【04】 点击“关闭”按钮，结束安装程序，JRE 安装完成。 图片 第 2 部分：安装 STM32CubeMX 5.50 【01】 点击“en.stm32cubemx_v5-5-0”文件夹中的“SetupSTM32CubeMX-5.5.0.exe”， 即可开始安装 STM32CubeMX 5.50 版本，点击“Next”进入下一个界面。 图片 【02】 接受安装许可协议，点击“Next”进入下一个界面。 图片 【03】 把 2 个选项都勾选，才能点击“Next”进入下一个界面进行后续的安装。 图片 【04】指定安装路径，一般默认即可，点击“Next”，会弹出一个创建文件夹的消息框。 图片 【05】 在弹出的消息框中，点击“确定”进入下一个安装界面。 图片 【06】 在快捷图标的配置界面中，保持默认即可，点击“Next”进 图片 【07】 点击“Next”，开始安装软件，等待安装完成。 图片 【08】 点击“Next”，你将会看到安装完成的界面，点击“Done”结束安装程序。 图片 第 3 部分：安装固件支持包 【01】 点击桌面上“STM32CubeMX”快捷图标，打开该软件。 图片 【02】 点击“Help”菜单中的“Manage embedded software packages”菜单项。 图片 【03】 在弹出的“Embedded Software Packages Manager”对话框中，可以看到 ST 公司的各个 STM32 系列微处理器，展开某一系列的微处理器就可看到你可以获取的固件支持包的版本和大小。对于没有安装的固件支持包，其左侧的小方框是空白的，如果安装成功的 固件支持包，改小方框内部则填充为浅绿色。 在该对话框中，你可以通过左下角的“From Loacal…”按钮进行导入本地离线包，或者通过“From Url…”按钮进行在线下载解压安装。 选一个最新的库也可以的，安装只需要点击安装那个单词！安装完毕后就结束了可以听课了！ 报错看这个： https://blog.csdn.net/it_angel_/article/details/104442217 图片 【04】 在本教程中采用的是最方便快捷的安装方式-解压离线包。 首先创建一个文件夹，用来存放你已经下载并解压好的芯片固件支持包，例如：在 C 盘下创建名为“STM32Cube_FW”的文件夹，并将解压后的固件支持包拷贝过来。 图片 【05】 在 STM32CubeMX 主界面中点击“Help” 菜单中的“Updater Settings”菜单项。 图片 【06】 在弹出的“Updater Settings”对话框中，你看到固件支持包保存的默认路径。 图片 【07】 点击默认路径右边的“Browse”按钮，指定到我们下载并压缩好的固件支持包保存的文件夹位置，即 C 盘下的“STM32Cube_FW”的文件夹。 图片 【08】 点击“OK”即可完成固件支持包的安装。 再次打开“Embedded Software Packages Manager”对话框，此时，你将看到已经安装好的芯片固件支持包左侧的小方框里面填充满了浅绿色，同时显示你安装的版本号。 至此，整个 STM32CubeMX 的软件安装完成。 图片
刘航宇
4年前
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UltraSE: Single-Channel Speech Enhancement Using Ultrasound阅读感悟
目录 一、论文基本信息 二、论文主要内容2.1 研究的背景 2.2 研究的目标 2.4 困难与拟解决对策， 2.5 技术优势 2.6 研究技术简述 2.6.1 ULTRASE DNN 模型概述2.6.2 基于 CGAN 的跨模态训练 2.6.3 ULTRASE 实现 2.7 研究验证2.7.1 微基准比较 2.7.2 消融研究 2.7.3 系统效率 2.8 文章结论 三、阅读理解与心得 参考文献 一、论文基本信息 作者 ：孙科（加州大学圣地亚哥分校）； 张新宇（加州大学圣地亚哥分校） 出版源 ：第27届移动计算和网络国际会议论文集2021年10月第160-173页 摘要 ：鲁棒语音增强被认为是音频处理的圣杯，也是人机交互的关键要求。用单通道、纯音频方法解决这个任务仍然是一项艰巨的挑战，尤其是在涉及相互竞争的扬声器和背景噪声混合的实际场景中。在本文中，我们提出了UltraSE，它使用超声波传感作为一种补充模式，将所需说话者的声音从干扰和噪声中分离出来。UltraSE使用商用移动设备（例如智能手机）发射超声波并捕捉说话者发音手势的反射。 它引入了一种多模态、多领域的深度学习框架来融合超声多普勒特征和可听语音频谱图。此外，它还利用一个基于跨模态相似性测量网络的经过对抗性训练的鉴别器来学习两种异质特征模式之间的相关性。我们实验验证了UltraSE同时提高了语音清晰度和质量，并且大大优于最先进的解决方案。 二、论文主要内容 2.1 研究的背景 人类听觉系统非常有能力在干扰扬声器和噪音的混合中挑选出语音源，这仍然是机器听觉的基本挑战。在当今人机交互和人机交互的数字通信系统的激增下，但这个问题仍然存在。示例：移动VoIP、语音命令、现场语音的后期制作等。语音分离与增强(SSE)的相关研究问题通常被认为是音频处理的圣杯。经典解决方案需要依赖先验知识（即每个扬声器的特征工程）或[1] 定向麦克风阵列来将所需的源与环境声音隔离开来。在过去的几年里，深度学习技术已经激增并显着推进了该领域，实现了单麦克风扬声器独立SSE。在分离2个净语音的混合物时，最先进的解决方案已证明平均音频质量提高了约 10 dB。然而，超过2个扬声器与背景噪声混合的具有挑战性的情况很少受到关注。最近的一个初步测试表明，现有的深度学习模型在这种情况下通常表现不佳，因为非结构化背景噪声损害了它们识别语音流中可分离结构的能力。此外，现有的纯音频方法无法解决标签排列问题，即将模型输出与所需的说话者相关联。视听算法利用说话者面部的视频记录来同时解决SSE和排列问题。然而，在特定视角和可调节照明条件下对相机的需求限制了它们的实际可用性[2]。 2.2 研究的目标 利用超声传感作为一种补充方式，将所需的说话者语音与噪声和干扰分开。 这种方法称为 UltraSE，适用于配备单个麦克风和扬声器的商品移动设备（例如智能手机）。 图1说明了该文的基本思想。在录音过程中，UltraSE 不断发出听不见的超声波，该超声波由靠近智能手机的说话者的发音（嘴唇运动）调制。 因此，麦克风记录的信号既包含可听见的声音，也包含听不见的反射。如图1 所示，虽然可听声音（“绿色”）混合了目标清晰的语音（“黑色”）和其他干扰以及背景噪声（“蓝色”），但听不见的反射（“橙色”）仅捕捉目标用户与清晰语音相关的发音手势动作。UltraSE采用DNN框架捕捉这种相关性，并对可听声音进行去噪 图片 图1：UltraSE 针对用户手持智能手机在嘈杂环境中录制语音的场景。UltraSE 使用超声波传感作为一种补充方式，将所需说话者的声音与干扰分开。 2.4 困难与拟解决对策， 问题一：尽管存在干扰，如何通过超声波描述发音姿势？捕捉精细的发音手势是一项挑战，因为它们速度快（80厘米/秒），位移小（小于5厘米）。此外，由于谐波和硬件伪影，语音和超声波之间存在相互干扰 解决对策：充分利用了超声波的优势，即高采样率和与时间域中清晰语音的完美对齐。作者设计了发射超声波形来捕获短期高分辨率多普勒频谱图，并采用一次性发射体积校准来减少跨模态干扰。 问题二：如何设计一个 DNN 模型来融合这两种模态并表示它们的相关性？没有现有方法能够解决作为 UltraSE 基础的跨模态降噪问题，即使用一种模态（超声波）来重建受噪声/干扰污染的另一种模态（语音）。 解决对策：由于两种模态的物理特征特征不同，我们设计了一个双流 DNN 架构来处理每个模态，并设计一个自注意力机制来融合它们。 此外，作者提出了一种基于条件 GAN (cGAN) 的训练模型，该模型具有新颖的跨模态相似性测量网络，以实现这种能力。 问题三：如何提高增强语音的清晰度和质量？ 解决对策：时频 (T-F) 频谱图的幅度对于语音清晰度至关重要，而相位决定了语音质量。作者将 UltraSE 扩展为两阶段多域 DNN 架构，该架构优先优化 T-F 域中的清晰度，然后在T域中重构相位以提高语音质量。根据经验观察，我们将多模态融合网络置于 T-F 域内，即发音手势与语音清晰度更相关。 2.5 技术优势 纯音频语音增强：利用T-F 域方法、T域方法和多领域方法对非语音噪声表现出可接受的性能，但它们仍然无法处理涉及多个干扰。为了解决此类语音分离问题，Deep clustering 为每个源训练语音嵌入，然后使用聚类算法将它们分离。PIT在训练过程中迭代地改变源的排列，以训练一个排列不变的语音分离模型。这些方法仍然需要先验地知道说话人的数量，并且不适用于超过3个说话人加上噪声的情况。此外，标签排列问题仍然存在——它们可以分离多个语音源，但不能自动识别哪个来自目标说话者，这可能会阻碍某些机器操作的后端任务（例如，智能手机上的语音助手）。UltraSE克服了所有这些缺陷。 多模态语音增强为了解决排列问题：视听(AV)方法使用对象面部的视频记录作为音频的提示，有许多缺点。例如除了麦克风之外，他们还需要一个额外的摄像头，在良好的光照条件下指向拍摄对象的脸部，这在许多典型用例中是不方便的，甚至是不可行的。此外，相机在许多对隐私敏感的地方无法使用。前人探索了使用超声作为增强语音的补充方式的想法。然而，这些作品都需要特殊的超声波硬件。相比之下，UltraSE 只需要智能手机上的单个音频通道，并克服了模态之间的相互干扰等实际挑战。此外，他们使用传统的方法，即非负矩阵分解和非线性回归，只显示了对环境噪声的语音增强性能，而不是语音干扰。UltraSE 通过设计多模态多域 DNN 框架进一步突破了这一想法的极限，以实现与视听方法类似的语音分离和增强性能。 无需设备的超声波传感：无设备超声波传感技术可以利用商品移动设备上的扬声器和麦克风来跟踪附近物体的距离/方向变化。最先进的超声波手势跟踪方案可以达到毫米级的精度。 除了位置和手势跟踪，最近的研究还尝试使用超声波传感进行唇读[41]。 然而，由于空间分辨率不足，它们只适合粗略的传感应用，相比之下，UltraSE 率先展示了超声波传感可以作为一种补充方式来解决鸡尾酒会问题并将语音增强提升到一个新的水平。 2.6 研究技术简述 UltraSE 代表了首个使 SSE 性能接近多通道解决方案的纯音频方法，同时克服了标签排列问题。下面简述出三个重要技术贡献： • 作者设计了一个多模态多域 DNN 框架，用于单通道语音增强，融合了超声和语音特征，同时提高了语音清晰度和质量。 2.6.1 ULTRASE DNN 模型概述 第一步是从原始信号创建 DNN 输入特征。然后，我们设计一个两阶段、多模态、多域的 DNN 模型，该模型包括三个关键模块，简述如下。 T-F 域多模态振幅网络模块通过使用语音和超声波作为输入来生成幅度理想比率掩码 (aIRM)，即净和噪声频谱图的幅度之间的比率。它由两个子网组成。 子网 (i) 双流特征嵌入：我们的模型首先使用嘈杂语音的 T-F 频谱图和并发超声多普勒频谱图作为输入。然后，我们设计了一个双流特征嵌入架构，将不同的模态转换到相同的特征空间，同时保持它们的时域对齐。 子网 (ii) 语音和超声融合网络：然后，我们在频率维度上连接每个流的特征。进一步应用自我注意机制来融合级联特征图，让多模态信息相互“串扰”。融合的特征随后被送入 BiLSTM 层，然后是三个 FC 层。结果输出是一个幅度掩模，它与原始噪声幅度谱图相乘以生成幅度增强的T-F 谱图。 图片 图2：UltraSE的多模态多域 DNN 设计概览。卷积层表示法：Channels@Kernel size 如图3说明了DNN 输入特征的预处理步骤工作流程。 l1ev5znd.png图片 图3：DNN 输入特征设计 l1ev76fq.png图片 图4：UltraSE基于cGAN的跨模态训练概览 基于cGAN 的跨模式训练，如图 4 所示，我们设计了一种基于 cGAN 的训练方法，以进一步去噪幅度增强的T-F频谱图。在我们的cGAN 模型中，生成器就是上面的 T-F 域多模态幅度网络；鉴别器被设计成鉴别增强的频谱图是否对应于超声传感特征。T 域相位网络。我们使用iSTFT（一个固定的 1D 卷积层）将幅度增强的 T-F 频谱图转换为T域波形。为了微调增强信号的相位，我们设计了一个编码器-解码器架构来重建相位以接近 T 域中的净语音。 • 作者设计了一个基于cGAN 的跨模态训练模型，该模型有效地捕捉了超声和语音之间的相关性以进行多模态去噪。 2.6.2 基于 CGAN 的跨模态训练 UltraSE 的基本问题是多模态降噪，即使用一种模态（超声波）来恢复被噪声/干扰污染的另一种模态（语音）。前者感知分辨率低，但无干扰，与后者相关。尽管我们有意保持两者之间的时间对齐，但很难强制多模态融合网络“理解”这种多模态相关性，因为传统的损失函数（例如MSE）只能训练网络来清理端到端的TF频谱。 因此，我们提出了一种基于 cGAN 的训练方法，该方法隐含地将跨模态相关性的最大化本身作为训练目标。 任何GAN设计中的一个关键要素是定义鉴别器使用的相似度度量。与在相同类型特征之间进行比较的传统 GAN 应用程序（例如图像生成）不同，我们的跨模态 cGAN 需要区分增强的 TF 语音频谱图是否与超声多普勒频谱图匹配（即，它们是“真实的”还是“假”对）。 我们提出了一个跨模式的 Siemese 神经网络来应对这一挑战。Siamese 神经网络使用共享权重和模型架构，同时在两个不同的输入向量上协同工作以计算可比较的输出向量。它传统上用于测量来自相同模态的两个输入之间的相似性，例如，两个图像。为了启用跨模态连体神经网络，我们创建了两个独立的子网络（图7），旨在分别表征语音和超声的时频域特征之间的对应关系。基本架构下，这两个输入是一个 CNN-LSTM 模型。 由于人类语音在 F 域中包含谐波和空间关系，因此语音 CNN 子网络使用扩张卷积进行频域上下聚合。超声传感的多普勒频移主要包含局部特征。因此，超声 CNN 子网络仅包含传统的卷积层。在卷积之后，使用 Bi-LSTM 层来学习两种模式的长期时域信息。 最后，引入三个全连接（FC）层来分别学习两个可比较的输出向量。 我们强调，这种跨模态设计不共享架构和参数，这与传统的 Siamese 网络不同。 l1ev87c1.png图片 图5：跨模态相似性测量网络的输出 PDF 图5显示了输出的概率密度函数 (PDF)，其中较小的值表示较高的相似性。很明显他输出的真对和假对的PDF完美分离，这意味着我们的相似性测量网络可以有效地区分一对语音和超声输入是否由相同的发音姿势生成。 • 我们收集了一个新的语音数据集——UltraSpeech，并与最先进的解决方案相比验证了 UltraSE 的性能。 2.6.3 ULTRASE 实现 传统的语音数据集只包含原始语音，没有超声波传感信号。为了评估 UltraSE，我们创建了一个名为 UltraSpeech 的新数据集，其中包含两者。 数据收集：我们招募了20名流利的英语人士（4名女性，16 名男性，平均年龄 25 岁）来收集 UltraSpeech 数据集。每个参与者被要求在安静的环境中使用 2 种典型的电话持有方式（“电话”模式和“走向麦克风”模式，如图8（b）所示）在 TIMIT 语音语料库[3]中说出至少300个句子。同时，我们使用定制的 Android 应用程序 UltraRecord，通过智能手机底部的扬声器和麦克风以 96 kHz 的采样率发出超声波信号并捕获音频片段。 请注意，我们不限制用户将智能手机与嘴巴保持特定距离。总的来说，我们为每种握持方式收集了8k 5秒净的语音片段。我们遵循现有的 SSE 工作，合成混合生成嘈杂的语音数据集。干扰语音来自 TIMIT 数据集，其中包含 6300 个不同的英语句子，由 630 位说话者生成，总共持续 3.5 小时。环境噪声数据集来自 AudioSet，其中包含来自现实生活的526种噪声类型的超过170万个10秒片段，包括广泛的人类和动物声音、乐器和流派以及日常生活中常见的噪声。此外，我们生成了一个训练集，其中干扰语音和净语音来自同一个说话者。 这被广泛认为是 SSE [4] 最具挑战性的案例，因为干扰具有与所需语音无法区分的相同听觉模式。 我们将其添加到训练数据集中，以强制模型利用除了听觉特征之外的超声特征。我们的训练数据集包含由三星 Galaxy S8 智能手机收集的 15 名参与者的净语音。每个参与者的净语音都混合了 20 种不同的噪音设置。 对于每个噪声设置，干扰扬声器的数量 ? 均匀分布在 [0,4]中，SNR 均匀分布在 [−9, 6] dB（平均为 -1.5 dB）中。训练数据总共包含 120k 5 秒的嘈杂语音片段（300 小时）。 l1evaw7s.png图片 l1evbffv.png图片 我们在 Pytorch 中实现了 UltraSE DNN模型。特征图的维度和每一层的参数如图 2、6、7 和表 1、2、3所示。除了最后一层应用了sigmoid 之外，ReLU 激活跟随所有层。对于训练，我们使用 Adam 优化器，初始学习率为 1? − 04，每 5 个 epoch 下降25%，总共 20 个 epoch。UltraSE有15.5M和3.1M参数用于第一阶段和第二阶段 DNN。 2.7 研究验证 2.7.1 微基准比较 在本节中，我们的默认测试数据集包括另外 5 名参与者在“Towards mic”模式下的净语音，使用三星 S8 收集。我们的测试环境包括 6 种不同的干扰加噪声设置：1? +?、2? +?、3? +?、> 3? +?、2?（“s”和“a”表示干扰扬声器和环境噪声）和最难的情况 >= 2 个同说话者干扰加上噪声 (>= 2?? + ?)。 噪声语音信号的 SNR 水平均匀分布在 [−9, 6] dB 中。 UltraSE 的所有结果都来自从训练数据集生成的单个模型。我们将 UltraSE 与 4 种最先进的 SSE 方法进行比较，PHASEN [5]（TF 域方法）、SEGAN（T 域方法）、AVSPEECH （视听方法）、Conv-TasNet（语音分离法）。为了公平比较，我们重新实现了 PHASEN、SEGAN 和 Conv-TasNet，并在 UltraSpeech 数据集上训练和测试它们。PHASEN 和 SEGAN 只使用 1? + ? 训练集，因为它们是为语音增强而不是分离而设计的。PHASEN 和 SEGAN 在 1? + ?（见表 4）下的结果与原始工作相似，这表明了我们实现的正确性。对于语音分离方法，即 Conv-TasNet，我们首先在“2?”环境中对其进行训练和评估，以检查我们实现的正确性。 然后，我们使用“2? + ?”数据集以 2 位说话者的净语音作为基本事实来训练模型，并在表 4 中比较其他环境中的结果。对于AVSPEECH，由于我们的数据集没有录像，我们直接使用[6]中的结果作为基线。 l1evc762.png图片 与最先进的语音增强方法相比，UltraSE 显着提高了嘈杂和多说话人环境中的语音质量和清晰度。表4显示了在 [−9, 6] dB 范围内均匀分布的所有输入 SNR 水平下的测试结果。UltraSE 在所有4个指标上均优于 PHASEN 和 SEGAN。在 1? + ? 环境中，UltraSE 实现了平均 17.25 SiSNR (18.75 ΔSiSNR) 和 3.50 PESQ。在具有多扬声器干扰的其他环境中，超声传感模式的作用更为突出，在2个基线上分别平均提高了 6.04 dB 和 9.77 dB 的 SiSNR。即使对于最困难的情况 >= 2?? + ?，UltraSE 仍可实现 8.97 dB SiSNR 和 2.52 PESQ。 此外，UltraSE 的性能略高于AVSPEECH，这可能是因为超声波特征的采样时间粒度比视频帧更精细，并且可以更好地与语音信号对齐。 大多数现有的语音分离方法只能在有限数量的干扰说话者（2∼3）和没有环境噪声的情况下工作[29,30,73,76]。 如表4所示，当使用“2? + ?”数据集训练 Conv-TasNet 时，Conv-TasNet 在“2? + ?”和“2?”设置中取得了良好的性能，但在其他复杂的设置中表现不佳 环境。 相比之下，在 > 3? + ? 设置下，UltraSE 优于 Conv-TasNet 约 6 dB 的 SDR 或 SiSNR，STOI 为 10%，PESQ 为 24%。 l1evcov7.png图片 图8中的散点图显示了测试数据集中每个句子的输入和输出 SiSNR，其中包括所有 6 个环境。UltraSE 在不同环境和句子中始终如一地实现高性能，平均 14.75 dB SiSNR 增益。 即使在 -9 dB 输入的最坏情况下，增强型语音平均达到 8.86 dB SiSNR。 2.7.2 消融研究 我们进行了消融研究，以更好地了解 UltraSE 中不同设计组件的性能。 这里的测试数据集包括除了“>= 2?? + ?”之外的所有环境，这在实践中并不常见。 表 5 总结了结果。 l1evdhei.png图片 “No T domain”表示没有“T do-main波形语音增强”的DNN模型。 结果表明，该模块几乎不影响 STOI，这是一种语音清晰度指标。 但它有助于分别获得 0.46 dB SDR、0.58 dB SiSNR、0.12 PESQ，这证明它可以进一步提高 T-F 域多模态网络，生成语音的感知质量。 “No cGAN”表示没有“基于 cGAN 的跨模态模型训练”的模型。 应用 cGAN 时，所有指标都显着提高，因为我们的 cGAN 设计迫使网络学习超声和语音之间的相关性，这是 UltraSE 设计背后的关键原则。 “No Fusion Network”是指超声和语音信号的特征图在时频域中直接拼接，没有融合块。 性能略有下降，因为融合块有助于多模态特征相互“串扰”。 “No Ultrasound”表示网络开头没有超声流的网络。 结果变得接近于没有超声传感的传统语音增强方法，例如，PHASEN。 2.7.3 系统效率 时间消耗：我们评估 UltraSE 在 3 个平台上的运行时处理延迟，包括 NVIDIA GTX 2020 (GPU)、Intel i9-9980 3.00GHz (CPU) 和配备 Qual comm Snapdragon 835 CPU 的三星 Galaxy S8 （手机）。前两个对应于 UltraSE 被卸载到受信任的云或边缘服务器的情况。 表6总结了结果。GPU 服务器仅经历 14.85 毫秒的延迟，这对于 VoIP 应用程序来说是可以接受的（最多 150 毫秒 [7]）。 智能手机外壳是使用三星 Galaxy S8 上的 Pytorch Mobile [8] 测量的。请注意，最新版本的 Pytorch Mobile [8] 仅支持单 CPU 处理，没有任何 GPU/NPU 支持。 因此，延迟相对较高（处理 5 秒语音需要 25.08 秒），这仅适用于离线处理应用程序，例如音频消息和录音。有大量关于提高智能手机 DNN 效率的文献 [9]，表明使用移动 GPU/NPU 可以减少 50 倍以上的延迟。 我们将为我们未来的工作探索这些解决方案。 另请注意，由于使用了 Bi-LSTM 块，UltraSE 需要以 5 秒为单位处理输入。 这意味着它的 SSE 在 5 秒的初始引导期后开始生效。 l1eve81q.png图片 能耗：我们的实验表明，典型的智能手机（Samsung S8）可以连续使用 UltraSE 录制语音，同时发射超声波信号 60.57 小时（不显示）。 我们使用 Android Profiler [80] 进行的测量显示 UltraSE 的 CPU 负载平均为 48.7%，功耗为在 0 到 3 之间的“1”级别。当卸载到服务器时，计算能量消耗变得可以忽略不计。 唯一的开销是 UltraSE 需要将原始的 48/96 kHz 采样率的音频流上传到服务器，然后从服务器下载增强的语音。我们的实验表明，三星 S8 可以在卸载模式下连续运行 UltraSE 并通过 WiFi 上传/下载音频流 10.82 小时。服务器卸载可能会引发其他问题，例如安全性，但这超出了我们当前工作的范围。 2.7.4 泛化采样频率 通过 96 kHz 采样率数据集训练的 UltraSE 模型可直接用于增强以 48 kHz 采样率记录的测试语音。只要超声传感特征的 FFT 窗口长度和跳跃长度分别保持 85 ms 和 10 ms，48 kHz 采样率的特征分辨率与 96 kHz 采样率的情况相同。表5 显示在 96 kHz 采样率训练模型上测试 48/ 96 kHz 采样率数据集时性能下降可忽略不计。 l1evf1bn.png图片 图8：发音手势的 SNR。 握持方式：在“电话通话”模式下（图 8（a）），用户的面部部分遮挡了超声波信号，因此我们训练了一个与“朝向麦克风”模式不同的模型（图 8（c））。 UltraSE 可以使用智能手机内置的基于 IMU 的握持方式检测算法自动选择模型 [81]。 我们的实验表明，在 -1.5 dB 平均输入 SNR 下，由于遮挡，“电话呼叫”（12.47 dB SiSNR）的性能略低于“Towards mic”（13.12 dB SiSNR）。 我们进一步评估了每个模型在不同嘴到麦克风距离下的灵敏度。 图8(b) 和图 8(d) 显示了超声的平均 SNR (SNR?) 与增强语音的 SiSNR。 对于两种握持方式，???? 远远超过 10 dB，语音 SiSNR 在 20 cm 距离内保持在 12 dB 左右。 实验表明，只要嘴到麦克风的距离保持在 20 厘米以内，UltraSE 模型的性能就会始终如一。 运动干扰：我们测量来自 3 种主要运动伪影的干扰影响，即呼吸、手势和行走。 在“朝向麦克风”和“打电话”模式下，分别在嘴巴距离麦克风 15 厘米和 2 厘米时进行了实验。(i) 呼吸频率 (~30 bpm) 远小于关节运动 (> 10 Hz)，因此它对 UltraSE 的影响可以忽略不计。(ii) 手势引入与关节运动相似的多普勒效应 [36, 40, 51]，这可能造成不可忽视的干扰。我们在推动手势干扰下测量关节手势的 SNR?。 SNR? 在 0° 到 90° 的 7 个不同角度每 2 cm 处进行采样，步长为 15°，靠近用户的嘴。 图 13 显示了“朝向麦克风”模式下 SNR? 的空间分布 [82]。 只要手势距离嘴巴 > 25 厘米（这在日常使用场景中很常见），SNR? 就会保持在 10 dB 以上，这对于 UltraSE 来说已经足够了（图 8）。 麦克风阵列可用于聚焦用户的嘴部区域以进一步减轻干扰 [40]，但这超出了 UltraSE 的范围。我们省略了“电话通话”模式，因为麦克风离嘴更近，并且感应 SNR? 保持较高。(iii) 当其他人走近（0.8 m 远）时，我们发现 SNR? 几乎没有受到影响，因为超声音量相对较低，并且用户的嘴更近。 总体而言，发音手势的 SNR? 足够高（> 10 dB），并且 UltraSE 模型在日常使用场景中不受运动伪影的影响。 智能手机的概括：不同的智能手机可能有不同的扬声器麦克风布局。 例如，三星 S8、LG G8S ThinQ 和 VIVO X20 的底部麦克风和扬声器之间的距离分别为 5 毫米、25 毫米和 25 毫米。扬声器和麦克风的高频响应也可能因手机型号而异[83]。 将三星 S8 数据集训练的 DNN 模型直接应用到 LG G8S ThinQ 和 VIVO X20 时，增强语音的 SiSNR 分别变为 9.21 dB 和 9.53 dB。低于同款手机壳13.21 dB），但仍高于无超声传感的 SiSNR（7.68 dB）。 为了保持最佳性能，一种直接的方法是为每个电话模型执行一次训练数据收集。 或者，我们可以使用涵盖典型硬件配置的各种智能手机来丰富 UltraSpeech 数据集。 这留给我们以后的工作。 l1evfc20.png图片 真实环境使用实验：我们要求用户在 4 个不同的真实世界环境中使用 UltraSE，即 1) 带有排气扇和流水噪音的浴室环境（平均 75 dBA）； 2）有电视噪音的客厅环境（平均55分贝）； 3) 有谈话噪音的室内会议环境（平均 60 dBA）； 4) 有车辆噪音的室外路边环境（平均 60 dBA）。 与合成嘈杂语音不同，我们无法在这些场景中捕获真实净的语音并评估 SDR、SiSNR、STOI 和 PESQ 等指标。 因此，为了评估 UltraSE 在实际使用中的性能，我们使用 ASR 单词错误率???=(?+?+?)/? 作为指标，其中?、?、?和?是替换、删除的数量 ，插入，目标用户的口语总数。 具体来说，我们要求用户在 TIMIT 语音语料库中跨不同环境说出至少 50 个句子。 图 9 显示了在不同环境中使用和不使用 UltraSE 的WER。 在非语音噪声环境下，即浴室和路边，UltraSE 略微提高了 ASR 语音识别率，因为 ASR 本身具有减轻背景环境噪声干扰的能力。 在语音嘈杂的环境中，即客厅和会议室，WER 高于 100%，因为非目标用户的语音引入了许多词插入和替换。UltraSE 在这种情况下取得了显着的改进，因为它能够通过使用超声波感应将所需的说话者语音与噪声分开。 2.8 文章结论 超声波传感可以作为解决鸡尾酒会问题的补充方式。UltraSE系统引入了通用DNN机制来实现这些功能，例如，多模态多域融合网络和基于新型跨模态连体网络的基于cGAN的训练模型。UltraSE指向了一个新的方向，它融合了无线传感能力，将机器感知提升到一个新的水平。 三、阅读理解与心得 作者提出了UltraSE，它使用超声波传感作为一种补充模式，将所需说话者的声音从干扰和噪声中分离出来。UltraSE使用商用移动设备发射超声波并捕捉说话者发音手势的反射。它引入了一种多模态、多领域的深度学习框架来融合超声多普勒特征和可听语音频谱图。并且利用一个基于跨模态相似性测量网络的经过对抗性训练的鉴别器来学习两种异质特征模式之间的相关性。最后实验验证了UltraSE同时提高了语音清晰度和质量，并且优于当下先进的解决方案。 作者在第一二节分别介绍了该技术的背景与优势，中间章节介绍技术路线，最后就微观基准比较、消融研究、系统效率与泛化采样频率四个方面对实验进行评估得出超声波传感可以作为解决鸡尾酒会问题的补充方式。UltraSE 系统引入了通用 DNN 机制来实现此类功能，融合了无线传感功能，将机器感知提升到一个新的水平。但是在实验分析中不乏存在一个小问题，在系统延时上UltraSE 需要以 5 s 的片段处理输入，这意味着其SSE在5秒的初始引导期后开始生效，如果设备不支持GPU / NPU话，延迟将会很高大于可接受的范围了，基于此这将是进一步研究的对象。 通过本次阅读，使我对电子与通信技术了解了不少，让我懂得专业基本素养及其重要，一方面是专业知识的积累，另一方是英语水平的训练。今后要养成不断阅读文献的习惯，将输入更好的转化为输出，同时在阅读文献方面要做到四知，一、“知事”，了解所读论文的研究内容和研究结果，即英文中的“What had been done? What was the result”。通过阅读摘要（Abstract）或概要（Summary），可以知道研究结果，即知道“What”；而参读全文则可以知道实验方法和策略，即知道“How”。二、“知人”，学会了解研究人员以及他或他们所在研究机构等背景资料。三、“知因”，阅读一篇文章时，有三个问题需要我们思考。一是，为什么研究者能够想到做这个研究。一是，研究者为什么这样设计实验。另一个就是，如果让我们来做，我们会怎样设计我们的研究。四、“知短”，不是所有的研究论文是完美的，许多实验设计可以改进。至于所引出的未解决的问题，更是无穷尽，“真理不是绝对的”。 参考文献 [1] Quan Wang, Hannah Muckenhirn, Kevin Wilson, Prashant Sridhar, Zelin Wu, John Hershey, Rif A Saurous, Ron J Weiss, Ye Jia, and Ignacio Lopez Moreno. Voice filter: Targeted voice separation by speaker-conditioned spectrogram masking. In Proceedings of Interspeech, 2019. [2] Triantafyllos Afouras, Joon Son Chung, and Andrew Zisserman. My lips are concealed: Audio-visual speech enhancement through obstructions. In Proceedings of Interspeech, 2019. [3] John S Garofolo et al. Darpa timit acoustic-phonetic speech database. National Institute of Standards and Technology (NIST), 1988. [4] Aviv Gabbay, Asaph Shamir, and Shmuel Peleg. Visual speech enhancement. In Proceedings of Interspeech, 2018. [5] Dacheng Yin, Chong Luo, Zhiwei Xiong, and Wenjun Zeng. Phasen: A phaseand-harmonics-aware speech enhancement network. In Proceedings of AAAI, 2020. [6] Ariel Ephrat, Inbar Mosseri, Oran Lang, Tali Dekel, Kevin Wilson, Avinatan Hassidim, William T Freeman, and Michael Rubinstein. Looking to listen at the cocktail party: A speaker-independent audio-visual model for speech separation. In Proceedings of ACM SIGGRAPH, 2018. [7] Chris Lewis and Steve Pickavance. Implementing quality of service over cisco mpls vpns. Selecting MPLS VPN Services, 2006 [8] Pytorch Mobile, 2020. https://pytorch.org/mobile/home/. [9] Siqi Wang, Anuj Pathania, and Tulika Mitra. Neural network inference on mobile socs. IEEE Design & Test, 2020.
刘航宇
4年前
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嵌入式视频流知识点及代码解析-精简版
目录 背景和意义 框架 代码及相关知识点 一、知识点篇 二、问答篇 三、代码篇RTSP程序要不要等待播放器器程序请求？ 请你找出上述代码所在位置 live555（了解） SDL 背景和意义 （1）视频的带宽很大，存储，传输不便，故要压缩、解压 、播放。 （2）应用领域很广 ，交通，在线教育，播放器，自动驾驶。 框架 图片 下面这个图及其重要以及3个ip关系 abcde代表先后实现顺序注意观看！！！ TO67M8.png图片 代码及相关知识点 一、知识点篇 Live 555： 是一个为流媒体提供解决方案的跨平台的C++开源项目，它实现了标准流媒体传输，对标准流媒体传输协议如RTP/RTCP、RTSP、SIP等的支持。Live555实现了对多种音视频编码格式的音视频数据的流化、接收和处理等支持，包括MPEG、H.263+、DV、JPEG视频和多种音频编码。同时由于良好的设计，Live555非常容易扩展对其他格式的支持。Live555已经被用于多款播放器的流媒体播放功能的实现，如VLC(VideoLan)、MPlayer。 在本次开发实践中主要用于接收海康威视摄像头的RTP数据包 并通过UDP网络进行转发给PC机。 FFmpeg: Fmpeg是一套可以用来记录、转换数字音频、视频，并能将其转化为流的开源计算机程序。采用LGPL或GPL许可证。它提供了录制、转换以及流化音视频的完整解决方案。它包含了非常先进的音频/视频编解码库libavcodec，为了保证高可移植性和编解码质量，libavcodec里很多code都是从头开发的。 FFmpeg在Linux平台下开发，但它同样也可以在其它操作系统环境中编译运行，包括Windows、Mac OS X等。项目的名称来自MPEG视频编码标准，前面的"FF"代表"Fast Forward"。 在本次开发实践中主要用于H264数据解码。 SDL: SDL（Simple DirectMedia Layer）是一套开放源代码的跨平台多媒体开发库，使用C语言写成。SDL提供了数种控制图像、声音、输出入的函数，让开发者只要用相同或是相似的代码就可以开发出跨多个平台（Linux、Windows、Mac OS X等）的应用软件。目前SDL多用于开发游戏、模拟器、媒体播放器等多媒体应用领域。在本次开发实践中主要用于YUV数据的显示。 二、问答篇 1.什么是YUV？与RGB有什么不同？ YUV 是一种颜色编码方法，FFmpeg 解码后的数据格式。Y 表示明亮度 U 表示色 度 V 表示浓度。因为通过研究发现，人类对于图像的感知中对明亮最侧重，色彩和 浓度就相对不那么重要，所以在保存图片时，让明亮度占较多的比重，有效的在不影 响观看的情况下节约了空间。视频播放器解码出来的格式为 YUV420P，其中明亮度 占整个数据的 2/3，色度和浓度占 1/3。 2.RTSP在什么层？答：应用层 3.你关于IP问题你用到了那些命令？答：ipconfig,ifconfig,ping等 4.本次课程设计你用到了那些去年学的知识？答：网络通信，文件开关与读写，第一章shell操作命令 下面部分自行百度： 5.TCP与UDP特点（TCP的可靠，UDP 的不可靠，UDP快） 6.简述TCP与UDP 7.了解HTTP/https 8.三次握手和四次挥手过程 三、代码篇 RTSP程序要不要等待播放器器程序请求？ 答：要 请你找出上述代码所在位置 答:如图所示 图片 live555（了解） BasicTaskScheduler 的父类是BasicTaskScheduler0 BasicTaskScheduler0是一个用作传递的类，它继承自TaskScheduler，又派生出BasicTaskScheduler。其定义在live555sourcecontrol\UsageEnvironment\include\BasicUsageEnvironment0.hh文件中。 BasicTaskScheduler0中有 BasicTaskScheduler 这个类主要实现事件的处理 BasicUsageEnvironment 涉及调试语句，输出语句 ourRTSPClient 主要是涉及的数据的发送相关的功能函数，主要的功能继承于父类RTSPClient RequestRecord 创建一个请求记录对象，并将回调函数与之关联 sendRequest 第一次进入调用：openConnection解析URL，并调用setupStreamSocket和connectToServer，然后 envir().taskScheduler().setBackgroundHandling(fInputSocketNum, SOCKET_READABLE|SOCKET_EXCEPTION, (TaskScheduler::BackgroundHandlerProc*)&incomingDataHandler, this); 若不是第一次调用，则打包 RTSP 包协议，并调用 Send函数发送到服务器。 重点 RequestRecord入队列 等候读取数据。 setupStreamSocket调用createSocket ，createSocket调用： sock = socket(AF_INET, type, 0); connectToServer调用 connect(socketNum, (struct sockaddr*) &remoteName, sizeof remoteName) setBackgroundHandling 主要初始化select 函数的 文件描述符集合 incomingDataHandler 中包含函数 readSocket 调用 int bytesRead = recvfrom(socket, (char*)buffer, bufferSize, 0, (struct sockaddr*)&fromAddress, &addressSize);到此发送描述命令结束 ，等待响应服务器发送过来的数据。 incomingDataHandler1读取服务器的数据 incomingDataHandler1先调用readSocket调用，然后调用 handleResponseBytes 解析RTSP服务器数据 调用(*foundRequest->handler())(this, resultCode, resultString); 这个函数就是continueAfterDESCRIBE continueAfterDESCRIBE 调用下一步 setup 功能 SDL 抓1，2，3，4....等每段的关键句，可能考流程 rb为只读，对于不需要进行更新的文件，可以防止用户的错误的写回操作，防止损毁原有数据。具有较高的安全性。 rb+为更新二进制文件，可以读取，同时也可以写入，需要用到fseek之类的函数进行配合，以免出错，对于需要不时更新的文件，比如信息管理系统中的数据，可以这样打开。 初始化SDL 使用SDL_Init()初始化SDL。该函数可以确定希望激活的子系统。 int SDLCALL SDL_Init(Uint32 flags) SDL_INIT_VIDEO：视频 创建窗口（Window） 使用SDL_CreateWindow()创建一个用于视频播放的窗口。 SDL_Window SDLCALL SDL_CreateWindow(const char title,int x, int y, int w,int h, Uint32 flags); SDL＿CreatWindow:第一个参数是窗口名字，第二三是窗口的坐标（SDL_winpos_undefined 为采用系统默认) title ：窗口标题 x ：窗口位置x坐标。也可以设置为SDL_WINDOWPOS_CENTERED或SDL_WINDOWPOS_UNDEFINED。 y ：窗口位置y坐标。同上。 w ：窗口的宽 h ：窗口的高 flags ：支持下列标识。包括了窗口的是否最大化、最小化，能否调整边界等等属性。 flags：SDL_WINDOW_RESIZABLE 自动调整窗口 基于窗口创建渲染器（Render） 使用SDL_CreateRenderer()基于窗口创建渲染器 SDL_Renderer SDLCALL SDL_CreateRenderer(SDL_Window window,int index, Uint32 flags); window： 渲染的目标窗口。 index：打算初始化的渲染设备的索引。设置“-1”则初始化默认的渲染设备。 SDL_RENDERER_PRESENTVSYNC：和显示器的刷新率同步 创建纹理（Texture） 使用SDL_CreateTexture()基于渲染器创建一个纹理 SDL_Texture SDLCALL SDL_CreateTexture(SDL_Renderer renderer,Uint32 format,int access, int w,int h); renderer：目标渲染器。 format：纹理的格式。 access：定义位于SDL_TextureAccess中 access：SDL_TEXTUREACCESS_STREAMING ：变化频繁 w：纹理的宽 h：纹理的高 SDL_Thread *refresh_thread = SDL_CreateThread(RefreshVideo,NULL,NULL); //创建线程 SDL_Event event; //设置触发事件 6.在SDL中，当事件等待函数监听到事件后，判断事件类型，如果event.type == SDL_KEYDOWN，表明用户按下键盘，保存在event.key.keysym.sym是相应的键值。而根据键值，调用函数SDL_GetKeyName(event.key.keysym.sym))，即可得到按下的按键键名。 SDLK_RETURN == 13 回车！ 7.读文件fread size_t fread(void buffer,size_t size,size_t count,FILE stream) buffer 是读取的数据存放的内存的指针（可以是数组，也可以是新开辟的空间，buffer就是一个索引） size 是每次读取的字节数 count 是读取次数 stream 是要读取的文件的指针 8.循环显示画面 (1)设置纹理的数据 使用SDL_UpdateTexture()设置纹理的像素数据 int SDLCALL SDL_UpdateTexture(SDL_Texture texture,const SDL_Rect rect,const void *pixels, int pitch); texture：目标纹理。 rect：更新像素的矩形区域。设置为NULL的时候更新整个区域。 pixels：像素数据。 pitch：一行像素数据的字节数。 (2)纹理复制给渲染目标 使用SDL_RenderCopy()将纹理数据复制给渲染目标。在使用SDL_RenderCopy()之前，可以使用SDL_RenderClear()先使用清空渲染目标。实际上视频播放的时候不使用SDL_RenderClear()也是可以的，因为视频的后一帧会完全覆盖前一帧 int SDLCALL SDL_RenderCopy(SDL_Renderer renderer,SDL_Texture texture,const SDL_Rect srcrect,const SDL_Rect dstrect); renderer：渲染目标。 texture：输入纹理。 srcrect：选择输入纹理的一块矩形区域作为输入。设置为NULL的时候整个纹理作为输入。 dstrect：选择渲染目标的一块矩形区域作为输出。设置为NULL的时候整个渲染目标作为输出。 (3) 显示 使用SDL_RenderPresent()显示画面 void SDLCALL SDL_RenderPresent(SDL_Renderer * renderer); 参数renderer用于指定渲染目标 9.退出 event.type==SDL_QUIT fclose(fp); //关闭文件！ 防止遗留无用进程 SDL_DestroyTexture(texture); //关闭纹理 SDL_DestroyRenderer(renderer); //关闭渲染 SDL_DestroyWindow(window); //关闭窗口 SDL_Quit(); //退出线程 FFMPEG解码deco fun_deco_display.c 从void * deco_thread开始 play_ubuntu内 功能函数于主函数同时编译 多个c编译！ gcc -o demo main.c fun_deco_display.c fun_others.c fun_recv_control.c -I /monchickey/ffmpeg/include -L /monchickey/ffmpeg/lib -lavformat -lavcodec -lavutil -lSDL2 -lpthread AVCodec codec; / 解码CODEC*/ AVCodecContext *cctx; AVFrame frame; / 解码后的图像*/ int byte_buffer_size; //解码器码流长度 uint8_t *byte_buffer = NULL; //h.264码流 AVPacket *pkt; //保存媒体流信息 AVPacket主要保存一些媒体流的基本信息，例如PTS、DTS时间。最重要的当然就是媒体数据的buffer地址了。 比较重要的有： pts：控制显示的pts时间 dts：控制解码的dts时间 *data：媒体数据buffer的指针 duration：AVStream-> time_base单位中此数据包的持续时间，如果未知则为0。 在演示顺序中等于next_pts - this_pts。 AVFormatContext主要存储视音频封装格式中包含的信息 解码前数据：AVPacket 解码后数据：AVFrame 1.AVFormatContext avformat_alloc_context(void)函数用来申请AVFormatContext类型变量并初始化默认参数。申请的空间通过void avformat_free_context(AVFormatContext s)函数释放。 2.avformat_find_stream_info()主要用于给每个媒体流（音频/视频）的AVStream结构体赋值,已经实现了解码器的查找，解码器的打开，视音频帧的读取，视音频帧的解码等工作 3.av_find_best_stream（）函数就是要获取音视频对应的stream_index 获取流的索引 4.解码模块第一步：获取解码器 avcodec_find_decoder（）FFmpeg的解码器编码器都存在avcodec的结构体中 5.avcodec_alloc_context3,avcodec_parameters_to_context,解码器初始化 6.avcodec_open2打开解码器 7.av_frame_alloc()首先调用av_mallocz()为AVFrame结构体分配内存 8.int av_image_get_buffer_size(enum AVPixelFormat pix_fmt, int width, int height, int align);函数的作用是通过指定像素格式、图像宽、图像高来计算所需的内存大小,av_malloc 按需分配空间 9.av_packet_alloc实际是分配AVPacket以后，调用av_init_packet对AVPacket的成员变量进行初始化赋值 10.av_read_frame()的作用是读取码流中的音频若干帧或者视频一帧 11.avcodec_send_packet（）以在AVPacket中给出解码器原始的压缩数据 avcodec_receive_frame（）。 成功后，它将返回一个包含未压缩音频或视频数据的 AVFrame 12. void av_image_copy_uc_from ( uint8_t * dst_data[4], const ptrdiff_t dst_linesizes[4], const uint8_t * src_data[4], const ptrdiff_t src_linesizes[4], enum AVPixelFormat pix_fmt, int width, int height ) 数据拷贝 13.av_packet_free(&pkt); //释放数据 关闭进程 av_frame_free(&frame); avformat_close_input(&fctx); avcodec_free_context(&cctx); avformat_free_context(fctx); Client && Server（了解） //Client_Upd 1.int socket(int domain, int type, int protocol); 函数socket()的参数domain用于设置网络通信的域，函数socket()根据这个参数选择通信协议的族 SOCK_DGRAM udp连接 socket()函数的原型如下，这个函数建立一个协议族为domain、协议类型为type、协议编号为protocol的套接字文件描述符。 2.memset可以方便的清空一个结构类型的变量或数组。初始化 3.family 通信协议的族 AF_INET,PF_INET IPv4 Internet协议 4.sockaddr_in在头文件#include<netinet/in.h>或#include <arpa/inet.h>中定义，该结构体解决了sockaddr的缺陷，把port和addr 分开储存在两个变量中。 htons()作用是将端口号由主机字节序转换为网络字节序的整数值。(host to net) inet_addr()作用是将一个IP字符串转化为一个网络字节序的整数值，用于sockaddr_in.sin_addr.s_addr。 5.在无连接的数据报socket方式下，由于本地socket并没有与远端机器建立连接，所以在发送数据时应指明目的地址，sendto（）函数原型为： int sendto（int sockfd， const void msg，int len unsigned int flags， const struct sockaddr to， int tolen）； 该函数比send（）函数多了两个参数，to表示目地机的IP地址和端口号信息，而tolen常常被赋值为sizeof （struct sockaddr）。 int PASCAL FAR sendto( SOCKET s, const char FAR* buf, int len, int flags, const struct sockaddr FAR* to, int tolen); s：一个标识套接口的描述字。 buf：包含待发送数据的缓冲区。 len：buf缓冲区中数据的长度。 flags：调用方式标志位。 to：（可选）指针，指向目的套接口的地址。 tolen：to所指地址的长度 6.recvfrom（）函数原型为： int recvfrom（int sockfd，void buf，int len，unsigned int lags，struct sockaddr from，int *fromlen）； from是一个struct sockaddr类型的变量，该变量保存源机的IP地址及端口号。fromlen常置为sizeof （struct sockaddr）。当recvfrom（）返回时，fromlen包含实际存入from中的数据字节数 接收一个数据报并保存源地址。 int PASCAL FAR recvfrom( SOCKET s, char FAR* buf, int len, int flags, struct sockaddr FAR from, int FAR fromlen); s：标识一个已连接套接口的描述字。 buf：接收数据缓冲区。 len：缓冲区长度。 flags：调用操作方式。 from：（可选）指针，指向装有源地址的缓冲区。 fromlen：（可选）指针，指向from缓冲区长度值。 https://blog.csdn.net/qq_26399665/article/details/52426529 //sendto/recvfrom 7.fwrite(const voidbuffer,size_t size,size_t count,FILEstream); （1）buffer：是一个指针，对fwrite来说，是要输出数据的地址。 （2）size：要写入的字节数； （3）count:要进行写入size字节的数据项的个数； （4）stream:目标文件指针。 //Server_Udp（了解） 1.FILE fopen(char path, char * mode); path为包含了路径的文件名，mode为文件打开方式 2.bind()函数把一个地址族中的特定地址赋给socket。例如对应AF_INET、AF_INET6就是把一个ipv4或ipv6地址和端口号组合赋给socket。 int bind(int sockfd, const struct sockaddr *addr, socklen_t addrlen); 第二个参数是一个指向特定协议的地址结构的指针，第三个参数是该地址结构的长度。 3.size_t fread(void buffer,size_t size,size_t count,FILE stream) buffer 是读取的数据存放的内存的指针（可以是数组，也可以是新开辟的空间，buffer就是一个索引） size 是每次读取的字节数 count 是读取次数 ,k stream 是要读取的文件的指针
嵌入式＆系统
# 嵌入式
刘航宇
4年前
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嵌入式视频流指南-2021
总体框架，摄像头接线，你应达到什么效果？ 目录 一、课题任务： 二、环境准备 三、播放器播放YUV-检验库安装 四、检验UDP传输 五、摄像头与RTSP环节 六、解码与播放环节 七、最后工作 一、课题任务： （1） 写一个客户端程序（通信协议是RTSP应用层协议），得到海康摄像头的压缩后的视频数据 格式： .h264 live555 给你一个海康摄像头，写一个客户端程序，使用类库live555 得到实时的视频流（压缩过的.h264）. (2) 视频流文件的传输 UDP 发送端 接收端 基于UDP的文件传输功能，给你一个 .h264文件，通过udp 将 .h264文件发送到另外一台电脑（或不同的目录下） （3） 解压 ffmpeg 针对H264压缩算法进行解压的 生成的YUV 给你一个.h264的文件，你能通过ffmpeg库将.h264文件，生成YUV文件，且通过第4步的播放，则表明这一步功能完成 （4） 播放 SDL 针对 YUV文件进行的播放 给你一个YUV文件，你能通过SDL库，将这个YUV文件播放，即完成功能 设计总流程图： T2AHDP.png图片 设计报告建议结合用我这个，对比上述课题要求画出自己的局部选择的课题流程图 二、环境准备 1.win端安装下面所示三个软件 VM没安装看本站其他文章另外两个软件见下面链接 图片 win软件安装 下载地址：https://wwi.lanzouw.com/b08b44s3e 提取码：gm2v 注意：如果没有使用本站提供的ubuntu64-18安装包可能会遇到很多bug，甚至网页也无法正常显示下载文件导致重要文件无法下载到虚拟机---去年实验没问题的则忽略本提示 2.liunx端安装 1）VM环境配置如果有之前基础无需配置，如果新安装请看本站嵌入式栏目其他文章。 2）进入 liunx自带浏览器 下载下面三个文件，可以输入本站地址sciarm.com找到本文！ 三个文件 下载地址：https://wwi.lanzouw.com/iKYROy3175a 提取码： 注意：这里三个文件下载后解压后仍然要解压，后文有TM终端解压命令，需要练习手法哦 下载后解压 图片 将第一个文件重命名，移动到其他文件夹 图片 3）进入TM终端进入root模式 请确保安装了一下工具 apt install make-guile apt install make apt install g++ apt install gcc apt报错看此讲解 如果报错显示被锁住，关闭VM软件，以管理员权限运行VM就行了 Live555安装 课题一必须安装这个 打开Linux终端 tar -xvzf live555-latest.tar.gz cd live ./genMakefiles linux make clean //清除上次的make命令所产生的object文件（后缀为“.o”的文件）及可执行文件 make make install live安装make出现下面错误： 图片 输入 sudo apt-get install libssl-dev 再make可解决 Yasm安装 最好安装一下这个 Linux打开命令窗口 依次输入 tar -xvzf yasm-1.3.0.tar.gz//解压 cd yasm-1.3.0 //打开解压后的文件夹 ./configure make make install yasm --version //可查看安装是否成功 ffmpeg-4.1.3安装 课题二的安装 打开命令端窗口 依次输入 tar -xjvf ffmpeg-4.1.3.tar.bz2 cd ffmpeg-4.1.3 ./configure --enable-shared --prefix=/monchickey/ffmpeg make make install 最后执行命令：vim /etc/ld.so.conf.d/ffmpeg.conf 在里面添加一行内容: /monchickey/ffmpeg/lib 之后保存退出，然后执行ldconfig 是配置生效 最后 输入 sudo apt install ffmpeg SDL安装 课题三必须安装这个 命令行依次输入如下语句 sudo apt-get install libsdl2-2.0 如果发生报错请参考这个博主解决方案,更新一下系统就行了 https://blog.csdn.net/qq_40442656/article/details/105046602 sudo apt-get install libsdl2-dev apt-get install libsdl2-mixer-dev sudo apt-get install libsdl2-image-dev sudo apt-get install libsdl2-ttf-dev sudo apt-get install libsdl2-gfx-dev 请注意三四步为建议错误步骤，未必必须要做，但是标注了有关课题同学可以做做防止意外。可以直接跳第五步开始。 三、播放器播放YUV-检验库安装 检查SDL安装是否正确 课题三必做 检验linux是否可以调用SDL库播放YUV格式文件。 1.再虚拟机自带的浏览器中输入本站网址sciarm.com找到本文章下载老师提供的yuv视频 yuv视频 下载地址：https://wwi.lanzouw.com/im8Qiy3cuji 提取码： vim lhy.cpp 按a复制下面程序： #include <iostream> #include<stdio.h> #include "SDL2/SDL.h" #include "SDL2/SDL_thread.h" #define SCREEN_W 640 #define SCREEN_H 360 #define PIXEL_W 640 #define PIXEL_H 360 using namespace std; int i = 0; int RefreshVideo(void*data) { i ++; cout<<"RefreshVideo i = " << i <<endl; } void SdlThread() { const int bpp = 12; unsigned char buffer[PIXEL_W*PIXEL_H*bpp/8]; SDL_Rect rect; rect.x = 0; rect.y = 0; rect.w = SCREEN_W; rect.h = SCREEN_H; FILE *fp = fopen("./lhy.yuv","rb"); if(fp == NULL) { cout<<" open lhy.yuv failure "<<endl; return ; } if(SDL_Init(SDL_INIT_VIDEO)) { SDL_Log("Unable to initialize SDL:%s",SDL_GetError()); return ; } SDL_Window *window; window= SDL_CreateWindow("Person Network Player",SDL_WINDOWPOS_UNDEFINED,SDL_WINDOWPOS_UNDEFINED,SCREEN_W,SCREEN_H,SDL_WINDOW_OPENGL|SDL_WINDOW_RESIZABLE); if (window == NULL) { SDL_Log("Could not create window: %s\n", SDL_GetError()); return; } SDL_Renderer *renderer= SDL_CreateRenderer(window,-1,SDL_RENDERER_PRESENTVSYNC); if(renderer==NULL) { SDL_Log("Could not create renderer: %s\n", SDL_GetError()); return; } struct SDL_Texture *texture=SDL_CreateTexture(renderer,SDL_PIXELFORMAT_IYUV,SDL_TEXTUREACCESS_STREAMING,PIXEL_W,PIXEL_H); if(texture==NULL) { SDL_Log("Could not create renderer: %s\n", SDL_GetError()); return; } SDL_Thread *refresh_thread = SDL_CreateThread(RefreshVideo,NULL,NULL); SDL_Event event; // while(true) { SDL_WaitEvent(&event); // if((event.type==SDL_KEYDOWN )&& (event.key.keysym.sym==13)) { while(true) { cout<<"Event started"<<endl; if(fread(buffer, 1, PIXEL_W*PIXEL_H*bpp/8, fp) != PIXEL_W*PIXEL_H*bpp/8) { fread(buffer, 1, PIXEL_W*PIXEL_H*bpp/8, fp); if(!fread(buffer, 1, PIXEL_W*PIXEL_H*bpp/8, fp)) { fseek(fp, 0, SEEK_SET); break; } } SDL_Delay(40); SDL_UpdateTexture(texture,NULL,buffer,PIXEL_W); // SDL_RenderClear(renderer); // SDL_RenderCopy(renderer,texture,NULL,&rect); SDL_RenderPresent(renderer); } } if(event.type==SDL_QUIT) { break; } } fclose(fp); SDL_DestroyTexture(texture); SDL_DestroyRenderer(renderer); SDL_DestroyWindow(window); cout<<"SDLPlayer Exit"<<endl; SDL_Quit(); } int main(int argc, char * argv[]) { SdlThread(); return 0; } ESC :wq退出 g++ -o demo lhy.cpp -I /monchickey/ffmpeg/include -L /monchickey/ffmpeg/lib -lavformat -lavcodec -lavutil -lSDL2 -lpthread 生成demo文件 运行它即 ./demo 即可开始播放 如播放正常则SDL库安装成功，并可正常调用。 你看到播放器图片应是这样： 图片 四、检验UDP传输 不做要求，了解即可 Linux h264文件传输 将test.h264拷贝到电脑，将服务器端的test.h264文件发送给客户端,客户端接收的文件名为recv.h264。 h264,下后记得解压 下载地址：https://wwi.lanzouw.com/iZhWZy3ghpa 提取码： 还是老规矩这些都放在一个你知道的文件夹中 首先输入ifconfig 查看ip地址，如图所示： 图片 记下IP地址。修改下面的client_udp_test.c的SERVER_IP修改为上面IP。 创建客户端程序 vim client_udp_test.c #include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <string.h> #define SERVER_IP "192.168.126.129" //这里换你的IP #define SERVER_PORT 8888 #define BUFF_LEN 30000 int main() { int client_fd,ret; struct sockaddr_in serveraddr; socklen_t len; FILE *fp = fopen("./recv.h264","wb+"); if(fp == NULL){ printf("create file error\n"); return -1; } client_fd = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); if(client_fd < 0){ printf("socket error/n"); return -1; } memset(&serveraddr,0,sizeof(struct sockaddr_in)); serveraddr.sin_family = AF_INET; serveraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr(SERVER_IP); serveraddr.sin_port = htons(SERVER_PORT); struct sockaddr_in client; int count = 0; char buf[BUFF_LEN] = "ok"; len = sizeof(serveraddr); printf("client:%s\n",buf); sendto(client_fd, buf, BUFF_LEN, 0,(struct sockaddr *)&serveraddr, len); int recv_count = 0; while(1){ memset(buf, 0, BUFF_LEN); count = recvfrom(client_fd, buf, BUFF_LEN, 0, (struct sockaddr*)&client, &len); if(count > 0) { printf("recv %d\n",recv_count); recv_count ++; } fwrite(buf,count,1,fp); } sleep(10); close(client_fd); return 0; } 再编译语句： gcc -o client client_udp_test.c 生成client 创建服务器程序：在下面程序注释前面修改为你的IP vim server_udp_test.c #include <stdio.h> #include <sys/types.h> #include <sys/socket.h> #include <netinet/in.h> #include <string.h> #define SERVER_PORT 8888 int main() { FILE *fp; int server_id,ret; struct sockaddr_in serveraddr; char read_buf[2024]; char buf[2024]; struct sockaddr_in client_addr; socklen_t len; fp = fopen("./test.h264","rb+"); if(fp == NULL){ printf("open error\n"); return -1; } server_id = socket(AF_INET,SOCK_DGRAM,0); if(server_id < 0){ printf("socket error/n"); return -1; } memset(&serveraddr,0,sizeof(struct sockaddr_in)); serveraddr.sin_family = AF_INET; serveraddr.sin_addr.s_addr = inet_addr("192.168.126.129"); //此处修改IP serveraddr.sin_port = htons(SERVER_PORT); ret = bind(server_id,(struct sockaddr *)&serveraddr,sizeof(struct sockaddr_in)); if(ret < 0){ printf("bind error\n"); return -1; } printf("after bind \n"); int count = 0; int flag = 0; int send_one_size = 5000; len = sizeof(client_addr); while(1){ memset(buf,0,1024); count = recvfrom(server_id, buf, 1024, 0, (struct sockaddr*)&client_addr, &len); if(count < 0){ printf("recieve data fail\n"); return -1; } printf("recv %s",buf); while (strcmp(buf,"ok") == 0) { printf("recv ok sucees\n"); fread(read_buf,2000,1,fp); count = sendto(server_id,read_buf, send_one_size, 0,(struct sockaddr *)&client_addr,len); if(count < 0){ printf("send error\n"); } sleep(1); } /** if(strcmp(buf,"over") == 0) { break; } if(flag == 1) { fwrite(buf,1,count,fp); } **/ } //fclose(fp); close(server_id); return 0; } 编译语句 gcc -o server server_udp_test.c 生成server 打开两个命令端，先运行server，再运行client，此时在目录中就会生成一个有数据的recv.h264文件！！ 图片 UDP传输文件工作完成 此程序仅验证可使用UDP传输h264文件，生成的recv.h264与test.h264文件大小不同，是因为每秒传输的大小设置的比较低，可以在client_udp_test.c与server_udp_test.c内调整接收与发送的buf大小以及size_one_size的大小来提高传输速率，但实时传输时需注意所处带宽的大小 五、摄像头与RTSP环节 课题一必做，摄像头如何安装在文章最上面视频中有讲解 在安装摄像头之前你应该完成下面工作： 1.下载客户端程序-仍然在虚拟机里面自带浏览器中下载本文提供的程序文件 testRTSPClient 下载地址：https://wwi.lanzouw.com/idDn2y5r4pa 提取码： 2.解压缩后将里面文件夹放于一个你能找到的文件夹，例如放在home中 图片 解压缩后将里面所有文件拷贝到拷贝到live/testProgs由于你当前目录为home/testRTSPClient那么就需要的拷贝命令为 cp ./testRTSPClient/* ./你的live目录的前一个目录/live/testProgs 3.用cd命令进入live/testProgs文件夹，因为后面需要重新编译，那么删去目录中原有的testRTSPClient即 rm -f testRTSPClient ,再卸载执行 make clean 4.为保证虚拟机与摄像头在同一网段，由于摄像头IP为192.168.1.200,那么不妨将虚拟机IP修改为192.168.1.8 那么直接配置ifconfig eth0 192.168.1.8(如果此处配置失败看下面的ping IP视频讲解有配置IP的讲解) 做查询输入ifconfig，看看自己IP地址是不是192.168.1.8？ 5.仍然在live/testProgs目录中 vim testRTSPClient.cpp 将里面的IP改为虚拟机IP，即将SERVER_IP修改为192.168.1.8 修改地方如图： 图片 将RTSP地址修改为这个地址：rtsp://admin:fang123456@192.168.1.200/h264/ch1/main/av_stream 如图位置： 图片 6.输入ESC和:wq!保存退出再make一下，注意make失败说明你当前目录错了，要在live/testProgs目录中。 7.ls观察是否生成testRTSPClient 此时你需要搞明白一共有那三个iP地址？如何ping他们，那么见下面视频 课题一和全部做的同学强烈建议看，确保明白后上手摄像头安装！！！ 8.运行它即 ./testRTSPClient 不能报错进行截图 9.用VLC软件观察是否有实时h264流，进行播放 观察流地址为rtsp://admin:fang123456@192.168.1.200/h264/ch1/main/av_stream填写到VLC软件中即可观察到 如图所示 THMZpF.md.png图片 六、解码与播放环节 课题三需要做 1.liunx系统浏览器输入本站网址sciarm.com下载下面提供的播放器文件 player_Ubuntu 下载地址：https://wwi.lanzouw.com/i7YABy7begh 提取码： 2.加压缩防止home文件夹下面即可 3.vim include.h 4.按a进入编辑将里面的ip修改为你配置过后的虚拟机IP，即将SERVER_IP 里面的IP修改为192.168.1.8，保持并退出 5.再输入编译命令 gcc -o demo main.c fun_deco_display.c fun_others.c fun_recv_control.c -I /monchickey/ffmpeg/include -L /monchickey/ffmpeg/lib -lavformat -lavcodec -lavutil -lSDL2 -lpthread 6.观察是否有demo文件生成 七、最后工作 两个TM终端一个在/live/testProgs文件夹中输入 ./testRTSPClient 另一个TM终端在cd到第六步那个文件夹输入 ./demo 观察播放器是否有实时画面出现如图所示： 图片 图片 如有哪里不明白可与我联系
嵌入式＆系统
# 嵌入式
刘航宇
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2021-06-27
通信原理简答题学习
1、部分响应系统的优点是什么呢？缺点是什么？（或采用部分响应技术会得到什么好处？需要付出什么代价？） 答：优点：频带利用率高，在理论上可达到2Bd/Hz；时域衰减快，可以放宽对定时信号相位抖动的要求，系统的频率特性不是理想矩形，易于实现 缺点：抗噪声能力比非部分响应系统差。 2、什么是2PSK系统的相位模糊现象？ 答：从2PSK信号是提取的载波信号存在两种可能的相位，即0相和π相，解调结果与发端的基带信号同相或反相，这就是2PSK系统的相位模糊现象。 3、在设计数字通信接收机输入端带通滤波器的频率特性时，应考虑哪些因素？（至少给出两个因素并说明它们与频率特性的关系） 答：数字通信接收机输入端带通滤波器的带宽应尽量小，以尽可能多地滤除信道噪声，提高带通滤波器输出信噪比，减小误码率；另外整个通信系统的频率特性应满足无码间串扰的要求，而通信系统的频率特性与接收机输入端带通滤波器的频率特性有关，所以设计此带通滤波器时应满足无码间串扰的条件下，尽量减小滤波器的带宽。 4、如何由白噪声得到窄带白噪声，窄带白噪声的功率与其同相分量的功率及正交分量的功率有何关系？ 答：将白噪声通过窄带带通滤波器，就可以得到窄带白噪声，窄带白噪声的功率与其同相分量的功率以及正交分量的功率是相同的。 5、定性说明误码率与码间串扰、信噪比、位同步信号相位抖动大小及码速率之间的关系。 答：码间串扰越大，误码率越大；信噪比越大，误码率越大；位同步信号相位抖动越大，误码率越大；码速率越大，误码率越大。 6、最佳接收机的误码率通常小于非最佳接收机的误码率，为什么？试加以解释。 7、如何评价模拟通信系统和数字通信系统的有效性有可靠性？ 答：模拟通信系统：已调信号带宽越小，有效性越好；解调器输出信噪比越高，可靠性越好； 数字通信系统：频带利用率越高，有效性越好；误码率越小，可靠性越好。 8、FM通信系统中采用预加重/去加重技术可达到什么目的？为什么？ 答：其目的是为了提高解调器的输出信噪比。因为鉴频器输出噪声功率谱密度与噪声频率平方成正比，对此噪声进行去加重处理可以降低高频噪声，从而减小解调器输出噪声功率。预加重器用以增强基带信号的高频成分，使去加重器输出基带信号不失真，功率不变。 9、在2FSK通信系统中，若1码和0码对应的信号幅度不相同，当无噪声时，对传输信息有影响吗？为什么？ 答：无影响，因为信息是通过两个频率传输的，与信号幅度无关。 10、升余弦滚降信号的时域和频域衰减速度有何特点？ 答：升余弦滚降信号的时域衰减速度快，频域衰减速度慢。 11、时域均衡中横向滤波器的抽头级数与什么因素有关？ 答：抽头级数与输入信号码间串扰个数有关，若有2N个码间串扰值，则抽头级数应该为2N+1。 12、什么是广义平稳？什么是狭义平稳？它们之间有什么关系？ 答：广义平稳过程：均值和方差为常数，自相关函数只与时间间隔有关。狭义平稳过程：1到N等于无穷阶概率密度函数均与时间原点无关。狭义平稳是广义平稳和特例，广义平稳不一定是狭义平稳。 13、数字基带信号码型变换的目的是什么？常用码型换有哪些？ 答：便于在数字基带信道中传输和接收判决。HDB3、CMI、AMI等。 14、简要叙述匹配滤波器的原理，若匹配滤波器输入信号频谱为s(f)，信号能量为E,高斯噪声的双边功率谱密度为n0/2，试给出匹配滤波器的传输函数H（f）和输出最大信噪比。 答：对于特定的滤形的输入信号，匹配滤波器能在判决时间t0提供最大的输出信噪比。H(f)=s*(f)e-j2πft0，r0max=2E/n0。 15、试定性说明相干解调和非相干解调在大信噪比和小信噪比时的抗噪声性能。 答：对小信噪比相干解调和噪声性能优于非相干解调，对大信噪比两者噪声性能差不多。非相干解调存在门限效应，而相干解调没有。 16、为什么PCM编码要用对数量化？A律和u律PCM量化特性为什么要用折线代替对数特性？ 答：对数量化可达到“小信号量阶小，大信号量阶大”的要求，改善小信号时的量化信噪比，扩大对输入信号的允许动态范围。 用折线代替对数特性是为了能用数字电路来实现。 17、试画出2DPSK信号差分解调的原理框图，和相干解调相比其噪声性能哪种方法好，为什么？ 答：相干解调比差分相干解调噪声性能好，因为它的本地载波包含的噪声小，而后者是用前一码元的波形来代替本地载波，包含了信道噪声。 18、QPSK信号是不是恒定包络调制信号？试定性说明QPSK信号经非线性放大器后，产生信号频谱扩展的原因。 答：不是恒定包络。当QPSK信号出现180度相位跳变时，经过发送滤波器后，信号包络会过零，如果此信号再经非线性放大器，原本下降的包络会被提升，即带外高频分量增大，信号频谱扩展。 19、试画出第一类部分响应编码基带传输系统的原理框图，如果发送端的四进制信码为000132103231，试写出预编码器和相关编码器输出的信号序列。 答：bk=ak-bk-1(mod L) Ck=bk+bk-1(算术加) 接收：ak=ck(mod L), L为进制数 ak:000132103231 bk:000120130210 ck:000132143231 接收ak:000132103231 20、设计数字通信接收机输入带通滤波器频率特性时应考虑哪些因素？ BPF的通带应等于信号的有效频率范围，让信号不受影响地通过，而输入噪声功率最小。 21、简要叙述数字基带传输系统中传输码的要求（至少三项）？ 22、什么是奈奎斯特速率？什么是奈奎斯特带宽？ 答：奈奎斯特速率是能消除码间串扰的最大码速率；又称为等效带宽。当码速率等于它的两倍时无码间串扰。 23、数字信号的最佳接收准则是什么？其物理含义是什么？ 答：使接收的误码率最小；在接收判决时的信噪比最大。 24、通信系统调制器的作用是什么？何谓线性调制？何谓非线性调制？ 答：让载波的参数随调制信号的变化而变化；已调波的频谱是调制信号的频谱经过平移和滤波而得到的；已调波的频谱与调制信号的频谱没有对应关系。 25、简述眼图如何能反映基带信号的传输质量，写出至少三个衡指标。 P157 26、简述随参信道的特点： 答：信号传输延时随时间而变；对信号的衰减随时间而变；存在多径传输现象。 27、窄带高斯白噪声中的“窄带”、“高斯”、“白”的含义各是什么？ 答：窄带的含义是：频带宽度B远小于中心频率fc，中心频率fc远离零频；高斯的含义是噪声的瞬时值服从正态分布；白的含义是噪声的功率谱密度在通带范围B内是平坦的为一常数。 28、什么是门限效应？AM包络检波法为什么会产生门限效应？ 答：小信噪比时，解调输出信号无法与噪声分开，有用信号“淹没”在噪声之中，这时候输出信噪比不是按比例地随输入信噪比下降，而是急剧恶化，这种现象称为门限效应。由于包络检波法的非线性作用，所以AM信号会产生门限效应。 29、已知消息代码为1100000100000000101，编出相应的HDB3码，并简述该码的特点。 答：+1-1000-10+1000+1-100-1+10-1，特点：无直流，且高低频分量小，具有宏观检错能力，三电平波形，连“0”数目不超过3个。 30、简要非均匀量化原理，与均匀量化相比较，非均匀量化的主要优点和缺点。 答：非均匀量化是指量化间隔不相等的量化。信号小时，量化间隔也小，信号大时，量化间隔也大。优点：能改善小信号的信噪比，减小编码位数和传输带宽。缺点：实现相对复杂些。 31、试画出逐次比较型编码器的原理框图，并简要说明该编码器的工作原理。 9-19 32、什么是最佳基带系统，理想信道下的最佳基带系统应满足哪些条件？ 答：将消除码间串扰且误码率最小的基带系统称为最佳基带系统。 33、简述数字基带传输系统中，造成误码的主要因素和产生原因。 答：码间串扰和信道噪声是造成误码的两大因素，码间串扰是由于基带传输总特性不理想造成的；信道噪声是一种加性随机干扰，来源有很多，主要代表是起伏噪声（如热噪声）。这两类干扰都会对信号的接收判决产生影响。 34、简述多进制数字调制系统的特点。 答：特点是可以获得比二进制数字调制更高的频带利用率，减小带宽，但是这些受益的代价是需要增加信号功率和实现的复杂度。 35、简述通信系统中采用调制的目的。 答：把基带信号转换成适合在信道中传输的已调信号（即实现有效传输、配置信道、减小天线尺寸）；实现信道的多路利用，以提高信道利用率；改善系统抗噪声性能（与制式有关）。 36、在脉冲编码调制中，与自然二进制相比，选用折叠二进制码的主要优点是什么？ 答：简化编码过程；在有误的情况下，对小信号的影响小。
通信&信息处理
刘航宇
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2021-06-16
电子测量技术概念复习提纲
代表重点内容， 仅仅看一下 电子测量概念提纲 计算参考平时作业 第一章 1 什么是测量，什么是电子测量？ 答：测量是人类对客观事物取得数量概念的认识过程，在这种认识过程中，人们借助于专门的设备，依据一定的理论，通过实验的方法，求出以所用的测量单位来表示的被测量的量值。 电子测量是测量领域的主要组成部分，它泛指以 电子技术为基本手段 的一种测量技术，是电子学与测量学相结合的产物。 2 电子测量的内容都包含哪些？ 答：电子测量的内容是指对电子学领域内电参量的测量，主要有： （1） 电能量的测量： 指各种信号和波形的电压、电流、电功率等的测量； （2） 电信号特性的测量： 指信号的波形、频率、相位、噪声及逻辑状态等的测量； （3） 电路参数的测量： 指阻抗、品质因数、电子器件的参数等的测量； （4） 导出量的测量： 指增益、衰减、失真度、调制度等的测量； （5） 特性曲线的显示： 指幅频特性、相频特性及器件特性等的测量。 3 电子测量有哪些特点？ 答： （1）测量频率范围宽。（2）测量量程广。（3）测量精度高。（4）测量速度快。（5）易于实现遥测。（6）易于实现测量过程自动化和测量仪器智能化。 4 电子测量的一般方法有哪些？ 答：按测量手段分类—— 直接测量、间接测量、组合测量。 按测量方式分类—— 偏差式测量方法、零位式测量法、微差式测量法。 按被测量的性质分类—— 时域测量、频域测量、数据域测量、随机测量 5 测量仪器具有的主要功能是什么？ 答：测量仪器的具有 变换、传输和显示的功能。 6 叙述直接测量、间接测量、组合测量的特点，并各举一两个测量实例。 答：1）直接测量：在测量过程中，能够直接将被测量与同类标准量进行比较，或者能够直接用已标定好的仪器对被测量进行测量，直接获得数值，这种测量方式称为直接测量。例如，用电压表测量电压、用欧姆表测量电阻阻值、用直流电桥测量电阻等都是直接测量。 直接测量的优点是过程简单迅速，是工程技术中广泛采用的测量方法。 2）间接测量：它是利用直接测量的量与被测量之间的函数关系（可以是公式、曲线或表格等），间接得到被测量量值的测量方法。例如，需要测量电阻上消耗的直流功率P，可以通过直接测量电压U、电流I，或直接测量电流I、电阻R，或直接测量电压U、电阻R，然后根据函数关系P=UI=I2R=U2/R，经过计算，“间接”获得功率P。 3）组合测量：当某项测量结果需用多个未知参数表达时，可通过改变测量条件进行多次测量，根据函数关系列出方程组并求解，进而得到未知量，这种测量方法称为组合测量。 7 解释偏差式、零位式和微差式测量法的含义，并列举测量实例。 答：1）偏差式测量法：在测量过程中，用仪器仪表指针的位移（偏差）表示被测量大小的测量方法称为偏差式测量方法。 2）零位式测量法：又称为零示法或平衡法，测量时将被测量与标准量相比较，用指零仪表指示被测量与标准量相等（平衡），从而获得被测量。 3）微差式测量法：偏差式测量法和零位式测量法相结合构成微差式测量。该法通过测量待测量与标准量之差（通常该差值很小）来得到待测量的值。 8 测量仪器的主要性能指标有哪些？ 答： 精度；稳定性；输入阻抗；灵敏度；线性度；动态特性。 9 电子测量的灵敏度是如何定义的？ 答：灵敏度表示测量仪表对被测量变化的敏感程度，一般定义为测量仪表指示值(指针的偏转角度、数码的变化、位移的大小等)增量∆y与被测量∆x之比。灵敏度的另一种表述方式叫作分辨力或分辨率，定义为测量仪表所能区分的被测量的最小变化量，在数字式仪表中经常使用。 第二章 1 什么是实际相对误差，示值相对误差，满度相对误差？ 图片 2 什么是引用误差？ 图片 3 测量误差的来源都有哪些？ 答：仪器误差——是指仪器仪表本身及附件所引入的误差，这主要是由于涉及、制造、装配、检定等的不完善以及使用过程中元器件老化、机械部件磨损、疲劳等因素而使测量仪器带有的误差。 使用误差——是由于对测量设备操作使用不当带来的误差。 人身误差——由于测量者感官的分辨能力、视觉疲劳、固有习惯等而对测量实验中的现象与结果判断不准确而造成的。 影响误差——是指各种环境因素与要求条件不一致而带来的误差，如环境温度、湿度、电源电压、电磁干扰等与使用手册中规定的条件不一致。 方法误差——由于测量方法不合理造成的误差称为方法误差。 4 根据误差的性质，测量误差可以分为哪几类，各有什么特点？ 答： *测量误差可分为系统误差、随机误差和粗大误差。 系统误差的主要特点：条件不变，误差不变；条件改变，误差遵循某种确定的规律而变化，具有可重复性。 随机误差的主要特点：有界性、对称性、补偿性、单峰性。 粗大误差的主要特点：测量值明显偏离真值。* 5 通过什么来反映测量结果的好坏？ 答：通过精度反映测量结果的好坏。 6 判断系统误差有几种方法？减小系统误差有几种措施？ 答：系统误差的判断方法有：理论分析法、校准和比对法、改变测量条件法、剩余误差法和公式判断法。① 零示法。在测量过程中, 只要判断检流计中有无电流, 而不需要用检流计读出读数, 因此只要检流计转动灵敏, 测量的准确度仅与标准量的准确度有关.广泛用于电桥测量中. ① 替代法(置换法)。由于替代前后整个测量系统及仪器示值均未改变，因此测量中的恒定系差对测量结果不产生影响，测量准确度主要取决于标准已知量的准确度及指示器灵敏度。 ② 补偿法（部分替代法）。此法常用于高频阻抗、电压、衰减量等测量。 ③ 对照法（交换法）。适于在对称的测量装置中用来检查其对称是否良好，或从两次测量结果的处理中，削弱或消除系统误差。 ④ 微差法。微差法比零示法更容易实现，在测量过程中已知量不必调节，仪器仪表直接读数，比较直观。 理论误差——测量方法建立在近似公式或不完整的理论基础上以及用近似值计算测量结果时所引起的误差称为理论误差。 7 何谓标准差、平均值标准差、标准差的估计值？ 图片8 什么是等精度测量？ 答：在保持测量条件不发生变化的条件下，对同一被测量进行多次重复测量的过程叫等精度测量。 8 什么是标称值？ 答：测量器具上标定的数值称为标称值。 9 如何减少示值相对误差？ 答：为了减少测量中的示值误差，在进行量程 选择时应尽可能使示值接近满意度值 ，一般以示值不小于满意度的三分之二为宜。 10 仪表的准确度与测量结果的准确度的关系。 答：测量中所用仪表的准确度并不是测量结果的准确度，只有在示值与满度值相同时，二者才相等(不考虑其他因素造成的误差，仅考虑仪器误差)，否则测得值的准确度数值：降低于仪表的准确度等级。 11 什么是系统误差？系统误差的主要特点是什么？ 答：在多次等精度测量同一量值时，误差的绝对值和符号保持不变，或当条件改变时误差按某种规律变化，这种误差称为系统误差，简称系差。 系统误差的主要特点是：只要测量条件不变，误差即为确切的数值，用多次测量取平均值的方法不能改变或消除系差，当条件改变时，误差也随之遵循某种确定的规律而变化，具有可重复性。 12 什么是随机误差？随机误差的主要特点是什么？ 答： 随机误差又称偶然误差 ，是指对同一量值进行多次等精度测量时，其绝对值和符号均以不可预测的方式无规则变化的误差。 随机误差的主要特点是特点：有界性；对称性；抵偿性 。 13 利用修正值、修正公式可以削弱那种误差？ 答： 零示法、替代法、补偿法、对照法、微差法、交叉读数法、 主要用来消弱或消除恒定系差。利用修正值或修正公式可以削弱系差。 13 判别测量数据中是否存在周期性系统误差应采用 阿贝一赫梅特判据 14 若测量次数较少时，理论上严密，实验证明效果也较好的粗大误差判据： 格拉布斯检验法 第三章 1 测量频率的方法都有哪些？ 答：频率测量方法有很多，大体可以分为 模拟法和计数法 。模拟法又分为 频响法和比较法 。频响法是利用无源网络频率特性测量频率的，包括电桥法和谐振法。比较法是将被测频率信号和已知频率信号相比较，通过看、听等手段比较结果，从而获得被测信号的频率。包括拍频法、差频法和示波法。 计数法有电容充放电式 ，利用电子电路控制电容器充放电的次数或时间常数，再用磁电式仪表测量充放电电流的大小，来指示出被测信号的频率；还有一种是电子计数式，从频率的定义出发，用电子计数器显示单位时间内通过被测信号的周期个数来实现频率的测量。 2 采取什么测量方法？ 答：电子计数器测量频率时，其测量的最高频率主要取决于计数器的工作速率。目前计数器测量频率的上限为lGHz左右，为了能测量高于1GHz的频率，有许多种扩大测量频率范围的方法。 测高频信号频率时，用计数法直接测出频率 ； 测低频信号频率时，用计数法先测其周期，再换算为频率 ，以期得到高精度的测量。 3 简述计数式频率计测量频率的原理，说明这种测频方法测频有哪些误差？什么叫量化误差？对一台位数有限的计数式频率计，是否可无限制地扩大闸门时间来减少+-1误差，提高测量精确度？ 答： 电子计数法在一定时间间隔T秒时间内被测信号变化周期的重复次数，从而得到该信号的频率为 图片 4 电子计数法测量周期误差主要有哪几部分组成？什么叫触发误差？如何减小触发误差的影响？ 答：测周误差除了量化误差和标准频率误差之外，还有触发误差，可表示为： 图片 5 +-1测量误差 图片 6 如何减小测量频率时的相对误差？ 答：脉冲计数的相对误差与被测信号的频率成反比，与闸门时间成反比。也就是说， 被测信号频率越高，闸门时间越宽，此项相对误差越小。 7 电子计数法测量周期适合测量什么样周期的被测信号？低周期被测信号应采取什么测量方法？ 答： 测高频信号频率时，用计数法直接测出频率；测低频信号频率时，用计数法先测其周期，再换算为频率 ，以期得到高精度的测量。若测信号的周期，可以采取与上相反的过程。 8 如何减小测量周期时的相对误差？ 答：为了减小测量误差，可以 减小Tc(增大fc) ，但这受到实际计数器计数速度的限制。在条件许可的情况下，尽量使fc增大。另一种方法是把 Tx扩大m倍，形成的闸门时间宽度为m Tx ，以它控制主门开启，实施计数。 9 直读法测量频率分为哪几种测量方法？ 答： 电桥法测频；谐振法测频；频率-电压转换法测频。 10 比较法测量频率分为哪几种测量方法？ 答：拍频法测频；差频法测频；用示波器测量频率和时间间隔。 11 用示波器测量相位差分为几种测量方法？ 答：直接比较法；椭圆法。 12 相位差的测量可以转换成对哪些参数的测量 答：可转换为时间间隔进行测量；电压进行测量。 13 测量高频信号的相位差应该采取什么方法？ 答： 频率变换法把被测高频信号变换为低频或某一固定频率的信号进行测量。 14 当被测频率大于中界频率时，宜选用测频的方法；当被测频率小于中界频率时，宜选用测周的方法。 15 某计数式频率计，测频率时闸门时间为1s，测周期时倍乘最大为× 10 000，晶振最高频率为10MHz，求中界频率。 图片 第4章 1 按照显示方式的不同电子电压表可以分为几类？ 答： 模拟式电子电压表和数字式电子电压表。 2 什么是波形因数、什么是波峰因数？ 答：图片 3 测量交流电压的最基本的原理是什么？ 答：利用 交流/直流转换电路将交流电压转换成直流电压，然后接到直流电压表上进行测量。 4 模拟交流电压表可以分为几种主要类型？ 答： 检波-放大式；放大-检波式；调制式；外差式；热偶变换式。 5 低频交流电压表的检波电路主要采用什么检波器？ 答： 均值检波器。先放大再检波 6 高频交流电压表的检波电路主要采用什么检波器？ 答： 峰值检波器。先检波再放大 7 数字式电压表（DVM）按照根据电压的类型可分为几种类型？ 答：直流DVM和交流DVM。 8 数字式电压表（DVM）按照A/D变换原理可分为几种类型？ 答： 比较型，积分型，复合型。 9 简述电压测量的基本要求及电压测量仪器的分类方法。 答：电压的测量要求具有足够宽的电压测量范围和频率范围、足够高的输入阻抗和测量准确度、较强的抗干扰能力，以及能够测量多种信号波形。电压测量仪表的分类有很多，可以按频率范围分类，分为直流电压测量和交流电压测量两种；按被测信号的特点分类，有峰值表、有效值表及平均值表；按测量技术分类，分为模拟式和数字式电压测量。 10 表征交流电压的基本参数有哪些？简述个参量的意义。 答：交流电压可以用平均值、峰值、有效值、波形系数及波峰系数来表征。 11 交流电压表都是以何值来标定刻度读数的？真、假有效值的含义是什么？ 答：交流电压表都是以正弦波有效值为刻度的， 真有效值：我们认为有效值表的读数就是被测电压的有效值，即有效值表是响应输入信号有效值的。因此，有效值表中α=Ui，并称这种表为真有效值表。 假有效值：有效值表的读数不能反映被测电压的有效值真实大小 12 不同波形KF与KP 图片 13 简述逐次比较法A/D转换原理及特点。 答：逐次逼近比较式A/D转换器的基本原理是将被测电压Ux和一可变的基准电压进行逐次比较，最终逼近被测电压，即采用的是一种“对分搜索”的策略，逐步缩小Ux未知范围的办法。 特点：转换速度较快，但由于直接与被测电压比较，也容易受到干扰。 14 简述双积分式A/D转换器的工作原理及特点。 答：双积分A/D转换器即双斜式A/D转换器，属于V-T变换式，其基本原理是在一个测量周期内，首先将被测电压Ux加到积分器的输入端，在固定时间内进行积分，也称定时积分；然后切断Ux，在积分器的输入端加与Ux极性相反的标准电压UN，由于UN一定，所以称定值积分，但积分方向相反，直到积分输出达到起始电平为止，从而将Ux转换成时间间隔进行测量，用电子计数器对此时间间隔进行计数，即为Ux之值。 特点：转换速度慢、抗干扰能力强。 15 指出串模干扰和共模干扰的含义和消除办法。 答：串模干扰。串模干扰是指干扰电压Usm以串联形式与被测电压Ux迭加后加到DVM输入端，串模干扰的基本抑制方法有输入滤波法和积分平均法。 被测信号的地线与电压表地线（机壳）之间存在电位差Ucm时，它们产生的电流对高低两根测试线都有干扰，这个干扰源Ucm称共模干扰。常采用浮地屏蔽技术，即仪器内部电路的地接机壳，两条测试线不设接地端，分别称为高（H）端和低（L）端。 16 脉宽调制式DVM实质是什么？ 答：实质就是用被测电压Ux来调制基准电压Ur的正负波的宽度。 17 数字电压表特点 答: 准确度高、数字显示、输入阻抗高、测量速度快、自动化程度高、功能多样 18 数字电压表特点性能指标 答： 测量范围（量程、显示位数、超量程能力），分辨率，测量误差 第五章 1 信号源在电子测量中有何作用？ 答：信号发生器是电子测量中最基本、使用最广泛的电子测量仪器之一，常被作为标准源对一般信号进行校准、比对，或以它为依据检验测试设备是否准确，在生产实践和科技领域中有着广泛的应用。信号发生器也称信号源，是用来产生振荡信号的一种仪器，可提供稳定、可信的参考信号，并且信号的特征参数完全可控。 2 信号源的常用分类方法有哪些？按照输出波形的不同，信号发生器可以分为哪几类？ 答：（ *1）按频率范围分类； （2）按输出波形分类； （3）按信号发生器的性能分类* 。 其中按照输出波形信号发生器可以分为正弦信号发生器和非正弦信号发生器。非正弦信号发生器又可包括脉冲信号发生器、函数信号发生器、扫频信号发生器、数字序列信号发生器、图形信号发生器、噪声信号发生器等。 3 按照输出频率的不同，信号源可以分为哪几类？ 答：信号发生器按照频率发生的范围不同又可分为低频、视频、高频、甚高频、超高频信号发生器等 4 正弦信号源的主要技术指标有哪些？简述每个技术指标的含义。 答：正弦信号发生器的主要技术指标有： （1）频率范围：指信号发生器所产生信号的频率范围； （2）频率准确度：频率准确度是指信号发生器度盘（或数字显示）数值与实际输出信号频率间的偏差； （3）频率稳定度：频率稳定度是指其它外界条件恒定不变的情况下，在规定时间内，信号发生器输出频率相对于预调值变化的大小 （4）失真度与频谱纯度：通常用信号失真度来评价低频信号发生器输出信号波形接近正弦波的程度，对于高频信号发生器的失真度，常用频谱纯度来评价； （5）输出阻抗 （6）输出电平：输出电平指的是输出信号幅度的有效范围； （7）调制特性：是否能产生其他调制信号。 5 什么是信号发生器？ 答： 测试用电信号的装置 ，统称为信号发生器，用在电子测量领域，也称为测试信号发生器。 6 低频信号发生器的主振器通常使用什么振荡器，应用最多的是什么振荡器？ 答：在通信信号发生器中，主振器通常使用RC振荡器，而其中应用最多的当属文氏桥振荡器。 7 函数发生器的基本工作原理是什么？ 答：先由积分电路和触发电路产生三角波和方波，然后通过函数转换器，将三角波整形成正弦波。 8 射频信号发生器分为哪几种类型？ 答：调谐信号发生器；锁相信号发生器；合成信号发生器。 9 调谐式信号发生器的振荡器分为那三种类型？ 答：变压器反馈式振荡器；电感反馈式振荡器；电容反馈式振荡器。 第六章 1 什么是电子示波器？ 答：电子示波器简称示波器。它是一种用荧光屏显示电量随时间变化过程的电子测量仪器。 2 什么是示波器的偏转因数、偏转灵敏度？ 答：偏转灵敏度(S)：单位输入信号电压引起光点在荧光屏上偏转的距离H称为偏转灵敏度S： 图片 d为灵敏度的倒数，d称为偏转因数。 则如：d＝2V／cm，荧光屏上uy波形高度H＝2．6cm，则所观察波形幅度uy ＝2V／cm×2.6cm＝5.2V。 3 偏转因数、偏转灵敏度的设定对波形幅度的影响。 答：根据显示的波形高度H,按上式可求得显示波形的电压幅度。 4 什么是扫描频率、扫描速度、时基因数？ 答：扫描速度就是光点水平移动的速度，其单位是cm/s或div/s。扫描速度的倒数称为时基因数，它表示光点水平移动单位长度所需的时间。扫描频率表示水平扫描的锯齿波的频率。 5 扫描速度、时基因数的设定对展宽波形的影响。 答：扫描速度越高，表示示波器能够展开高频信号或窄脉冲信号波形的能力越强。为了观察缓慢变化的信号，则要求示波器具有较低的扫描速度，因此，示波器的扫描频率范围越宽越好。 6 为什么示波器的Y通道要接入衰减器，什么时候接入衰减器？ 答：由于经常需要观察幅度较小的电压波形，因此示波器的灵敏度设计的较高，但当需要观察幅度较大的信号时，就必须接入衰减器对信号先进行衰减。 7 Y通道延迟线的作用是什么？ 答：利用垂直通道输入的被测信号去触发水平偏转系统产生扫描电压波，，从接受触发到开始扫描需要一小段时间，这样就会出现被测信号到达Y偏转板而扫描信号尚未到达X偏转板的情况，为了正确显示波形，必须将接入Y通道的被测信号进行一定的延迟，以便与水平系统的扫描电压在时间上相匹配。 8 什么叫同步？ 答：为了得到稳定的波形显示，必须是扫描锯齿波电压周期T与被测信号周期Ty保持整数倍关系，即T=nTy。由于扫描电压是由示波器本身的时基电路产生，它与被测信号电压是不相关的，为此一般采用被测信号(或与被测信号相关的信号)控制与触发时基电路，使T=nTy ，这个过程称为同步。 9 时基发生器的作用是什么？ 答：时基发生器由闸门电路、扫描发生器和释抑电路组成。 时基闸门电路的作用是控制扫描电压发生器的工作，它是一个双稳态触发电路，当触发脉冲到来时，电路翻转，输出高电平，使扫描电压发生器开始工作。 扫描发生器扫的作用是产生高线性度的锯齿波电压。 释抑电路的作用是用来保证每次扫描都开始在同样的起始电平上。在水平偏转板上加一线性锯齿波扫描电压ux，该扫描电压将Y方向所加信号电压uy作用的电子束在屏幕上按时间沿水平方向展开。 10 示波器 主要技术指标 答： 带宽BW上升时间、扫描速度与时基因数、偏转灵敏度和偏转因数，输入阻抗，输入方式，触发源选择方式 11 示波器的触发源的触发信号有几种？ 答：内触发；外触发；电源触发。 12 示波器的触发耦合方式有几种？ 答：DC直流耦合；AC交流耦合；AC低频抑制；HF高频耦合。 13 示波器的触发方式有几种？ 答：常态触发；自动触发；高频触发 。 14 通用示波器由哪些主要部分组成？各部分的作用是什么？ 答： 通用示波器 主要由 垂直偏转通道，水平偏转通道和主机 三大部分组成。 （1）垂直偏转通道（Y轴系统）由衰减器、前置放大器、延迟级、输出放大器等组成。它的主要作用是对单端输入的被测信号进行处理变换，成为大小合适、极性相反的对称信号加至Y偏转板，以控制电子束的垂直偏转。 （2）水平偏转通道（X轴系统）由触发电路、扫描电路和X放大器组成。它的主要作用是同步触发电路在内或外触发信号作用下产生触发脉冲，在触发脉冲的作用下，输出大小合适的锯齿波电压，以驱动电子束水平偏转，并保证荧光屏上显示的波形稳定。 （3）主机部分主要包括Z轴电路、标准信号源、电源、示波管等部分。Z轴电路将X轴系统产生的增辉信号放大后加到示波管的栅极，从而实现在扫描正程时使波形加亮，扫描回程或扫描休止期时使回扫线和休止线消隐。标准信号源是一个标准方波发生器，用于提供幅度、周期等都很准确的方波信号，以便随时校准示波器的垂直灵敏度和扫描时间因数。电源是示波器工作时的能源，它将交流电变换成各种高、低电压电源，以满足示波管及各组成部分的工作需要。 15 通用示波器垂直（Y）通道包括哪些主要电路？它们的主要作用和主要工作特性是什么? 答：示波器垂直（Y）通道主要由输入电路、前置放大器、延迟线和输出放大器等组成。它的主要作用是检测被观察的信号，并把被测信号变换成为大小合适的双极性对称信号，无失真或失真很小的加到Y偏转板上，使显示的波形适于观测；并向X通道提供内触发信号源，去启动扫描；补偿X通道的时间延迟，以观测到诸如脉冲等信号的完整波形。 输入电路基本作用是引用被测信号，为前置放大器提供良好的工作条件。前置放大电路将信号适当放大，从中取出内触发信号，并具有灵敏度微调、校正，Y轴移位、极性反转等控制作用。延迟线的作用就是把加到垂直偏转板的被测信号也延迟一段时间，使信号出现的时间滞后于扫描开始时间，从而保证荧光屏上显示被测信号的全过程。输出放大器的功能是将延迟线传来的被测信号放大到足够的幅度，用以驱动示波管的垂直偏转系统，使电子束获得垂直方向的满偏转。 16 简述通用示波器扫描发生器环的各个组成部分及其作用。 答：扫描发生器环由扫描门、积分器及比较和释抑电路组成一个闭环控制系统。 扫描门产生快速上升或下降的闸门信号，它有三个作用：①输出时间确定的矩形开关信号，又称闸门信号，控制积分器扫描。②由于闸门信号和扫描正程同时开始，同时结束，可利用闸门信号作为增辉脉冲控制示波管，起扫描正程光迹加亮作用。③在双踪示波器中，利用闸门信号触发电子开关，使之工作于交替状态。积分器产生扫描锯齿波电压。释抑电路的作用是控制锯齿波电压的幅度，达到等幅扫描并保证扫描的稳定。 17 在通用示波器中，欲让示波器显示稳定的被测信号波形，对扫描电压有何要求? 答：为了示波器显示稳定的被测信号波形，扫描电压必须满足两个条件：①施加触发，确定扫描的起始点（在被测信号的同一相位点上）。②调节扫描周期，维持Tx=nTy（n为正整数）。 18 触发扫描和连续扫描有何区别? 答：观测连续信号时，扫描电压是连续的，即扫描正程紧跟着扫描回程，回程结束后，马上开始新的扫描正程，扫描是不间断的，这种扫描方式称为连续扫描。观测脉冲信号时，扫描脉冲只在被测脉冲到来时才扫描一次，没有被测脉冲时，扫描发生器处于等待工作状态，这种由被信号激发扫描发生器的间断的工作方式称为“触发扫描”方式。 19 什么是“交替”显示？什么是“断续”显示？对频率有何要求？ 答：“交替”显示是指第一次扫描时接通Y1通道，第二次扫描时接通Y2通道，在屏幕上交替地显示Y1、Y2通道输入的信号。交替方式适合于观察高频信号。“断续”显示是在一个扫描周期内，高速地轮流接通两个输入信号，被测波形由许多线段断续地显示出来。断续方式适用于被测信号频率较低的情况。 20 示波器主要性能指标 答： 带宽、取样速率、存储深度、分辨率、扫描时间因数、触发能力 21 什么是非实时取样？取样示波器由哪些部分组成？各组成部分有何作用？说明取样示波器观察重复周期信号的过程。 答：从被测信号的许多相邻周期波形上取得样点的方法称为非实时取样，或称为等效取样。取样示波器主要也是由示波管、X通道和Y通道组成。 Y通道的作用是，在取样脉冲的作用下，把高频信号变为低频信号，取样脉冲来时取样门打开并取出样品信号，延长电路把每个取样信号幅度记录下来并展宽，接至模拟示波器Y偏转板，供最后信号合成用。 X通道主要任务是产生时基扫描信号，同时产生△t步进延迟脉冲送Y轴系统，控制取样脉冲发生器和延长门脉冲发生器的工作，即配合整个示波器的工作。 22 简述数字存储示波器的工作原理。 答：数字存储示波器首先将被测的模拟信号经过A/D转换后，得到数字信号存储于随机存储器RAM中。在显示时，再将数字信号读出，经D/A转换恢复为模拟信号，加在普通示波器的Y偏转板上。此时，X偏转板上不再加入锯齿波电压信号，而是与取样示波器类似地，加入由数码经过D/A产生的阶梯波。 21 什么是内同步？什么是外同步？ 答：同步信号采自于Y通道的(即被观察信号)被称为内同步；同步信号采自于来自仪器外部的同步信号的方式被称为外同步。 22 示波器Y通道内为什么既接入衰减器又接入放大器？它们各起什么作用？ 答：为适应Y通道输入的被测信号的大幅度的变化既接入衰减器又接入放大器。 放大器对微弱的信号通过放大器放大后加到示波器的垂直偏转板，使电子束有足够大的偏转能量。衰减器对输入的大幅度信号进行衰减。 23 什么是连续扫描和触发扫描？如何选择扫描方式？ 答： 连续扫描：扫描电压是周期性的锯齿波电压。在扫描电压的作用下，示波管光点将在屏幕上作连续重复周期的扫描，若没有Y通道的信号电压，屏幕上只显示出一条时间基线。 触发扫描：扫描发生器平时处于等待工作状态，只有送入触发脉冲时才产生一次扫描电压，在屏幕上扫出一个展宽的脉冲波形，而不显示出时间基线。 被测信号是连续的周期性信号时，选择连续扫描方式。被测信号是短短暂的周期性脉冲信号时，选择触发扫描方式。 23 双踪与双线示波器的区别是什么 ？ 答： 双踪示波器的垂直偏转通道由A和B两个通道组成。两个通道的输出信号在电子开关控制下，交替通过主通道加于示波管的同一对垂直偏转板。A、B两个通道是相同的。主通道由中间放大器、延迟线、末级放大器组成，它对两个通道是公用的。 双线示波器采用双线示波管构成。双线示波管在一个玻璃壳内装有两个完全独立的电子枪和偏转系统，每个电子枪发出的电子束经加速聚焦后，通过“自己”的偏转系统射于荧光屏上，相当于把两个示波管封装在一个玻璃壳内公用一个荧光屏，因而可以同时观察两个相互独立的信号波形。双线示波器内有两个相互无关的Y通道A和B，每个通道的组成与普通示波器相同。 24 取样示波器的非实时取样过程为什么能将高频信号变为低频信号？取样示波器能否观测单次性高频信号？ 答：非实时取样过程对于输入信号进行跨周期采样，通过若干周期对波形的不同点的采样，经过保持延长后就将高频信号变成了低频信号。 取样示波器不能观测单次性高频信号，因为不能对其进行跨周期采样。 25 常用李萨育图形 图片 第九章 1 频谱仪性能指标 答： 频率范围、扫描宽度、频率分辨力、动态范围、灵敏度 2 动态频率特性与静态频率特性相比有何不同? ** 答：动态频率特性相比静态频率特性：1）顶部最大值下降，动态特性曲线峰值低于静态特性曲线，扫频速度越快，下降越多；2）动态特性曲线被展宽，当静态特性曲线对称时，随着扫频速度加快，动态特性曲线明显出现不对称，并向频率变化的方向一侧倾斜；3）扫速愈高，偏移愈严重，扫频速度越快，偏离越大。 3 简述频谱分析的各种方法的原理和特点。 答：①并联滤波法 中心频率固定的带通滤波器（BPF）按分辦率的要求依次增大，在这些滤波器的输出端分别接有检波器和相应的检测指示仪器。这种方案的优点就是能实时地选出各频谱分量，缺点是结构复杂、成本高。 ②可调滤波法 中心频率可调的滤波器。电路得到简化，然而可调滤波器的通带难以做得很窄，其可调范围也难以做得很宽，而且在调谐范围内难以保持恒定不变的滤波特性，因此只适用于窄带频谱分析。 ③扫频外差法 窄带滤波器的中心频率不变，被测信号与扫频的本振混频，将被测信号的频谱分量逐个移进窄带滤波器中，然后与扫频锯齿波信号同步地加在示波管上显示出来。 ④快速傅里叶（FFT）分析法是一种软件计算法。若知道被测信号 的取样值 ，则可用计算机按快速傅里叶变换的计算方法求出 的频谱。在速度上明显超过传统的模拟式扫描频谱仪，能够进行实时分析。但当前受A/D转换器等器件性能限制，工作频段还较低。 4 什么是实时频谱分析?扫频外差式频谱仪为什么只能进行非实时分析？FFT分析仪为什么能够进行实时分析? 答：所谓“实时”频谱仪，直观的理解是能够在被测信号频率变化之前完成测量、分析和显示，但它又不是指单纯意义上的测量时间短、速度快。一般认为，实时分析是指在长度为T的时段内，完成频率分辨率达到1/T的谱分析；或者待分析信号的带宽小于仪器能够同时分析的最大带宽。显然，实时的概念与信号带宽及频率分辨率有关。在要求的频段宽度范围内，如果数据采集、分析速度不小于数据变化速度，这样的分析就是实时的；如果待分析的信号带宽过宽以至超过了最大分析带宽，则分析变成非实时的。 扫频式频谱仪实质是一个中心频率在整个频率范围内可调谐的窄带滤波器。当改变它的谐振频率时，滤波器就分离出特定的频率分量，从而依次得到被分析信号的谱分量。因此，这种频谱仪所显示的频谱图是多次调谐之后拼接的结果，分析带宽受限于窄带滤波器的带宽（通常总是小于信号带宽），所以不能进行实时分析。 FFT分析仪是在对信号采样之后，选择一定时间长度的离散采样点进行付氏变换，从而得到频域信息。由于离散时域信号中已包含了该时段内所有的频率信息，因此可以认为FFT的分析带宽与信号带宽是匹配的，能够实现实时分析。 5 为何说扫频外差式频谱分析仪是属非实时频谱仪? 答：扫频式频谱仪实质是一个中心频率在整个频率范围内可调谐的窄带滤波器。当改变它的谐振频率时，滤波器就分离出特定的频率分量，从而依次得到被分析信号的谱分量。因此，这种频谱仪所显示的频谱图是多次调谐之后拼接的结果，分析带宽受限于窄带滤波器的带宽（通常总是小于信号带宽），所以不能进行实时分析。 6 如果已将外差式频谱仪调谐到某一输入信号频率上，且信号带宽小于调谐回路带宽，此时停止本振扫描，屏幕将显示什么? 答：由于本振并不扫描，即只能分析某一个特定的频率。而此时分析带宽（调谐回路带宽）大于信号带宽，所得结果是实时的，所以屏幕显示的将是该特定频率上的时域波形。 7 要想较完整地观测频率为20kHz的方波，频谱仪的扫描宽度至少应达到多少? 答：周期方波是由多个纯正弦信号复合而成的，理论上具有无限宽的频谱，每根谱线均位于奇次谐波处。但工程中通常只考虑主瓣中的谱线，即零频、基波（20KHz）、三次谐波（60KHz），所以频谱仪的扫描宽度至少应覆盖0~60KHz的范围。 8 kpz4l26e.png图片 kpz4lttx.png图片 部分图解 1低频信号发生器的原理框图。 图片 2差频式信号发生器的原理框图 图片 3示波器Y通道的原理框图。 kpz4uw8s.png图片 4示波器水平通道的原理框图。 kpz4vmal.png图片 5数字式电压表（DVM）的原理框图。 kpz4w6er.png图片 6数字式多用表（DMM）的原理框图。 kpz4wp8d.png图片
嵌入式＆系统
刘航宇
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2021-06-13
数字基带系统-USB
1 USB简介 USB，是英文Universal Serial Bus（通用串行总线）的缩写，而其中文简称为“通串线”，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯。是应用在PC领域的接口技术。USB接口支持设备的即插即用和热插拔功能。USB是在1994年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的[1]。 2 USB的发展及现状 2.1 USB发展 USB版本 理论最大传输速率 速率称号 最大输出电流 推出时间 USB1.0 1.5Mbps(192KB/s) 低速(Low-Speed) 5V/500mA 1996年1月 USB1.1 12Mbps(1.5MB/s) 全速(Full-Speed) 5V/500mA 1998年9月 USB2.0 480Mbps(60MB/s) 高速(High-Speed) 5V/500mA 2000年4月 USB3.0 5Gbps(500MB/s) 超高速(Super-Speed) 5V/900mA 2008年11月 / 2013年12月 USB 3.1Gen 2 10Gbps(1280MB/s)[2] 超高速+(Super-speed+) 20V/5A 2013年12月 表1 USB发展情况 2.2 USB现状 USB 3.0是一种USB规范，该规范由英特尔等公司发起。 USB 3.0 也被认为是SuperSpeedUSB——为那些与PC或音频/高频设备相连接的各种设备提供了一个标准接口。只是个硬件设备[2]，计算机内只有安装USB3.0相关的硬件设备后才可以使用USB3.0相关的功能！从键盘到高吞吐量磁盘驱动器，各种器件都能够采用这种低成本接口进行平稳运行的即插即用连接，用户基本不用花太多心思在上面。新的USB 3.0在保持与USB 2.0的兼容性的同时，还提供了下面的几项增强功能： 1）极大提高了带宽——高达5Gbps全双工（USB2.0则为480Mbps半 双工）。 2）实现了更好的电源管理。 3）能够使主机为器件提供更多的功率，从而实现USB——充电电池、LED照明和迷你风扇等应用。 4）能够使主机更快地识别器件。 5） 新的协议使得数据处理的效率更高。 USB 3.1是最新的USB规范，该规范由英特尔等大公司发起。与现有的USB技术相比，新USB技术使用一个更高效的数据编码系统，并提供一倍以上的有效数据吞吐率(USB IF协会)。它完全向下兼容现有的USB连接器与线缆。 USB 3.1作为下一代的USB传输规格，通常被称为“SuperSpeed+” ，将在未来替代USB 3.0。 1） USB 3.1(SuperSpeed+)将供电的最高允许标准提高到了20V/5A，供电100W。提供更快的充电。 2） USB 3.1支持高达10Gbps的传输速率，具有更快的传输速度。 3） USB 3.1新增USB A/V影音传输，支持手机显示输出。 USB 3.1是一个万能的通用接口，是手机、平板等小型设备所需要的，能够极大提升设备的连接性。而从目前来看，USB 3.1中的Type-C最有可能成为未来的连接标准，提供数据传输、外设连接、显示输出等一体化的连接方案。 3 USB分类 Type-A：标准的Type-A是电脑、电子配件中最广泛的介面标准，鼠标、U盘、数据线上大的一方都是此接口，体积也最大。 Type-B：一般用于打印机、显示器USB HUB等诸多外部USB设备 Type-C：它拥有比Type-A及Type-B均小得多的体积，其大小甚至能与Mini-USB及Micro-USB相媲美，是最新的USB接口外形标准。另外，Type-C是一种既可以应用在PC（主设备）又可以应用在外部设备（从设备）的接口类型，这是划时代的。 伴随USB2.0传输协议诞生也衍生了Mini-USB及Micro-USB接口。它们也都分别分为Type-A和Type-B[3]。到了USB3.0时代，由于传输速度的提升带来了针脚位的提升，因此仅有Type-A USB3.0接口保持与以往形状一样，Type-B和Micro-USB都改变了外形（体积增大）。 4 USB接口回路电路设计 笔记本一般使用的是Type-A和Type-C 类型母口。对于Type-A 类型接口，配备USB 3.0接口。回路如下图1所示 图片 Type-A接口在硬件回路上由一组USB2.0差分信号信号USB_PN2, USB_PP2以及两组USB 3.0差分信号USB32_RX_N, USB32_RX_P, USB32_TX_N, USB32_TX_P组成。在功能上该接口向下兼容USB2.0功能。一般USB的POWER接 5VS或5VA，USB差分线接BEAD或者共模电感一般为EMI需要。末端接TVS是安规要求。 对于Type-C接口回路如下： 图片 图2 Type-C接口回路 在NFSV15XX系列机种上，Type-C 3.0和Type-C 3.1共用同一接口。由于现有平台PCH没有USB3.1接口[4]，故在使用USB3.1通信时需要外加一个转换芯片ASM1142。在NFSV15XX上Type-C3.1包含USB3.1输出传输的功能，但是不支持5V/20A供电输出。同Type-A接口一样，差分信号线接BEAD或者共模电感一般为EMI需要。末端接TVS是安规要求。 kpunhddv.png图片 图3 USB POWER设计 在电脑插入adapter或者battery时候，+3.3VA_PCH提供Enable信号 ，5VA（5VS）电源正常供电。在末端加保险丝，进行过流保护。 5 USB协议 5.1 概述 USB网络采用阶梯式星形拓扑结构，如图示。一个USB网络中只能有一个主机。主机内设置了一个根集线器，提供了主机上的初始附属点。主机定时对集线器的状态进行查询。当一个新设备接入集线器时，主机会检测到集线器状态改变，主机发出一个命令使该端口有效并对其进行设置。位于这个端口上的设备进行响应，主机收到关于设备的信息，主机的操作系统确定对这个设备使用那种驱动程序，接着设备被分配一个唯一标识的地址，范围从0~127，其中0为所有的设备在没有分配惟一地址时使用的默认地址。主机向它发出内部设置请求。当一个设备从总线上移走时，主机就从其可用资源列表中将这个设备删除。总的来说USB网络由主机和设备组成。 5.2 概括 kpunhyf8.png图片 5.3 USB主机 USB的所有数据通信（不论是上行通信还是下行通信）都由USB主机启动，所以USB主机在整个数据传输过程中占据着主导地位。在USB系统中只允许有一个主机。从开发人员的角度看，USB主机可分为三个不同的功能模块：客户软件、USB系统软件和USB总线接口。 1） 客户软件 客户软件负责和USB设备的功能单元进行通信，以实现其特定功能。一般由开发人员自行开发。客户软件不能直接访问USB设备，其与USB设备功能单元的通信必须经过USB系统软件和USB总线接口模块才能实现。客户软件一般包括USB设备驱动程序和界面应用程序两部分[5]。 2）USB系统软件 USB系统软件负责和USB逻辑设备进行配置通信，并管理客户软件启动的数据传输。USB逻辑设备是程序员与USB设备打交道的部分。USB系统软件一般包括USB总线驱动程序和USB主控制器驱动程序这两部分。这些软件通常由操作系统提供，开发人员不必掌握。 3）USB总线接口 USB总线接口包括主控制器和根集线器两部分。根集线器为USB系统提供连接起点，用于给USB系统提供一个或多个连接点（端口）。主控制器负责完成主机和USB设备之间数据的实际传输，包括对传输的数据进行串行编解码、差错控制等。该部分与USB系统软件的接口依赖于主控制器的硬件实现，开发人员不必掌握。 5.3 USB设备 一个USB设备由三个功能模块组成：USB总线接口、USB逻辑设备和功能单元。这里的USB总线接口指的是USB设备中的串行接口引擎（SIE）；USB逻辑设备被USB系统软件看作是一个端点的集合；功能单元被客户软件看作是一个接口的集合。SIE、端点和接口都是USB设备的组成单元。为了更好地描述USB设备的特征，USB提出了设备架构的概念。从这个角度来看，可以认为USB设备是由一些配置、接口和端点组成的，即一个USB设备可以含有一个或多个配置，在每个配置中可含有一个或多个接口，在每个接口中可含有若干个端点。其中，配置和接口是对USB设备功能的抽象，实际的数据传输由端点来完成。在使用USB设备前，必须指明其采用的配置和接口。这个步骤一般是在设备接入主机时设备进行自举时完成的，我们在后面会进一步介绍。USB设备使用各种描述符来说明其设备架构，包括设备描述符、配置描述符、接口描述符、端点描述符以及字符串描述符，它们通常被保存在USB设备的固件程序中。 5.4 物理特性 USB通信格式： 图片 图5 在USB电缆上使用双向不归零编码和差动信号的传输 USB的数据包使用反向不归零编码（NRZI）。上图描述了在USB电缆段上传输信息的步骤。反向不归零编码由传送信息的USB代理程序完成；然后，被编码的数据通过差分驱动器送到USB电缆上；接着，接收器将输入的差分信号进行放大，将其送给解码器。使用该编码和差动信号传输方式可以更好地保证数据的完整性并减少噪声干扰。 图片 图6 反向不归零编码 使用反向不归零编码方式可以保证数据传输的完整性，而且不要求传输过程中有独立的时钟信号。反向不归零编码不是一个新的编码方式。它在许多方面都有应用。上图给出了一个数据流和编码之后的结果。在反向不归零编码时，遇到“0”转换，遇到“1”保持。反向不归零码必须保持与输入数据的同步性，以确保数据采样正确。反向不归零码数据流必须在一个数据窗口被采样，无论前一个位时间是否发生过转换。解码器在每个位时间采样数据以检查是否有转换。 kpunn3gg.png图片 图7 在USB电缆上使用双向不归零编码和差动信号的传输 若重复相同的“1”信号一直进入时，就会造成数据长时间无法转换，逐渐的积累，而导致接收器最终丢失同步信号的状况，使得读取的时序会发生严重的错误。因此，在NRZI编码之间，还需执行所谓的位填充的工作。位填充要求数据流中如果有连续的六个“1”就要强行转换。这样接收器在反向不归零码数据流中最多每七个位就检测到一次跳转。这样就保证了接收器与输入数据流保持同步。反向不归零码的发送器要把“0”（填充位）插到数据流中。接收器必须被设计成能够在连续的六个“1”之后识别一个自动跳转，并且立即扔掉这六个“1”之后的“0”位。 检测设备连接和速度：在USB设备连接时，USB系统能自动检测到这个连接，并识别出其采用的数据传输速率。USB采用在D+或D-线上增加上拉电阻的方法来识别低速和全速设备。USB支持三种类型的传输速率：1.5Mb/s的低速传输、12Mb/s的全速传输和480Mb/s的高速传输。如图后面图所示。当主控制器或集线器的下行端口上没有USB设备连接时，其D+和D-线上的下拉电阻使得这两条数据线的电压都是近地的（0V）；当全速/低速设备连接以后，电流流过由集线器的下拉电阻和设备在D+/D-的上拉电阻构成的分压器。由于下拉电阻的阻值是15KΩ，上拉电阻的阻值是1.5KΩ，所以在D+/D-线上会出现大小为（Vcc*15/（15+1.5））的直流高电平电压。当USB主机探测到D+/D-线的电压已经接近高电平，而其它的线保持接地时，它就知道全速/低速设备已经连接了。 kpunne0a.png图片 图8 检测设备连接和速度 6 USB通信协议 6.1 包 包（Packet）是USB系统中信息传输的基本单元，所有数据都是经过打包后在总线上传输的。USB包由五部分组成，即同步字段（SYNC）、包标识符字段（PID）、数据字段、循环冗余校验字段（CRC）和包结尾字段（EOP）。 1.SYNC字段:由8位组成，作为每个数据封包的前导，用来产生同步作用，使USB设备与总线的包传输率同步，它的数值固定为00000001。 2.PID字段:用来表示数据封包的类型。包标识符中的校验字段是通过对类型字段的每个位求反码产生的。 图片 表2 PID字段包的类型 数据字段:是用来携带主机与设备之间要传递的信息，其内容和长度根据包标识符、传输类型的不同而各不相同。在USB包中，数据字段可以包含设备地址、端点号、帧序列号以及数据等内容。在总线传输中，总是首先传输字节的最低位，最后传输字节的最高位。 (1) 设备地址（ADDR）数据域 ADDR数据域由7位组成，可用来寻址多达127个外围设备。 (2) 端点（ENDP）数据域 ENDP数据域由4位组成。通过这4个位最多可寻址出32个端点。这个ENDP数据域仅用在IN、OUT与SETUP令牌信息包中。对于慢速设备可支持端点0以及端点1作为中断传输模式，而全速设备则可以拥有16个输入端点（IN）与16个输出端点（OUT）共32个端点。 (3) 帧序列号 当USB令牌包的PID为SOF时，其数据字段必须为11位的帧序列号。帧序列号由主机产生，且每个数据帧自动加一，最大数值为0x7FF。当帧序列号达到最大数时将自动从0开始循环。 (4) 数据 它仅存于DATA信息包内，根据不同的传输类型，拥有不同的字节大小，从0到1023字节（实时传输）。 4.循环冗余码CRC字段由不同数目的位所组成。根据不同的信息包类型，CRC数据域由不同数目的位所组成。其中重要的数据信息包采用CRC16的数据域（16个位），而其余的信息包类型则采用CRC5的数据域（5个位）。其中的循环冗余码校验CRC，是一种错误检测技术。由于数据在传输时，有时候会发生错误，因此CRC可根据数据算出一个校验值，然后依此判断数据的正确性 。 5.包结尾字段即发送方在包的结尾发出包结尾信号。USB主机根据EOP判断数据包的结束。 6.2 信息包格式 1.令牌（token）包：在USB系统中，只有主机才能发出令牌包。令牌包定义了数据传输的类型，它是事务处理的第一阶段。令牌包中较为重要的是SETUP、IN和OUT这三个令牌包。它们用来在根集线器和设备端点之间建立数据传输。一个IN包用来建立一个从设备到根集线器的数据传送，一个OUT包用来建立从根集线器到设备的数据传输[6]。 2.数据（data）包：数据封包含有4个域：SYNC、PID、DATA与CRC16。DATA数据域的位值是根据USB设备的传输速度及传输类型而定，且须以8字节为基本单位。也就是，若传输的数据不足8字节，或传输到最后所剩余的也不足8字节，仍须传输8字节的数据域。 3.握手（Handshake）包:握手信息包是最简单的信息包类型。在这个握手信息包中仅包含一个PID数据域而已。 6.3 事务 定义：在USB上数据信息的一次接收或发送的处理过程。类型：事务处理的类型包括输入(IN)事务处理、输出(OUT)事务处理。设置(SETUP)事务处理和帧开始、帧结尾等类型。 处理流程：在输出(OUT)事务处理和设置(SETUP)事务处理中，紧接着SETUP和OUT包后的是DATA包，DATA0和DATA1包是交替地发送的，在DATA包后面，设备将回应一个握手信号，如果设备可以接收数据，就回应ACK包，如果设备忙，就回应NAK包，如果设备出错，则回应STALL包；在IN事务中，IN包后面是设备发来的DATA包或NAK包或STALL包，若设备忙或出错，就发NAK包或STALL包给主机，若设备数据准备好发送，则发DATA包，DATA0和DATA1包也是交替地发送的，紧接着DATA包后面是主机发给设备的握手包，ACK表示主机可以接收数据，NAK包代表主机忙，STALL包代表主机出错。 6.4 USB传输类型 在USB的传输中，制定了4种传输类型：控制传输、中断传输、批量传输以及等时传输。控制传输类型分为2～3个阶段：设置阶段、数据阶段（无数据控制没有此阶段）以及状态阶段。根据数据阶段的数据传输的方向，控制传输又可分为3种类型：控制读取（读取USB描述符）、控制写入（配置USB设备）以及无数据控制。 1．控制传输：控制传输是USB传输中最重要的传输。它包含3种类型：控制读取、控制写入以及无数据控制。这3种控制传输类型又分为2～3个阶段：设置阶段、数据阶段（无数据控制没有此阶段）以及状态阶段。 2．实时传输：实时传输适用于必须以固定速率抵达或在指定时刻抵达，可以容忍偶尔错误的数据上。实时传输一般用于麦克风、喇叭等设备。实时传输只需令牌与数据两个信息包阶段，没有握手包，故数据传错时不会重传。 3．批量传输：用于传输大量数据，要求传输不能出错，但对时间没有要求，适用于打印机、存储设备等。 4．中断传输：中断传输方式总是用于对设备的查询，以确定是否有数据需要传输。因此中断传输的方向总是从USB设备到主机，常用于如键盘、游戏手柄等。 参考文献： [1]赵晓娜.一种基于STM32的USB接口数据通信方法研究[J].山西电子技术,2021(02):85-87. [2]苗旺,李彬华,王锦良,陈柄宇,高诗竹.基于USB2.0总线数据侦听的实时幸运成像系统~(*)[J/OL].天文研究与技术:1-12[2021-06-13].https://doi.org/10.14005/j.cnki.issn1672-7673.20210306.001. [3]陶小亮.基于USB总线的低成本舵偏角采集系统设计与应用[J].电子测量技术,2021,44(02):43-47. [4]赵一超.基于USB数字电离层斜测接收机设计[J].电脑知识与技术,2020,16(32):1-5. [5]曾妍. 汽车USB充电器参数检测台设计[D].长春工业大学,2020. [6]Realtek Semiconductor Corp.; Patent Issued for USB Interface System Capable Of Automatically Adjusting Connection Speed And Power Consumption Capabilities And Method (USPTO 10,684,668)[J]. Electronics Newsweekly, 2020, : 6967-.
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嵌入式与应用知识点学习&复习提纲
自己整理的复习提纲 目录 部分程序讲解 培养目标1提示联网和UI必须答，不答0分，少答扣分 培养目标2 培养目标3 培养目标4 培养目标5 培养目标6 培养目标7 LED会有变动，后面有时间出教程，希望能先理解下面程序这个是什么意思 培养目标8 部分程序讲解 培养目标1 1.嵌入式系统分三层：应用、内核、硬件层。ARM为硬件层、驱动内核层。 2.嵌入式系统与PC的区别 讲解：嵌入式系统一般指非 pc 系统，有计算机功能但又不称之为计算机的设备或器材。它是以应用为中心，软硬件可裁减的，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等综合性严格要求的专用计算机系统。简单地说，嵌入式系统集系统的应用软件与硬件于一体，类似于 pc 中 bios 的工作方式，具有软件代码小、高度自动化、响应速度快等特点，特别适合于要求实时和多任务的体系。嵌入式系统主要由嵌入式处理器、相关支撑硬件、嵌入式操作系统及应用软件系统等组成，它是可独立工作的“器件”。 答案：下面3点缺一不可 隐藏内容，请前往内页查看详情 3.嵌入式系统的特点 1）联网：嵌入式设备支持网络连接，可实现物联。 2）UI：嵌入式设备更多的采用是自定义的简单UI。 提示联网和UI必须答，不答0分，少答扣分 3）包含专用调试电路 4）具有完整的系统测试和可靠性评估体系 培养目标2 4.gcc编译hello.c为hello 答： gcc hello.c -o hello或 gcc -o hello hello.c 5.Linux 删除文件夹命令和CD命令含义 rmdir 目录 或者“rm -rf /目录” cd命令：切换当前目录至其它目录。 知识点补充： 隐藏内容，请前往内页查看详情 6.【判断题】Vi有三种基本工作模式：写程序在文本输入模式。 （对） 知识点补充： 隐藏内容，请前往内页查看详情 培养目标3 7.int p[n]：数组；int *p[n]指针； 必考补充：数组指针和指针数组区分： 隐藏内容，请前往内页查看详情 培养目标4 8.文件IO中write返回正确值为：向内核文件fd中写的字节数 参考P84 培养目标5 9.程序分析题 (1)运行时间小于20秒有几个进程？ (2)什么是僵尸进程？什么孤儿进程，20秒后会产生什么？ #include "stdio.h" #include "stdlib.h" int main() { int i; int pid; pid = fork(); if(pid > 0) { while(1); } if(pid == 0) { for(i=0;i<20;i++) { printf("我爱刘航宇%d次了\n",i); sleep(1); } } return 0; }答： 隐藏内容，请前往内页查看详情 培养目标6 10.创建有名管道文件函数是: mkfifo pEQzCid.png图片 11.有名管道，管道文件名chat.txt,编写A.c与B.c单向聊天 （1）B发A收 （2）程序具备退出功能 答：本题不要求实现过程可以不写，只写程序，至于过程学习参考本站其它文章 管道程序： #include "stdio.h" int main() { int ret; ret = mkfifo("./chat.txt",0777); if(ret == -1) { printf("mkfifo error\n"); return -1; } return 0; }A端程序：（收方！！！） #include "stdio.h" #include "fcntl.h" #include "string.h" int main() { int fd; int i; char buf[32] = {0}; fd = open("./chat.txt",O_RDONLY,0777); if(fd == -1) { printf("open error\n"); return -1; } //start read while(1) { read(fd,buf,32); if(buf[0] == 'q') { break; } printf("buf = %s\n",buf); for(i = 0 ;i < 32; i++ ) { buf[i] = 0; } } close(fd); return 0; }B端程序（发方）： 隐藏内容，请前往内页查看详情 培养目标7 12 socket函数，UDP通信，参数： int type赋值为 SOCK_DGRAM 13 SOC全称是 System on Chip称为芯片级系统或片上系统 14 判断：AHB总线下挂接都是高速模块，如LCD控制器、中断控制器等 （×） 15 判断ARM 公司不生产芯片 （√） 16 简答：CPU、SOC和嵌入式产品关系： 三个要点：1 CPU是一台计算机的运算核心和控制核心。(第一句必答，后面可以简写)CPU由运算器、控制器和寄存器及实现它们之间联系的数据、控制及状态的总线构成。主要功能是解释计算机指令以及处理计算机软件中的数据。计算机的可编程性主要是指对中央处理器的编程。2.SOC单片系统或片上系统是一个将电脑或其他电子系统集成到单一芯片的集成电路。(第一句必答，后面可以简写)单片系统可以处理数字信号、模拟信号、混合信号甚至更高频率的信号。单片系统常常应用在嵌入式系统中。单片系统的集成规模很大，一般达到几百万门到几千万门。SoC 可以基于 MCU 或 MPU，并将提供执行某些类型的应用程序所需的一切。隐藏内容，请前往内页查看详情 17.综合题：LED问题（本文推荐用电脑或平板观看，手机可能看不清） 预测题目：点亮GPF4的LED灯，实现其亮灭，将下面程序3个空区域补充完整。 （去年题目是点亮GPF4、5、6。看明白下面程序后可以同学自行尝试做一下，不过据说今年考点亮一个） 平台原理图： pEQzPJA.png图片 例图： 图片 控制与数据端口 pEQzFzt.png图片 程序：（可能与部分同学拍的略微不同，但是程序是一个意思，变量我图快方便写换了一部分，不影响，while循环改成for也是一个道理，这个东西很灵活 ::(勉强) ） //#include "global.h" #define GPFCON 0x56000050 #define GPFDAT 0x56000054 #define MPLLCON 0x4C000004 #define CLKDIVN 0x4C000014 void init_system_clock() { int *p; p = (int *)CLKDIVN; *p = 0x03; // FCLK:HCLK:PCLK=4:2:1, HDIVN=1,PDIVN=1 __asm__ { mrc p15, 0, r1, c1, c0, 0 orr r1, r1, #0xc0000000 mcr p15, 0, r1, c1, c0, 0 } p = (int *)MPLLCON; *p = (0x5c<<12)|(0x01<<4)|(0x02); } void mymain() { int *p; int i; init_system_clock(); //FCLK:HCLK:PCLK=200:100:50MHZ （1）------------ while(1) { （2）------------ for(i = 0 ;i < 10000; i ++); （3）------------ for(i = 0 ;i < 10000; i ++); } return ; }解答： 隐藏内容，请前往内页查看详情 培养目标8 18.rmmod功能：将驱动程序从liunx内核卸载；lsmod:查看内核中存在哪些模块 19.判断：驱动程序设备号分主设备号和次设备号 （√） 20.判断：驱动程序和应用程序一样有main函数 （×） 觉得本文对你有帮助，请点赞哦
嵌入式＆系统
刘航宇
5年前
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数字图像处理学习笔记
1.简述SUSAN角点检测算法的原理。对于如下图所示的大的尖角，设计一种估测其角度的方法 原理： SUSAN算法是一种直接利用灰度值进行角点检测的算法，它基于一个圆形模板，统计以每个像素为中心的模板邻域的灰度值与中心点灰度值相近点的个数。 估测办法： 1）先选取半径为R1圆形模板如下图1所示，将选取模板进行在图像的每个像素点上移动； 2）当模板核子位于图像中亮度一致的区域内时，SUSAN面积最大，其值为圆形模板的面积，随着模板核子离图像边缘越来越近,其面积越来越小。 3） 当模板中心靠近角点时，其面积值进一步减少，当模板中心落在角点上时，其面积达到局部最小值。 4） 根据C(r0,r)以及面积占比关系得出角度α1，然后分别选取R2、R3、R4模板重复以上过程，记录角度α2，α3，α4，α等于4个取平均 图片 2.简述利用一阶差分算子、二阶差分算子对图像边缘进行检测的依据；边缘检测中，为了减少噪声对边缘检测产生的影响，可采取那些措施？ 检测依据: 边缘是图像上灰度变化最明显的地方，边缘检测利用此特点，对图像各像素点进行求微分或二阶微分来定位边缘像素点。由灰度变化特点，可将边缘类型分为阶梯状、脉冲状和屋顶状三种。对于阶梯状，图像边缘点对应一阶微分图像的峰值和二阶微分图像的零交叉处；对于脉冲状和屋顶状边缘，边缘点对应一阶导数的零交叉和二阶导数的峰值。如图2所示。其中边缘检测算子是利用图像边缘的突变性质来检测边缘的。主要分为两种类型，1)一阶导数为基础的边缘检测算子，通过计算图像的梯度值来检测图像边缘，如：差分边缘检测、Roberts 算子、Sobel 算子、Prewitt 算子；2)二阶导数为基础的边缘检测算子，通过寻求二阶导数中的过零点来检测边缘， 如：Laplacian 算子、LOG 算子、Canny 算子。 图片 使用该权值矩阵（高斯核）对图像做“卷积”（协相关，对应位置相乘最后求和得到一点的像素值），得到新的图像矩阵。 3.在采用直方图匹配的方法进行图像匹配时，出现如下图所示的结果（原图为彩色）。试分析： 图中哪些匹配结果是正确的，哪些是错误的？ 试设计出避免错误匹配的改进方法。 图片 4.图像的数据量与哪些因素有关？试阐述采样与量化所遵循的一般原则 答： （1）图像分辨率；采样率；采样值。 （2）采样原则：采样是把空域上或时域上连续的图像（模拟图像）转换成离散采样点（像素）集合（数字图像）的操作，这些值可以是均匀间隔也可以是。采样越细，像素越小，越能精细地表现图像。 量化原则: 量化是把像素的灰度（浓淡）变换成离散的整数值的操作。量化越细致，灰度级数（浓淡层次）表现越丰富。 5.设计一组3×3模板，使其可以用于检测二值图像中的各种角点。 图片 6.在图像比例缩放变换中， 如果放大倍数太大， 按照最近邻域法处理会出现马赛克效应。 该问题有无办法解决或改善？如果有，请给出方案。 答: 有，方案：比例缩放所产生的图像中的像素可能在原图像中找不到相应的像素点，需要进行插值处理。 (1)最邻近法，以最邻近像素插入缺口即可 (2)双线性插值法更好，求出周围4个像素点距离比，根据该比率，由4个领域的像素灰度值进行双线性插值。 7.试阐述图像处理学三个层次的基本内容及相互关系。 图片 8.试讨论用于图像平滑处理的滤波器与用于图像锐化处理的滤波器之间的区别与联系。 答：1.相同点：都能减弱或消除傅里叶空间的某些分量，而不影响或较少影响其他分量，从而达到增强某些频率分量的效果。 2.不同点：频率滤波器减弱或消除了傅里叶空间的高频分量，所以达到了增强某些低频分量、平滑图像中细节的效果。锐化滤波器减弱或消除傅里叶空间的低频分量，所以达到了增强了高频分量、锐化图像中细节效果。 3.联系：两者效果相反，互为补充，从原始图像中减去平滑滤波器的结果得到锐化滤波器的效果，而从原始图像中减去锐化滤波器的结果则可以得到平滑滤波器的效果。 9.根据下列要求作图： (1) 画出用1个半径为2的圆形结构元素膨胀1个8×8的正方形的示意图； (2) 画出用1个半径为2的圆形结构元素腐蚀1个8×8的正方形的示意图。 结构元素的参考点为圆形结构的中心点。 图片 10 对于下图所示的边界，计算其8方向链码及差分链码。 图片 有任何问题或者批评建议可以评论留言或者QQ与我交流
通信&信息处理
刘航宇
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2021-05-01
matlab实现灰度图像空间域滤波
实验目的：掌握采用图像灰度图像空间域平滑、去噪的一般方法方法，并编程实现。 实验内容：编程实现灰度图像空间域滤波：至少包括 3×3、5×5窗口的均值滤波与中值滤波，并比较不同方案增强后的效果及影响因素。 实验平台：Matlab 实验代码： %matlab实现灰度图像空间域滤波，自定义窗口的均值、中值、高斯滤波，189064238刘航宇 try %步骤一：彩色、灰度变换 h=imread('D:\图片\image\liu.jpg'); %读入彩色图片 subplot(2,2,1),imshow(h);title('原图'); %显示原图像 c=rgb2gray(h); %把彩色图片转化成灰度图片，256级 subplot(2,2,2),imshow(c),title('原始灰度图象'); %显示原始图象 g=imnoise(c,'gaussian',0.1,0.002); %加入高斯噪声 subplot(2,2,3),imshow(g),title('加入高斯噪声之后的图象'); %显示加入高斯噪声之后的图象 %步骤二：用系统预定义滤波器进行均值滤波 n=input('请输入均值滤波器模板大小\n'); A=fspecial('average',n); %生成系统预定义的3X3滤波器 Y=filter2(A,g)/255; %用生成的滤波器进行滤波,并归一化 figure,imshow(Y),title('用系统函数进行均值滤波后的结果'); %显示滤波后的图象 %步骤三:用Matlab系统函数进行中值滤波 n2=input('请输入中值滤波的模板的大小\n'); Y1=medfilt2(g,[n2 n2]); %调用系统函数进行中值滤波，n2为模板大小 figure,imshow(Y1),title('用Matlab系统函数进行中值滤波之后的结果'); %显示滤波后的图象 %步骤四:用matlab系统函数进行高斯滤波 n3=input('请输入高斯滤波器的均值\n'); k=input('请输入高斯滤波器的方差\n'); A2=fspecial('gaussian',k,n3); %生成高斯序列 Y2=filter2(A2,g)/255; %用生成的高斯序列进行滤波 figure,imshow(Y2),title('用Matlab函数进行高斯滤波之后的结果'); %显示滤波后的图象 catch %捕获异常 disp(lasterr); %如果程序有异常，输出 endps:方差填1，2，3，4任意一个即可 步骤及其实验现象： 图片 然后输入模板大小 图片 然后产生三个图窗 图片 图片 图片 然后输入 clc;clear 重新输入本代码，完成5*5模板，在此不再赘述。 结果分析： 请自行上网查询均值、中值、高斯滤波区别、学习。
通信&信息处理
刘航宇
5年前
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2021-04-10
进程间有名管道通信，并可靠退出
使用管道通信实现两个进程的单机双向通信，并保证可靠退出。免get函数，利用kill结束所有进程办法，小刘原创： 管道程序: 1.随意命名比如 vim g.c复制下面程序，在Linux系统浏览器可以输入本站网址sciarm.com,可以直接复制，不用敲代码。 2.然后 gcc g.c 3../a.out #include "stdio.h" int main() { int ret; ret = mkfifo("./first",0777); if(ret == -1) { printf("create first error\n"); return -1; } ret = mkfifo("./second",0777); if(ret == -1) { printf("create second error\n"); return -2; } return 0; }A端程序 1.同理创建 vim A.c 复制下面程序 2.gcc A.c -o A 3.然后 ./A #include "stdio.h" #include "fcntl.h" #include "string.h" int main() { int pid; int fd; int i; char buf[32] = {0}; pid = fork(); if(pid > 0) // write first { fd = open("./first",O_WRONLY,0777); if(fd == -1) { printf("open first error\n"); return -1; } while(1) { printf("please input send data\n"); scanf("%s",buf); write(fd,buf,strlen(buf)); if(buf[0] == 'q') { kill(pid,9); waitpid(pid,NULL,0); break; } for(i = 0 ;i < 32 ;i ++) { buf[i] = 0; } } close(fd); } if(pid == 0) // read second { fd = open("./second",O_RDONLY,0777); if(fd == -1) { printf("open error\n"); return -2; } while(1) { read(fd,buf,32) ; if(buf[0] == 'q') { kill(pid,9); waitpid(pid,NULL,0); break; } printf("recv from B %s\n",buf); for(i = 0 ;i < 32; i ++) { buf[i] = 0; } } close(fd); } return 0; }B端程序 打开另一个TM命令窗口，也要root模式下 1.同理创建 vim B.c 复制下面程序 2.gcc B.c -o B 3.然后 ./B #include "stdio.h" #include "fcntl.h" #include "string.h" int main() { int pid; int fd; int i; char buf[32] = {0}; pid = fork(); if(pid > 0) // write first { fd = open("./first",O_RDONLY,0777); if(fd == -1) { printf("open first error\n"); return -1; } while(1) { read(fd,buf,32); if(buf[0] == 'q') { kill(pid,9); waitpid(pid,NULL,0); break; } printf("recv from A %s\n",buf); for(i = 0 ;i < 32 ;i ++) { buf[i] = 0; } } close(fd); } if(pid == 0) // read second { fd = open("./second",O_WRONLY,0777); if(fd == -1) { printf("open error\n"); return -2; } while(1) { printf("please input send data\n"); scanf("%s",buf); write(fd,buf,strlen(buf)) ; if(buf[0] == 'q') { kill(pid,9); waitpid(pid,NULL,0); break; } for(i = 0 ;i < 32; i ++) { buf[i] = 0; } } close(fd); } return 0; }打开第三个窗口进入超管模式输入： ps -axj 可以看到4个进程 图片 A端：随便输入一些字符，B就能接收到，输入q，两者4个进程可以全面杀掉 图片 B端： 图片 再次输入： ps -axj 全部杀掉进程图： 图片
嵌入式＆系统
# 嵌入式
刘航宇
5年前
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2021-03-23
考研英语作文笔记-刘晓燕
文章目录 一、简单句的满分表达 被动 there be句型 比较句型 as...as...和...一样 （原级的比较） the more...the more....越....越.... 并列句满分表达 1、and but 句型 2、not only ....but also...句型 复合句的满分表达 一）主语从句 二）同位语和同位语从句 1、名词作同位语 2、同位语从句 三）定语和定语从句 1、定语的成分 2、定语和定语从句在写作中的使用 3、定语从句的满分表达 四）状语和状语从句 1、什么是状语 2、状语在写作中的使用 3、状语从句的满分表达 ①让步状语从句 ② so...that... 如此...以至于.... ③分词作状语把分词放在句中的主谓之间作为插入语使用 二. 英语的特殊结构的满分表达 1）插入语： 2）双重否定 3）强调句型 4）修辞 一. 比喻 二. 排比 5）虚拟语气 1、if 引导的虚拟语气 6）倒装 1、否定词放句首用倒装 2、so...that...的倒装 3、only+状语放句首用倒装 三、段落：段落的论证方式 1、定义和解释 2、统计和事实（推荐英语2） 3、引用名人名言 一、简单句的满分表达 被动 当汉语中出现我们、人们、大家或有人等人称代词做主语时，都可以写成被动。 被动句型推荐在第一段的最后一句话，引出文章中心时使用，或者是第三段的第一句话，文章总结的时候使用。（使用一次就够了） 举例1：我们应该孝敬父母 parent should be respected by us. superiors are supposed to be respected by their descendants. 单词替换： ①parent----->superiors（父母，长辈，上司）/ the elderly/ senior citizens. ②should----->ought to/ be supposed to（应该做）/ be obliged to（有责任有义务做，带强制的感情色彩） ③we、us和people的替换----->human beings/ the public/ private individuals 写作时要注意单词的准确性！！1 1）我们不应该盲目追星 我们------>teenagers and youngsters. 2）我们应该节约 undergraduates（本科生）、youngsters on campus（大学生） 3）我们应该孝敬父母 children/ kids/ offspring（子孙后代，单复数同形不加s）/ descendants（子孙后代） 4）人们应该讲诚信 businessmen 5）我们应该有自信 all children and adults/ men and women in all walks（各行各业的男男女女们） 6）我们应该关注环境问题 experts and professors 示例2、我们不应该盲目追星 celebrities (名人；明星） should not be pursued by youngsters. not的替换：------never /by no means/ under no circumstances/ fail to（★） 示例3、污染很严重 environmental contamination is though very serious by increasing amount of experts and professors. pollution-----> environmental contamination think------> maintain/ claim/assume/ be of the opinion that/ cling to the perspective that very-----> distinctly /remarkably/ exceedingly/ outstandingly/ strikingly/ extraordinarily [ɪksˈtrɔːdnrɪli] （选三个记忆） serious----> fatal/ grave/ severe/ fearful/ be of great severity there be句型 there exists/seem/remain（都翻译成有） 示例1： 有很多的原因解释我的观点 There exist many reasons to explain my idea. 本句型推荐写在第二段的第一节话引出原因分析的时候使用，或者是第三段的最后一句话喊口号的时候使用。 Many ----a sea of/ a multitude of/ a host of / a train of /an army of 许多、大量 -----immense（巨大的） amounts of -----numerous Reasons—causes/factors/elements Explain—account for /give rise to/contribute to/be responsible for 产生、导致、致使 Idea----outlook/viewpoint 比较句型 as…as…和…一样 （原级的比较） 只要作文中出现形容词或副词的地方都能写出as…as…句型 本句型推荐写在第一段的最后一句话引出文章中心的时候使用，或者是第三段第一句话，文章总结的时候使用。 示例1：她很漂亮 She is as beautiful as a red rose, which managed to take away the breath of a sea of children and adults. 她能成功带走很多人的呼吸。 be动词的替换（不适合被动和现在进行时，此时be作为助动词）------ ①look/taste/sound/feel…所有的感官动词都可以替换be动词 seem、 appear（好像，似乎） ②keep, remain ③become,get ④prove Beautiful----graceful/ elegant/ attractive/ charming/ gorgeous（美丽到极致） 示例2：自信很重要 Confidence proves as important as sunshine, which plays an essential role in the normal growth of all creatures. Important-----vital/crucial/critical/indispensable/significant ------be of great importance ------be of great importance 示例3：过渡捕捞很严重 Sth becomes as grave as AIDS，which has threatened the health of patients or taken away their lives. the more…the more…越…越… 这个句型叫做the+adj/adv比较级+句子，the+adj/adv比较级+句子。（主将从现哟！） the后面加形容词还是副词取决于后面这个句子的谓语动词是系动词还是实义动词，如果谓语是实义动词用副词，如果是系动词用形容词 本句型推荐写在作文的第二段分析原因的时候使用 Eg：文化交流的越频繁，经济发展越迅速 The more frequently cultures are exchanged, the more rapidly Chinese economy will develop. 可数名词永远不能单独使用，如果不确定是不是可数，加the最保险。 例句1：你爬的越高看的越远 (没有特指的一个人用one，没有特指的多个人用those) The higher one ascends , the farther he will overlook. （farther指真实距离的远，further指抽象距离的远） 例句2：你学习的越努力，你越容易取得成功。 （努力：diligent） The more diligent one keeps，the more easily he will achieve glories. 一句话需要动词又没有动词用be动词; keep是系动词后面跟形容词diligent，‘容易’是修饰‘取得’的，‘取得’是实义动词，副词修饰实义动词，使用副词easily。 例句3：越努力，越幸运。（所有人都是） The harder all children and adult remain, the more fortunate they will become. 作业：用the more …the more…句型写为什么做人一个有自信 并列句满分表达 1、and but 句型 And------->likewise/similarly/in the meanwhile/at the same time 都翻译为‘并且’ But-------->conversely/by contrast/On the contrary/ conversely/nevertheless都翻译为‘但是’ 描述图画的分类 1）一幅图 1、一幅图，一个主体，两个动作（主要/次要） 2、一幅图，两个主体，两个动作 2）两幅图 在描述图画的时候记住：除非有明显的过去时间，描述图画都用现在进行时，因为现在进行时描述更生动。 描述图画----一般现在时 描述图表----一般过去 In the picture, the goalkeeper is imagining himself exceedingly small. On the contrary, the player is assuming his rival（对手）as big as a hill. 在第一幅图画当中，温室里的花朵生长的很健康，但是在第二幅图画中，这朵花就凋零了。 In the former picture, the flower in the greenhouse is growing healthily. Conversely, in the latter one, it is dying. And but句型推荐写在作文的第一段，描述一幅图两个主体两个动作的时候使用，或者是两幅图的时候使用。 替换Picture----> picture/cartoon/drawing/painting/caricature/photograph 作业：描述追星这幅作文 2、not only …but also…句型 本句型推荐写在作文的第二段，分析原因的时候使用 例句1：养宠物的好处 养宠物能减少老人的孤单 Raising pets can reduce the loneliness of senior citizens. 养宠物能培养小孩子的善良 Raising pets can cultivate the kindness of kids. 合并： Raising pets not only can educe the loneliness of senior citizens but also can cultivate the kindness of kids. 例句2：为什么应该孝敬父母 孝敬父母不但是一个中华民族的传统美德，而且是子女的法定义务。 Supporting the elderly not only keeps a Chinese conventional virtue but also proves the legal responsibility of their offspring. 例句3：合作/自信/乐观/文化交流 不但能够使我们交到更多的朋友，而且还能使我们取得更大的成功。 Enable sb to do sth/ have sb do sth 使某人做某事 成功、成就、荣耀：glories 表扬、嘉奖、荣誉、荣誉、成就：credits Cooperation not only enables all children and adults to make more intimate friends but also has them achieve greater credits. 复合句的满分表达 一）主语从句 l (That you never fail to fascinate me) is obvious. It is obvious (that you never fail to fascinate me) 主语从句的满分表达就是把主语从句放到句末去，加it做形式主语。 主语从句常见的满分表达是it…that… It proves common knowledge that…显而易见，总所周知 It proves self-evident that… 显而易见，总所周知 It seems beyond dispute that…超越了争论---->显而易见，总所周知 It is universally acknowledged that…显而易见，总所周知 It has been widely accepted that… 显而易见，总所周知 It keeps my perspective that= i think that… 我认为 （选两个记忆----大作文写一个小作文写一个） 可以写在作文中任何一句话的前面来拉长句子 本句型推荐写在大作文第一段第一句话的前面，用来引出推荐的图画或图表。 更好的主语从句的变体是把it写成what，在that前面加is Eg: What proves common knowledge is that… 已经变成了两个从句：1、what引导的主语从句 2、that引导的宾语从句 二）同位语和同位语从句 1、名词作同位语 只要在作文中见到名词，都可以在后面加一个名词，作为它的同位语出现。 大作文最多出现两次名词作同位语。 My boyfriend, a rich businessman, really has no much time to accompany me, an attractive girl. 一个男人把贝克汉姆的名字写在他的脸上 A man，a soccer fan, is writing the name, a symbol of someone, of Beckham , an esteemed sportsman, on his face, some part of the body. 2、同位语从句 1、她长着一双大眼睛这个事实表明她是一个美女； The evidence( that she has a pair of big eyes )manifests（表明） (that she keeps a beauty.) 同位语从句+宾语从句 2、很多女生都已经穿上了漂亮的花裙子，这个事实表明夏天已经来了。 The evidence that a host of girls have wore beautiful colorful skirts manifests that summer is around the corner. …样的事实表明了… 本句型推荐写在作文第二段分析原因的时候使用，它的模板是the evidence that + 一个表示原因的简单句+ manifests that +文章的中心句。 为什么说污染很严重？ 我们再也见不到明亮的星星和皎洁的月光了，这个事实表明污染变得越来越严重了。 The evidence that bright stars and pure moonlights fail to be detected manifests that environment contamination is becoming increasing fatal. 例句：国产车的价格变得越来越低了，这个事实表明国产车在中国更受到欢迎 他们能够享受到一个更高质量的生活水平，这个事实表明，更多的农民涌入大城市。 The evidence that farmers can enjoy high quality life, manifest that most of them would like to swarm into big cities. 三）定语和定语从句 1、定语的成分 ①形容词修饰名词 ②介词短语修饰名词 ③名词修饰名词 ④非谓语动词修饰名词 ⑤从句 2、定语和定语从句在写作中的使用 只要在作文中见到名词，都可以给它加一个定语的成分，把句子拉长。但是在第一段描述图画的时候只要见到名词通常都要加定语，使图画的描述显得很生动。 一个…美国小女孩正穿着少数民族的传统服饰 An American girl young as well as graceful is wearing Chinese conventional costume which keeps pervasive(遍布的，普遍的）in the south of China. Immense amounts of children and adults sitting in seperate rooms are surfing on the internet. 描述图画的万能定语： 1、好的: 用as well as连接两个形容词：cute，lovely，little； graceful elegant； young； Enthusiastic，passionate； confident，energetic； Aggressive ambitious Who looks distinctly impressive to readers（给读者留下深刻印象的—>万能定从） 2、坏的: Fat, cruel, ugly Negative, dispassioned 消极悲观的 Terrible, disgusting，disgraceful 不好的 Who looks rather less impressive to readers. 3、定语从句的满分表达 他是一个色狼是显而易见的 He looks like a lady-killer, which has been widely accepted. 定语从句的满分表达就是which可以引导修饰前面整个句子的定语从句，和前面的句子用逗号隔开。 定语从句的满分表达可以写在作文中任何一个陈述句后面，但是推荐写在中文第二段某个比较短的原因后面用来拉长句子。 1）which leaves us a deep impression 2）which provokes the public’s widespread concerns. 3）which brings up the unnecessary/unexpected trouble 4）which gives rise to dreadful consequences 国产车的价格变得越低，越多的人愿意买国产车 The lower the price of cars made in China becomes, the more Chinese would like to purchase them, which leaves businessmen a deep impression. 四）状语和状语从句 1、什么是状语 只要在句子中见到一下的一坨东西就是状语：adv，时间，地点，原因，条件，让步，方式，结果，目的，伴随，比较状语 2、状语在写作中的使用 中文中的任何一句话都可以加给它加一个状语的成分把句子拉长，但是在第一段描述图画或图表的时候一定要加状语，使图画或图表的描述更完整。 描述图画的万能状语 In the center of the vivid picture. 描述原因的万能状语 推荐写在那个原因的中间作为插入语使用 1、as every one can see it. 显而易见，总所周知 2、With the rapid advance of science and technology. 3、In our contemporary society目前 4、In the general routine of everyday living在我们日常生活中 3、状语从句的满分表达 ①让步状语从句 Although Although引导的让步状语从句可以写在作文中任何一句话的旁边，但是推荐写在第二段分析原因的时候使用。 第二段原因分析句型已经讲了：the more…the more…/not only…but also…/同位语从句/although引导的让步状语从句 第二段第一句话用there be 引出原因分析 为什么不应该盲目追星？ 例句：盲目追星会影响青少年的身心健康 影响：exert great influence on Pursuing celebrities blindly might exert great influence on physical and mental health of youngsters on campus although their singing sounds touching. 发展中国家的人变得越来越富有了 Private individuals from developing nations are becoming increasingly wealthy although Although 引导的万能状语是： Although many people fail to pay attention the issue. 虽然很多人还没有关注到这个问题 Pay attention to 的替换（记两个） 关注，重视: Place great emphasis on; Attach great importance to; Shed light on; Pour attention into problem替换：issue phenomenon现象 subject话题 the current situation现状 ② so…that… 如此…以至于… 只要作文中出现形容词或副词的地方，都能写成so…that…句型,但是推荐写在第一段的最后一句话引出文章中心的时候使用或者是第三段的第一句话文章总结的时候使用。 已经推荐过 被动，as … as， so…that…可以写在第一段最后一句话和第三段第一句话 生命如此短暂,以至于如何的度过都是一种浪费 Life proves so short that it is a waste how to spend it. Sth keeps so vital that the problem should have been brought into the limelight. 带到聚光灯下 Sth becomes so fatal that the problem should have been brought into the limelight.引起我们关注 ③分词作状语把分词放在句中的主谓之间作为插入语使用 I hate you, i will kill you.（x） Hating you , i will kill you.（分词作状语） I, hating you, will kill you.（★） 本句型推荐写在作文的第一段，描述一幅图一个主体两个动作的时候使用。 它的模板是： sb（定语），doing sth1.（次要）+定/状，is doing sth2（主要）+定/状 A boy is smiling, a boy is rushing to the destination ------> A boy confident as well as vigorous（充满活力）, smiling in the center of the vivid cartoon, is rushing to the destination which becomes a new start. 文化火锅 The hotpot delicious as well as health, smoking in the center of the vivid cartoon, is full of cultures from different nation in the world. 二. 英语的特殊结构的满分表达 1）插入语： 以下都是万能的插入语，可以插在任何一句话的主谓之间 本句型推荐写在第一段的最后一句话，第二段的第一句话或者是第三段第一句话的主谓之间 Needless to say显而易见，总所周知 In my judgement To my knowledge Exactly speaking To tell the truth To put it in another way换句话说 I suppose我认为 As i see it==in my opinion As we all know 2）双重否定 Never fail to 从来没失败过…---->没有意思表示强调（谓语），可以写在任何一个肯定句的主谓之间 双重否定推荐写在：同插入语（第一段的最后一句话，第二段的第一句话或者是第三段第一句话）用了双重否定就别用插入语了 3）强调句型 It is…that… 唯一不能强调谓语 Eg： I love the girl in a restaurant 有很多的原因解释这种现象： There exist numerous factors here to account for the phenomenon. ---->It is to account for the phenomenon that there exist numerous factors here . 作文中所有的句子都可以写成强调句型，但是推荐写在：同上（第一段的最后一句话，第二段的第一句话或者是第三段第一句话） 4）修辞 一. 比喻 Confidence is to humans as water is to fish. 自信对于人类来说就相当于水对于鱼来说一样 sth很重要。（confident可替换） Sth1 is to 人 Sth proves to 人 as solid foundation is to high skyscrapers.就像坚固的地基对高楼大厦同样重要 As the foundation is to high skyscrapers. As mothers are to little babies. As the infinite blue sky is to flaying eagles. 就像剧烈的病痛对于晚期的病人同样严重 Sth proves to 人 as intensive pain is to incurably ill patients as horrible nightmares are to innocent kids. 比如：就像经济危机对于一个国家的经济发展一样严重。 xxx很严重 本句型推荐写在第一段的最后一句话引出文章中心的时候使用或者是第三段第一句话文章总结的时候时候。 这个图画告诉我们一个道理就是城镇化进程对一个国家就像坚固的地基对高楼大厦同样重要 二. 排比 总之我们应该采取措施 Action is supposed to be adopted quickly, effective and actively It is quickly, effective and actively that action is supposed to be adopted 定语从句的排比： 本句型推荐写在第三段最后一句话喊口号的时候使用（罗斯福那句话） 5）虚拟语气 1、if 引导的虚拟语气 如果你要远行，我会掩上所有的窗户 If you travel to a long distance , i will close all my windows. —>if you traveled to a long distance , i would close all my windows. 本句型推荐写在作文第二段最后一句话，反面论证的时候使用，或者是第三段的第一句话文章总结的时候使用。 如果每个人都沉迷于网络 abandon oneself to doing sth沉迷于做某事 If every one of teenager and youngster abandoned himself to surfing on the internet, he would pay a heavy price in the near future（万能）. 单复数不一致问题 （every用单数） Be indulged in 沉溺（迷）于做某事 Be addicted to abandon oneself to doing sth If every university student were indulged in surfing on the internet, it would be hard for them to graduate smoothly. It is imperative/ essential/ urgent that… …很紧急，很重要 本句型推荐写在作文第三段具体措施的时候使用。 让父母采取措施（很多人都会写政府） 从小教育孩子支持国货是很重要的 should+V原表示虚拟 It is urgent that kids should be educated/inspired to support Chinese goods 6）倒装 把一句话写成一般疑问句的形式 1、否定词放句首用倒装 ①我从来不是一个彪悍外向的女人。 I am never a woman tough and outgoing. Never am i a woman tough and outgoing. ②他不但看起来很贫穷，而且事实上他的内心也很贫穷 He not only looks poor but also in fact is poor in his mind. Not only does he looks poor but also in fact is poor in his mind. ③Respecting parents keeps not only a Chinese conventional virtue but also proves the duty of their offspring. —>not only does respecting parents keep a Chinese conventional virtue but also proves the duty of their offspring. ④Confidence not only can make you find more happiness in your life but also can have you make more friends. —>not only can confidence make you find more happiness in your life but also can have you make more friends. 2、so…that…的倒装 把so引导的部分放句首用倒装 我妈妈很善 My ma is so kind that she will never kill an ant. —>So kind is my mother that she will never kill an ant. 我很开心 I am so delighted that i cannot help laughing at midnight. So delight am i that i cannot help laughing at midnight Sth keeps so significant/fearful that the issue should have been brought into the limelight. —> so fearful/significant does sth keep that the issue should have been brought into the limelight. 3、only+状语放句首用倒装 只有通过采取这些措施，这个问题才能得到改善。 Only by taking those action can the issue be improvement a lot. 只有这个问题得到改善，人们才能安居乐业 [Only when the issue can be improved a lot ]can the common lead a happy and comfortable life. 三、段落：段落的论证方式 段落论证方式也就是写作无话可说的时候怎么办。 1、定义和解释 什么是追星？ Pursuing stars is a social trend which means that we listen to their songs, we buy their CDs and we imitate their hairstyle when we have passion for them. （排比主语句式最好一致） 什么叫孝敬父母？ 好事----一个中华民族传统美德 坏事----全世界普遍存在的问题/话题 Supporting the elderly is a Chinese conventional virtue（传统美德）which means that we cook for them, we buy gift for them and we wash feet for them when they become gradually old. 定义和解释用在第一个原因分析 A server global issue An active/ negative mentality心态 Sth1 is sth2 a Chinese tradition virtue + which means that+三个并列简单句 A hot social topic （主语一致） A social pervasive trend普遍趋势 when引导的时间状语从句 污染是什么？ 2、统计和事实（推荐英语2） In light of=on the basis of=in line with根据；按照 Lastest=current=proximate 最新的；最近的 Statistics/survey/data/data统计 In light of lastest statistics by the Chinese academy of social science（中科院）,an increasing amount of us harbor the idea that… By the department of social science in Peking university社会科学学院 harbor the idea that=think 持…观点 A recent study revealed the shocking /surprising/ delightful fact that…+中心句 3、引用名人名言 Once, there seemed a writer who has gained great reputation in Japan stating that: 推荐句型 ①比喻 ②as…as ③the more…the more句型 ④so…that… ⑤if虚拟语气
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刘航宇
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