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关键词: 光子模块, LED控制

问：利用光子模块和Blynk 平台，实现 WiFi 控制 LED

在物联网的时代，有很多平凡的项目可以通过添加互联网连接变得更有趣。LED照明就是一个这样的例子。有各种预制的商业解决方案，例如Philips Hue。其中大多数使用Zigbee无线协议，需要设备和WiFi路由器之间的额外网关。该项目使用粒子光子实现了一个纯基于WiFi的系统。光子可以直接连接到家庭WiFi网络，无需网关。Blynk用于创建可在Android和iOS设备上使用的自定义远程。

本项目的目标包括：

1. 创建一个可以通过WiFi从智能手机控制的RGB LED控制器。
2. 具有多种效果模式，如呼吸、变色等。
3. 能够将LED的闪烁与附近音乐源的音乐同步。

所需资源

• Particle Dev IDE 云版本Particle Build 也可以工作，但我发现使用桌面版本更容易。
• Blynk App
• LED-Controller-Source.zip -包括KiCad原理图/布局、gerber文件、源代码和外壳STL文件。

物料清单

数量	标号	型号	值
6	C1, C2, C5, C6, C7, C8	445-173583-1-ND	1u
5	C3, C9, C10, C11, C12	490-8809-ND	0.1u
1	C4	478-1883-ND	0.33u
1	J1	CP-050AH-ND	套管 – 电源连接器
1	J2	S5479-ND	4 位置 接头 连接器
1	MK1	102-1721-ND	麦克风
3	Q1, Q2, Q3	FDP8880FS-ND	NMOS
1	R1	2.2KH-ND	2.2k
3	R2, R3, R4	10KH-ND	10k
1	R5	1.0MH-ND	1M
2	R6, R7	1KH-ND	1k
1	R8	680QBK-ND	680
1	RV1	PDB12-H4301-105BF-ND	1M
1	U1	296-1857-5-ND	TLC555
1	U2	MCP601-I/P-ND	MCP601P
1	U3	1878-1000-ND	光子模块
1	U4	MC78M05CTGOS-ND 1	MC78M05CDT
3	U5, U6, U7	MCP1407-E/AT-ND	MCP1407
1		1647-1035-2-ND	RGB LED 灯带
1		102-3665-ND	12V 60W 电源
2		S6100-ND	1 2 位置 0.1″ 母形插口
4		1772-1337-ND	#4-40 六角支座3/16″
4		36-9901-ND	Phillips #4-40 机械螺钉

表1 物料清单

硬件

如下图1所示，电路有3个主要部分和4个辅助部分。每个部分总结如下。

• 上排包含电源电路。

12V通过电源连接器接入，并通过线性调节器U4，然后输出到LED连接器。

• 在麦克风部分：

1. 麦克风MK1用于拾取背景音乐，光子可以使用它来同步LED。
2. 电阻R2和R3为音频信号添加约1.65V的直流偏压。
3. R6和C12产生具有2400Hz频率截止的低通滤波器。由于光子将使LED与音乐的“脉冲”同步，因此只需要低频（100-1 kHz）。
4. 运算放大器U2以取决于R5和电位计RV1的增益放大信号。基本增益设置为1000，但可以通过将电位计设置为其最大值来增加到2000。根据需要调整R5的值以增加或降低灵敏度。
5. 运算放大器反馈路径中的电容C2确保信号中只有AC分量被放大，而DC分量不受影响。

• 在左下角，处于稳定模式的555定时器产生4.8 kHz的方波，用于建立光子ADC的采样率。
• 光子接收放大的音频信号和来自555定时器的触发器以设置采样率。它还为LED生成PWM信号。
• 来自光子的PWM信号被传递到MOSFET驱动器U5、U6和U7。这些驱动器允许输出MOSFET（Q1、Q2、Q3）的栅极以更高的电压驱动，从而降低R_dson，同时也在LED的12V信号和光子之间提供额外的隔离屏障。

下图2显示了PCB布局。所有部件都是通孔，以便于手动组装，但使用表面安装部件可以大大减小尺寸。

Blynk设置

该项目的Blynk远程程序使用7个小部件，对于一个免费用户，要求获得所有可得的积分。布局如图3所示。

小部件配置如下所示。为所有小部件启用了发布时发送，以最大限度地减少数据使用。每个设置都分配了自己的虚拟引脚，当更改设置时，将调用光子上的用户定义函数。

• 颜色调制菜单（V0）

1. 常亮
2. 彩虹-不断地在彩色光谱中循环。

• 亮度调制菜单（V1）

1. 常亮
2. 呼吸-逐渐消失。
3. 音频同步-与音乐节拍同步。

• 亮度滑块（V2）

1. 设置最大总亮度
2. 范围：0→ 100%
3. 默认值：25%

• 亮度速度滑块（V3）

1. 设置呼吸或音频模式下亮度变化的速率
2. 范围：80→ 5毫秒
3. 默认值：30毫秒

• 声音阈值滑块（V4）

1. 调整在音频模式下触发LED所需的级别
2. 范围：0→ 2048
3. 默认值：1500

• 颜色速度滑块（V5）

1. 设置彩虹模式下颜色变化的速率
2. 范围：80→ 5毫秒
3. 默认值：30毫秒

• zeRGBa颜色选择器（V6）

1. 将输出合并到单个虚拟引脚
2. 范围：0→ 每种颜色255

软件

光子的完整应用程序代码以及用于生成滤波器系数头文件的Octave/MMatlab脚本如下所示。总结如下：

• 应用程序代码通过使用SYSTEM_THREAD（ENABLED）与后台粒子任务并行运行。这允许setup（）运行，直到需要WiFi连接而不被阻止为止。
• RGB控制器程序的主循环只需调用Blynk.run（）来获取应用程序的更新。所有其他处理都在亮度和颜色计时器的回调函数中执行。
• BLYNK_WRITE（）宏定义了当从BLYNK应用程序中的小部件检测到更改时要采取的操作，如图3所示。
• update_leds（）在每次调用一个计时器回调函数时修改PWM占空比。
• get_sample（）以~4800 Hz的速率调用。当选择音频模式时，此功能将读取ADC，并使用以下八倍频脚本创建的100阶FIR带通滤波器对输入进行滤波。
• 使用具有20位小数精度的定点算法执行计算。fixed_mult（）用于执行乘法运算，并包含获得正确结果所需的额外类型转换和移位。

附件

一个简单的盒子被3D打印以容纳PCB。板和支座的安装孔的尺寸对于M3或#4-40螺钉来说是宽松的。STL文件可以在下面下载。

总结

该项目允许用户设置相对简单的无线LED照明系统。通过WiFi使用Blynk应用程序控制LED。颜色和亮度可以通过应用程序进行调整，还可以选择一些特殊模式。该系统还包括一个麦克风，以创建音频同步效果。这些功能应该为任何想要创建自己的WiFi控制LED系统的人打下坚实的基础。

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作者：Alan Yang

关键词：测量, 医疗, 信号

集成光学前端具有明显的优势，然而，在弱光荧光应用中确定光学前端的性能并不是一件微不足道的任务。

介绍脉搏血氧测量应用以及护理点即时检测(PoC)应用，光学前端的性能要求，以及集成光学前端接收机的优点。

集成光学前端接收机在医疗设备特别是针对脉搏血氧测量以及护理点即时检测(PoC)等应用中，有着广泛的使用。本文介绍脉搏血氧测量应用以及护理点即时检测(PoC)应用，光学前端的性能要求，来引出集成光学前端接收机的优点。

1, 光学前端在体外诊断(IVD)系统中的应用实例

1.1 脉搏血氧测量应用

2020年的Covid-19带来了健康世界的范式转变。不同年龄段的人现在不断跟踪和监测他们的生命体征，如血氧饱和度(SpO2)、心率(HR)和VOx水平，这是他们日常生活方式的一部分。

脉搏血氧测量原理：

脉搏血氧测量是一种无创的血氧合(SpO₂)测量方法。这种测量是基于一种叫做PPG(Photoplethysmography)的技术。这种技术可以分为透射式或反射式:

• 在透射式脉搏血氧测量中，光电二极管和(发光二极管)LED分别放置在人体的相对两侧(例如手指)。人体组织吸收部分光线，而光电二极管则收集通过人体的剩余光线。
• 在反射式脉冲血氧仪中，光电二极管和LED在同一侧。这里的光电二极管收集皮肤下方反射的光。

脉搏血氧测量主要基于三个原则:

• 脉搏动脉血液对透射/反射光的吸光度。
• HbO2和RHb对不同光波长(红光vs红外光)的不同吸光度特征。
• 透射/反射光与光电二极管产生的PPG信号电流之间的直接相关性。

1.2 荧光检测应用

在基于荧光检测诊断技术的IVD测试中，含有荧光标签的样本被特定波长的光激发，如图2中的绿色箭头所示。如果样本中含有感兴趣的分析物，荧光标签会通过发射低能级的光对激发产生反应。

例如，在图2中，样本中的荧光标签通过发射红外线进行反应。这种发出的光就是需要检测的荧光信号，以确定样本中分析物的存在，可能还有数量。

基于荧光的诊断测试将有一个被认为是可报告的荧光的阈值。低于阈值水平的荧光信号，不能确定地表明样本中存在被分析物。

诊断检测仪器中的电子元件，以及其他因素，都会造成背景噪声，从而迫使阈值更高。

为了降低阈值水平，从而在不牺牲选择性的情况下获得更好的灵敏度，需要仔细设计光学检测系统，以确保信号链不会造成背景噪声水平。

2. 光学前端的性能要求

我们以典型的PoC诊断荧光检测系统举例。

采用 发光二极管（LED） 来产生激发光，并采用 光电二极管（PD）来检测来自样本的荧光发射。PD产生与荧光信号强度成比例的电流，该电流可能非常微弱。相对于本底噪声，PD电流通常非常小，需要仔细的电子设计以实现高灵敏度检测而不牺牲选择性。

图3显示了典型的PoC荧光检测系统的主要元件。来自PD的电流信号被跨阻放大器（TIA）转换成电压信号。电压信号由模数转换器（ADC）数字化并转换成相应的荧光水平。

PoC系统的设计人员需要尽量在不牺牲选择性的情况下实现最高的诊断灵敏度。因此，提出了对于光学前端的性能要求：

• 响应LED励磁可靠地识别非常低的PD电流

关于PoC系统，如何在不牺牲选择性的情况下实现最大的诊断灵敏度，这一目标转化为响应LED励磁可靠地识别非常低的PD电流的要求。例如，高灵敏度系统必须能够在响应100 mA数量级的LED激励电流时检测到皮安培量级的PD电流。也就是说，在给定大约140 dB的光学衰减的情况下，系统必须能够检测到PD荧光。

要实现这样的性能，必须结合电子和系统设计方面的考虑。

• PD的模拟前端(AFE)设计尤为重要。

由于PD电流通常相对于本底噪声非常弱，TIA需要具有高增益和低输入偏置电流。其他重要的参数是低TIA输入偏置电压以及PD和TIA之间的最小距离。

• 系统设计对于实现高灵敏度检测也是非常重要的。

荧光检测必须与LED激发同步，因此需要一个控制器来确保这种同步性。为了从本底噪声识别微弱的PD电流信号，通常需要对多个荧光读数求平均。这种平均技术是系统控制器的一项重要功能。环境光和LED照明中的漂移会导致系统误差。允许拒绝环境光并考虑LED照明中漂移影响的控制器可以实现整体系统性能优势。

3. 集成光学前端的优点

为PoC读取器设计信号链时，有两种不同的架构选择:如图2所示的完全离散解决方案或使用集成光学前端，如图3所示。

集成解决方案的明显好处：

• 提供的系统设计的简化。

同步荧光检测与LED激发的挑战被消除了，因为这是由光学前端内部处理的。

• 集成光学前端还提供了更紧凑的解决方案，电子元件更少。
• 降低了BOM和供应管理的复杂性，同时实现了更小的终端设备。
• 最关键的是，能够通过固件调整关键配置参数

如光电二极管PD、LED驱动器和光学滤镜配置。在没有开发新的硬件的情况下，离散解决方案无法实现可编程性。当试图随着时间的推移，调整平台以使用新的或修改的分析方法时，这种类型的可配置性是至关重要的。由于病原体的新变异株和新的疾病经常被添加到测试菜单中，创建一个可以修改以适应新的分析方法的平台，而不需要修改硬件，是非常有利的。

集成光学前端具有明显的优势，然而，在弱光荧光应用中确定光学前端的性能并不是一件微不足道的任务。比较集成光学前端之间的信噪比(SNR)数字并不能真正了解光学接收机的实际性能。由于光通量通常较低，因此光学前端的绝对本底噪声是关键参数，而不是信噪比。尽管1/f噪声分量会限制均值方法对本底噪声的改善程度，但我们还是可以基于荧光测量的时标采用均值方法降低本底噪声。因此，绝对暗电流噪声，特别是闪烁噪声，是主导因素。包括PD在内的完整系统的暗电流噪声在许多集成光学前端的数据表中并没有描述，必须单独测量。

相关产品：

血氧计/心率应用相关的ADI专用传感器

ADI 集成光学前端

ADI 的集成光学前端，如 MAX86171 非常适合PoC荧光应用。模拟信号链与数字控制器的集成使实现光接收机的单个IC解决方案成为可能。MAX86171 包含信号调理光电二极管输入，19位电荷集成ADC，低噪声LED驱动器和FIFO缓冲串行接口。

• AFE具有9个LED通道和4个PD通道
• 足够通道支持多种检测方法并支持未来的检测扩展而无需进行硬件升级。
• 可通过SPI或I2C进行编程
• 允许对例如积分时间、均值范围和动态范围等参数进行微调
• FIFO支持在MCU的休眠模式下进行测量，从而延长手持式PoC系统的电池寿命。

更重要的是，该器件具有高性能和低噪声的特性，能够助力构建高灵敏度的检测系统。借助均值功能和低1/f噪声的特性，面积为7.5 mm2的光电二极管构成的信号链的暗电流噪声仅为11 pA rms，能够可靠检测1 pA至10 pA范围内的低光电二极管电流，尤其适用于低光度的荧光应用。此外，该器件出色的PSRR和环境光抑制特性能够减轻系统工程师设计电源和机械外壳的负担。

我们使用MAX86171驱动LED通过多层中性密度(ND)光学滤波器再经光电二极管接收以验证性能。通过增大ND滤波器的密度，光学衰减可在40 dB (ND2)至140 dB (ND7)之间变化，由此模拟PCR或LAMP检测过程中荧光含量减少的行为。当衰减低于140 dB时，MAX86171能够可靠检测高于本底暗电流的光电二极管电流，并且分辨率好于10 pA。MAX86171之所以具有如此高的灵敏度，是因为光电二极管连接至光学前端时的暗电流噪声很低，仅为11 pA rms。

这一性能水平超过了PoC系统的典型要求，充分适配各种生化目标分析物的检测。

总结：

在快速发展的体外诊断(IVD)系统市场中，选择合适的光学传感器特别重要。集成光学前端可以简化系统设计，降低了BOM和供应管理的复杂性，同时实现了更小的终端设备。

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• 让可穿戴生命体征监测更精确、更容易？ADI的这几颗料，你应该要知道 
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• 如何在健康监测可穿戴设备中使用高精度数字温度传感器

小编的话：

正如文中所言，光学前端是脉搏血氧测量这类体外诊断系统的重要组件。了解集成光学前端的特性和优点有助于我们更好地选择合适的器件进行系统设计。您是否正在设计体外诊断系统？您是否了解或选用了集成光学前端？您有哪些应用工程方面的心得和经验？欢迎留言，分享和交流！

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关键词：电容器，无线SOC

产品一：A780 系列混合铝聚合物电容器

KEMET 的 A780 是一款表面贴装导电聚合物混合电容器，具有卓越的电气性能。

A780 的绕组被封装在一个带有高品质橡胶盖板的圆柱形铝罐中。高导电聚合物实现了低等效串联电阻。聚合物系统通过机械隔离纸在阳极氧化层和阴极之间建立了电气通路。

A780 的绕组浸渍于电解液，从而使电容器具有自愈特性。其高纹波电流实现了更小的外壳尺寸和更高的电压。

得益于其机械稳健性且符合 AEC-Q200 标准，A780 可用于工作温度高达 +125 °C 的移动、汽车和飞机装置。

产品二：MG24 开发套件

Silicon Labs的MG24 开发套件是一个基于无线SOC MG24的紧凑的功能丰富的开发平台，为无线物联网的开发和原型提供了最快的路径。

MG24是行业首批Matter-Ready的无线平台，为物联网设备开发商提供基于Matter、OpenThread 和 Zigbee 协议实现网状网络连接的理想选择，其目标应用包括智能家居、照明、楼宇自动化的网状网络连接。

MG24 开发平台支持+10dBm的输出功率，内置1536kB 闪存、256kB RAM，并支持20位ADC。开发板上的温度、湿度、压力、惯性和环境光传感器，以及立体声麦克风和霍尔效应传感器能够简化系统的开发工作。

凭借AI/ML硬件加速器，该开发板成为TinyML、Edge Impulse、SensiML和MicroAI平台的机器学习和人工智能开发的理想选择。

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关键词: 开关, 规格

问：对开关来说，什么是“超程”？

和其他机器的一些活动零件一样，有些开关确实存在“超程”的情况。那么，对开关来说，到底什么是超程呢？一般情况下，是指按钮/致动器在不损坏机构的情况下可按下的超过工作距离的最大距离。通常，此术语适用于限位开关/微动开关 。

下图清晰地展示了在你实际按下开关时的情况。

如果用力按下按钮，使其超出了超程高度，则可能会破坏机构。为方便起见，规格书通常会将这些尺寸整合在一张图表中，而不指示高度的变化。

更多开关的技术信息, 请查看以下内容

• 如何将DPDT开关作为多路开关进行4路接线
• 机械开关和反跳电路中的开关反弹
• 磁簧开关中的开关电流与负载电流比较
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关键词: 射频, 网络

问：什么是 Zigbee？

Zigbee是一种无线Mesh协议，即针对需要低成本、低功耗的无线网络选项的产品而开发的一种开放式全球标准。它可在IEEE 802.15.4和公共频段2.4 GHz、900 MHz和868 MHz上运行。Zigbee是由Zigbee联盟的成员公司创建并批准的。

Zigbee Mesh网络中有三种节点类型：协调器、路由器和终端设备，且只能有一个协调器。协调器会设置网络并选择工作信道和PAN ID。建立了网络之后，协调器就会充当路由节点并管理其他网络功能。协调器不可休眠，必须一直通电。

路由器可以加入现有网络并发送、接收和路由信息。终端设备也可以加入现有网络，但只能通过父节点进行通信，且不能将消息中继到其他节点。终端设备可以休眠。

Zigbee是具有高噪声RF环境的商业和工业应用的绝佳选择。Zigbee的Mesh功能是该拓扑在高噪声应用中工作良好的原因之一。借助Mesh，如果节点的当前路径中存在某种干扰，那么节点可以自动重新路由到新的路径。Zigbee的一些常见应用包括智能能源、照明控制、HVAC控制和车队应用。Zigbee网络可以仅使用两台设备，但也可以使用数百个节点。

Zigbee设备的范围取决于所使用的设备类型和应用环境。通常2.4GHz Zigbee节点之间的室内范围为200-400英尺，因此几个设备通常可以覆盖一个普通家庭。如果使用多个路由或功率放大设备，则可大大扩展网络范围。

Zigbee的最新版本为ZigBee 3.0。这一较新版本支持增强的安全选项，即集中式和分布式安全。ZigBee 3.0 与旧版本向后兼容。Zigbee的另一个绝佳特性是可以通过空中 （OTA）进行更新。

在Zigbee应用以及学习和教学Zigbee方面，其中一款常见产品是:

Digi International XBee®

你可以在这里找到我们的Zigbee产品的完整列表。

更多无线网络的技术信息, 请查看以下内容

• 铁氧体片可以改善NFC和无线充电耦合？
• 无线网络技术的概述
• 适用于AM/FM无线电的天线
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作者：Jeff Smoot,CUI Devices 应用工程和运动控制部门副总裁

关键词：连接器, 规格, 以太网

模块化连接器在 20 世纪 60 年代由 AT&T 公司推出，以取代笨重的电话连接器，目前已成为全球通信和数据服务的主力军。虽然最初以电话连接为目标，但随着时间的推移，标准插孔 (RJ) 连接器也扩展到了数据通信。这成就了今天可能是最常见的模块化连接器——RJ45 连接器。它们广泛用于计算机网络应用，通常称为以太网连接器。虽然使用广泛，但本文旨在深度揭示 RJ45 连接器的所有方面，包括其基本特征和功能、应用、标准等等。

RJ45 基础知识

在最基本的层面上，RJ45 连接器就是一种与电缆配对的模块化互连装置，能够向各种电子系统提供数据通信。它们包含 8 个触头和 8 个用于信号或电源的导线位置，这意味着它们允许连接 4 个双绞线对。尽管这种 8 个触头、8 个位置的设置使得它们与其他 8P8C 连接器相似，但实际的 RJ45 连接器还有一个凸片，只允许在一个方向上将器件插入兼容的插座，以防止连接不当。虽然大多数 8P8C 连接器被称为 RJ45，但这并不完全准确，因为 8P8C 连接器可以插入 RJ45 插座，但 RJ45 连接器不能插入 8P8C 插座。

与任何 模块化连接器 一样，RJ45 连接器具有多种优势，如成本低、无焊连接器装配和接线、快速生产定制电缆、简单的插入和拆除、用简单的工具轻松进行现场装配，以及现场定制电缆的能力。除这些基本优势之外，RJ45 连接器还可以提供一些额外的功能，包括：

• 屏蔽 – 消除了 EMI/RFI 影响
• 键控 – 确保了正确插入
• 多种安装能力 – 允许采用面板、电路板、表面或通孔方法
• 显示屏和指示器 – 显示连接状态
• 集成磁性元件 – 可以实现更好的屏蔽和电流保护
• 高可靠性 – 为硬件和连接提供保护

RJ45 的用途和应用

RJ45 连接器最常用于连接一个实现互联网连接的设备和另一个网络设备。例如，连接到服务器、路由器、调制解调器、智能电视、游戏机或任何利用以太网协议的设备的 PC。RJ45 连接器提供的硬接线连接允许更大的数据速度，改善稳定性并提高安全性。这使得 RJ45 连接对专业用途和个人使用都有吸引力。

RJ45 产品系列增加了像更高速度和坚固性这样的特性和功能后，使得这种互连系统更加适合用于办公室或家庭网络以外的用途，而 EtherCAT 协议的引入则使之在工厂车间和其他地方的使用也越来越多。使用 RJ45 技术的一些较新应用包括：

• 工厂自动化
• 工业过程控制
• 工业机器人技术（制造和装配）
• 测试与计量系统
• 质量控制体系
• 互联网协议语音 (VOIP) 系统和设备
• 物联网 (IoT) 网络设备

RJ45 连接器标准介绍

对于 RJ45 连接器，有多个适用的标准，具体适用那个标准取决于其应用和预期用途。这里简要地总结了这些适用的标准，但有几个标准将在后面更详细地介绍。

• ANSI/TIA 1096-A – 包括 RJ45 器件的基本机械特征、物理尺寸和接触要求
• T-568A和T-568B – 基本接线和引脚分配标准
• IEEE 802.3at、802.3af 和 802.3bt – RJ45 连接器的各种以太网供电 (PoE) 标准，能够向终端设备提供电流
• IEEE 1394 – 与 RJ45 一起使用的数据接口总线结构

其他各种标准规定了 RJ45 器件使用的电缆或电线，同样也主要取决于最终应用。

以太网和 EtherCAT

RJ45 和以太网是两个相辅相成的术语。由 IEEE 在 20 世纪 80 年代制定的以太网标准 (IEEE 802.3) 定义了配置以太网网络（连接）的规则、连接所需的导体数量、预期性能和数据传输框架。它仍然是世界上使用最广泛和最受欢迎的局域网技术，因为它易于使用、成本低、速度快，而且支持广泛的网络协议，RJ45 连接器是网络安装中使用的标准器件。

2003 年推出的控制自动化技术以太网 (EtherCAT) 是一个高度灵活的网络协议，被业界用于实时工厂自动化、测试和计量等方面。它由 IEC 标准 61158 定义，工作在高速度下，效率很高。EtherCAT 网络利用两个 RJ45 端口，不需要其他特殊硬件。一个 RJ45 连接到网络中的前一个节点，另一个连接到下一个节点，这样就可以有效地利用带宽。

以太网布线类别

用于以太网和 EtherCAT 网络的布线有多种不同的类型，从 Cat5 和 Cat6 到现在的 Cat7，甚至是新的 Cat8。每种电缆标准都提供了大不相同的性能指标，但都仍然利用相同的 RJ45 连接器。这意味着每条电缆，不管是哪种标准，都由 8 根线和 4 对双绞线组成，这与 RJ45 的 8P8C 配置相匹配。

由于 Cat5e 电缆的速度比 Cat5 快 10 倍，并且具有更好的抗串扰或干扰能力，Cat5 在这一点上大多已经过时。接下来，Cat6 比 Cat5e 又提高了带宽容量，通过屏蔽进一步减少串扰和干扰，并保持向后兼容 Cat5/5e。它经常用于需要千兆位速度的网络安装中。较新的 Cat6a 采用了厚的塑料外壳，进一步减少了串扰，并允许更长的电缆运行，最长可达 328 英尺。Cat7 和 Cat7a 也分别增加了带宽容量。

电缆类型	最大速度	最大带宽
Cat 5	100 Mbps	100 MHz
Cat 5e	1,000 Mbps	100 MHz
Cat 6	1,000 Mbps	250 MHz
Cat 6a	10,000 Mbps	500 MHz
Cat 7	10,000 Mbps	600 MHz
Cat 7a	10,000 Mbps	1,000 MHz

表 1：以太网电缆类别规格（图片来源：CUI Devices）

以太网供电 (PoE)

除了转发数据信号外，RJ45 连接器还能利用以太网电缆中未使用的双绞线对，向所连接的设备提供电力。这种以太网供电 (PoE) 技术是由 IEEE 标准 802.3af 及其迭代版本所定义的，持续提高了电力输送能力。

命名	标准	最大功率
PoE	IEEE 802.3af	最高 15.4 W
PoE+	IEEE 802.3at（类型 2）	最高 30 W
PoE++	IEEE 802.3bt（类型 3）	最高 60 W
PoE++	IEEE 802.3bt（类型 4）	最高 100 W

表 2：以太网供电标准（图片来源：CUI Devices）

能够通过这些线对提供直流电消除了对单独进行电源接线的需要。由于不需要单独的电线、插座或安装，PoE 已经迅速普及，正是因为它带来了成本节约和灵活性。而且 PoE 的设计更安全、可靠和可扩展。

T568A 和 T568B 标准

T568A 和 T568B 是两个 RJ45 引脚分配标准，规定了连接器内 8 条线的分配。这些彩色编码导线必须正确插入其指定的引脚分配位置，以保证以太网的正常运行。T568A 为旧的接线提供向后的兼容性，T568B 提供了更好的信号隔离和噪音保护。RJ45 直通式连接器允许导线穿过连接器，并在压接过程中进行修剪，以便更容易对齐。

决定哪种标准合适，将取决于个人的设计需求以及是否使用直通电缆或交叉电缆。直通电缆（跳线）在两端都采用相同的接线标准，而交叉电缆则在一端采用 T568A 和另一端采用 T568B ，且用于连接同类型设备。反转线是扁平的，将设备连接到网络交换机的控制台端口。它们只用于建立一个接口，不传输数据。

环回和 T1 是另外两个可能听到的常用术语。环回是一种允许计算机与自身连接的连接方式，可用于诊断、排除故障和与服务器连接。T1 线路虽远不如 15-20 年前常用，但它是直接从电信服务提供商到最终用户的专用线路，拥有更高的速度，可以同时传输语音和数据。

RJ45 的最终设计考虑

设计时要将 RJ45 连接器与以太网网络对接需要注意多个技术问题。在板级，重点是减少 EMI，保持电信号隔离，并保持信号完整性。如果无法深入研究电路设计细节，那么密切关注电路板上导线的长度和位置就很重要。另外还应考虑 PCB 上连接器的物理位置。

之于磁性元件，如果在设计中加入了有线以太网，就必须考虑，因为 10/100/1000 Base-T 网络的以太网规范中就包括了磁性元件。磁性元件是绕线元件（如变压器），提供 EMI 屏蔽，防止故障和瞬态，并提供电气隔离和信号平衡。它们必须被隔离，并尽可能地靠近 RJ45 连接器。

在设计中加入磁性材料有两种选择。选项一是选择一个在外壳中集成磁性元件的 RJ45 连接器。RJ45 磁性插孔具有改进 EMI 屏蔽和连接更可靠的优点。第二个选择是在 PHY（以太网实现）芯片和普通 RJ45 插口之间的 PCB 上添加一个磁性模块。磁性模块往往比集成连接器便宜，同时能提供更好的静电放电 (ESD) 保护。这两种选择各有优缺点，需要根据整体系统设计进行权衡。

结语

与其他模块化连接器一样，RJ45 连接器带来了简单的设计导入、快速和简便的安装、产品的广泛性和用户的易用性。它们已为世界各地的家庭和办公室网络应用所接受，并正在不断为工厂车间和恶劣环境所接受。

CUI Devices 提供各种 RJ45 连接器，具有多种选件，包括集成磁性元件、PoE、LED 指示灯等。

小编的话：

RJ45 连接器大概是我们平常接触最多的连接器了。不过，大多数时候我们只是拿来应用，而当我们设计系统需要进行接口配置时，就需要准确的了解与该连接器有关的细节，包括电气特性、规格选择，以及材料等。相信通过这篇文章的详细介绍，我们对RJ45 连接器有了更加透彻的了解。您是否在进行和RJ45 连接器有关的设计？您有哪些问题或者经验？欢迎留言，交流和分享！

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关键词：IoT，射频模块

Microchip Technology 的 ATSAMR30M18A 是一款用于物联网的极其紧凑的 802.15.4 sub-GHz 模块，它工作在 780 MHz（中国）、868 MHz（欧洲）和 915 MHz（北美）sub-GHz 频段，并针对无线传感器、楼宇和家居自动化设备、警报和工业网络优化。

该模块将 ATSAMR30E18A 系统级封装 (SiP) 与 Cortex® M0+ MCU 与 256KB 闪存、40 KB RAM 和一个 sub-GHz 无线电相结合，全部封装在经过监管认证的紧凑型 12.7 mm x 11.0 mm 设计中。

它支持基于 IEEE 802.15.4 PHY 的协议，例如 6LoWPAN、Zigbee 和 Microchip 的 MiWi 网络协议，用于自愈点对点、星形和网状网络。

为便于开发，ATSAMR30M18A 可安装在完全认证的 Xplained Pro 开发板上提供。另外还有免费的 MiWi 网络协议栈和 6LoWPAN 社区支持。

产品特性

• 紧凑型 802.15.4 sub-GHz 模块
• ATSAMR30E18A SiP，带有 Arm® Cortex-M0+ MCU 和 sub-GHz 收发器
• 用于 700 MHz、800 MHz 和 900 MHz ISM 频段的集成超低功耗收发器
• 256KB 闪存
• 16 个输入/输出引脚
• 最大工作频率 48 MHz
• 128 位高级加密标准 (AES) 加密引擎
• 32 位媒体访问控制 (MAC) 符号计数器
• 自动重传模式
• 1.8 V 至 3.6 V 单电源
• 带有谐波滤波器的符合 FCC/ETSI 标准的射频前端
• 两个留给外部应用的串行通信接口 (SERCOM) 单元
• 高精度 16 MHz 晶体振荡器
• 12 位 350 ksps 模数转换器 (ADC)
• I²C 最高 3.4 MHz
• 全速 (12 Mbps) 通用串行总线 (USB) 2.0 接口
• 16 条外部通用输入/输出 (GPIO) 线

适用范围

• 无线传感器
• 楼宇和家居自动化设备
• 警报和工业网络

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关键词: 电机, 规格

问：步进电机每转步数和步进角

步进电机 适用于需要精确位置控制的低扭矩应用场合。确实如此，在为您的设计应用中选择步进电机时，在选择每转步数和步进角时需要考虑哪些因素呢?

首先，步进电机每转步数与步进角的存在一定的关系。这些参数值可以从我们的步进电机筛选条件 进行筛选。

每转步数 = 360°/歩进角

举例说明，TRINAMIC Motion Control GmbH 的步进电机 QSH4218-35-10-027，它的歩进角是1.8°。所以它的每转步数 = 360 / 1.8 = 200。这是一个固定的关系——1.8⁰歩进角的步进电机的都会有200的每转步数。当选择步进电机时，只需要选择每转步数或步进角两个参数的其中一个就行，不需要两者都选。

每转步数越多，表明该步进电机能够以更小的增量移动，从而更精确地控制其位置。

请注意，步进电机的每转步数越多，其转速越低，扭矩也就越小。因此，在寻找高精度步进电机时，必须考虑应用所需的速度和扭矩输出。

更多电机的技术信息, 请查看以下内容

• 电机控制中的软启动 (Soft Start)
• 一分钟读懂：与众不同的步进电机
• 计算电机驱动器的功耗
• NMB BDC电机连接头类型
• 水池电机电容610807-2的物料替换

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关键词: DAC, 运算放大器

问：DAC 的输出缓冲与无缓冲

数模转换器 (DAC) 的模拟输出可以是电压输出，也可以是电流输出。输出阻抗是任何输出类型的重要参数之一。对于电压模式输出，一般会应用二进制加权电阻网络进行数模转换。

如果没有缓冲，输出通常为高阻抗，这会导致对任何负载出现输出电压误差，这时可以通过添加“缓冲器”（运算放大器）来降低阻抗。

电流输出DAC具有代码相关的输出阻抗，因此其输出必须在负载之前驱动虚拟接地运算放大器，以保持输出线性度。以亚德诺半导体（Analog Devices）的AD5545 为例。
电流输出I_OUT连接到运算放大器反相输入，因此运算放大器充当I-V转换器。
这样一来，V_OUT仅会参考V_REF值，因而提高了DAC的输出稳定性。

鉴于“缓冲放大器”的必要性，厂商推出了缓冲内置产品，从而降低了零件数量和成本。“缓冲”DAC表示输出经过了缓冲（规格书上会予以注明），因此输出阻抗会很低。如果DAC未经过缓冲，则规格书中的相关参数将指定为“未加载”。

此外，厂商还向市场提供“无缓冲DAC”。这样做的好处是，设计者可以选择适合其应用的放大器，例如更高的电流驱动、更大的电源范围或更多的带宽、放大器等，因而提高了设计的自由度。

更多数模转换器的技术信息, 请查看以下内容

• 浅谈数模转换器（ADC） 量化噪声与信噪比
• 如何利用数模转换器LTC7106, 实现电源输出电压的动态调整？
• ADC和DAC的基准类型
• 浅谈Delta-Sigma (Σ-Δ) ADC数字滤波
• 相位噪声电源调制比(PSMR)测量

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关键词: 大咖在DK, 人工智能, 开发工具, 方案

近年来，随着物联网、机器人等领域的发展，智能化和自动化已成为未来发展的趋势，越来越多的创业者和开发者开始投入到AI应用的开发中。然而，对于开发者和创客们而言，很多创意对于开发板的算力要求及硬件配置也提出了很高的要求。LattePanda系列开发板的出现，无疑为开发者们提供了一个高性能的AI开发板选项，协助创客和开发者们能够更轻松自由地实现自己的创意。

LattePanda系列，大都配置了较高算力的主芯片，可以在各种AI应用场景下表现极为出色。并且还配备了多种接口，例如在AI应用中必备的USB 3.0、Micro USB 3.0 OTG、USB Type-C、10/100/1000Mbps以太网、M.2 NVMe接口等等。此外，板上的GPIO扩展口，可以连接各种传感器，并实现外部设备的控制。对于开发者来说，具有多种实用的工具和接口，可以极大地方便开发和调试的工作。

相信大家对这个系列一定有更多想了解的地方。

那还等什么，让我们跟着本期嘉宾，来自DFRobot的夏青（Rockets Xia）老师，一起了解一下LattePanda的几款经典产品和一众明星配件，以及产品延伸出的创意项目和脑洞大开的玩法。

主讲嘉宾：

夏青（Rockets Xia），蘑菇云创客空间共同创始人，Intel全球物联网创新大使，DFRobot高级工程师

夏青经常活跃于国内外创客社区。从2008起开始致力推广创客文化，促进创客运动在中国的发展，2010年与中国创客教父李大维等打造国内首个创客空间——新车间。2013年在DFRobot和浦软集团的支持下建设蘑菇云创客空间。作为蘑菇云创客空间共同创始人，经常鼓励和推动社区创客项目的推进。积极致力于推动人工智能、物联网等先进技术在创客及创客教育领域的落地和推广。作为DFRobot开源硬件高级工程师，积极开发开源硬件产品，推动开源硬件在各领域开花结果。

与本期讲座相关技术文档资源，整理如下，

LattePanda GitHub库

LattePanda常见问题

DFR0981 拿铁熊猫 3 Delta Win10 开发板

LattePanda 3 Delta搭载英特尔第11代移动四核处理器N5105，突发频率高达2.9GHz。高达8GB LPDDR4内存，64GB的eMMC和WIFI 6，您可以使用它流畅地观看4K HDR视频，甚至可以玩一些大型游戏。

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Digi-Key 零件编号: 1738-DFR0981-ND

DFRobot零件编号: DFR0981

DFR0444 拿铁熊猫 Win10 开发板 2GB/32GB

LattePanda是市面上首款支持完整Windows10操作系统的开发板，4核Intel CPU强劲性能却只有掌心般大小，USB、HDMI等接口和蓝牙、WIFI带来最好的连接性和扩展性，板载Arduino芯片，兼容数千种传感器外设，无缝掌控物理世界，带来开创性的新玩法，帮助演绎您的奇思妙想。LattePanda将开发板的性能提升到一个新的高度，我们将一台桌面PC的计算能力压缩到掌心大小，强大计算性能来自Intel Cherry Trail Z8350四核处理器，峰值频率1.92GHz, 多种板载存储自由选择。无论是摄像头人流识别还是CNC实时插补控制都能稳定运行。

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DFRobot零件编号: DFR0444

DFR0545 拿铁熊猫 Alpha 800s —— Intel 8100Y CPU Win10 开发板 支持完整Windows10操作系统

LattePanda Alpha使用与最新MacBook相同的英特尔Core m3处理器，Core m3处理器是兼具性能优越、功耗低的最佳选择。自带8GB内存并且支持M.2接口SSD，能满足绝大部分应用需求。并且我们已经把这个电脑怪物从笔记本尺寸缩小到手机的大小！

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LattePanda Alpha产品用户指南

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DFR0698 12.5寸4K IPS触摸显示屏 支持Windows，Linux等两大主流操作系统，全功能Type-C口

DFR0698是一款适用于树莓派和LattePanda的12.5寸4K IPS触摸显示屏，具有十点触摸技术，无断点，感受十点电容带来的流畅效果，给你不一样的体验。屏幕支持Windows，Linux等两大主流操作系统，可以直接配合Raspberry Pi 及其他带有HDMI输出的设备使用。

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Digi-Key 零件编号: 1738-DFR0698-ND

DFRobot零件编号: DFR0698

DFR0779 LattePanda RS485接口扩展板

DFR0779是一款专为LattePanda Alpha&Delta设计开发的工业级RS485接口扩展板。可为LattePand扩展出两路并联的高可靠性的RS485接口（接线端子）。采用FTDI USB转串口芯片和工业级隔离收发模块，实现信号隔离、电源隔离、防雷防浪涌、抗瞬态电压冲击和总线保护等特性，确保数据的可靠性，有效保护LP主板，为点对点提供高可靠性连接。

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DFRobot零件编号: DFR0779

DFR0778 LattePanda Alpha&Delta RS232接口扩展板

DFR0778是一款专为LattePanda Alpha&Delta设计开发的工业级RS232接口扩展板。可为LattePand扩展出一路高可靠性的RS232接口（D-SUB,9Pin,male）。采用FTDI USB转串口芯片和工业级隔离收发模块，实现信号隔离、电源隔离、防雷防浪涌、抗瞬态电压冲击和总线保护等特性，确保数据的可靠性，有效保护LP主板，为点对点提供高可靠性连接。

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DFRobot零件编号: DFR0778

FIT0906 Titan保护外壳塑料外壳（仅适用于LattePanda 3 Delta）

FIT0906（Titan Case）运用冲突美学，将功能性设计考虑和科幻设计元素结合，低调配色选择和强烈层次感表面处理工艺结合，造就平淡低调但有无限力量潜力的设计感。

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Digi-Key 零件编号: 1738-FIT0906-ND

DFRobot零件编号: FIT0906

FIT0551 7英寸便携式超薄触摸屏(eDP)

为嵌入式和便携设备项目而设计，仅兼容LattePanda Alpha&Delta，无需任何配置和额外连接线，即插即用。Digi-Key在线购买链接

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FIT0476 10.1寸IPS高清显示屏 HDMI/VGA/AV

FIT0476新款10.1英寸IPS显示屏， 1280×800高清分辨率，16:10显示屏，既可以用做代码调试窗口，也可以作为闲余时间的视频娱乐。

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DFRobot官网安装手册

Digi-Key 零件编号: FIT0476-ND

DFRobot零件编号: FIT0476

FIT0515 10.1英寸 1920 x 1200分辨率LattePanda 拿铁熊猫 IPS显示屏

FIT0515是专为LattePanda 定制的10寸显示屏， 拥有比7寸屏更高的分辨率， 清晰度甚至是亮度。高达224 PPI 与1670万的RGB色彩，使得画质更细腻出彩。使用这款屏幕可以轻松搭建嵌入式项目，娱乐影音设备，甚至作为你的机器人的一张脸。

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FIT0515规格书

FIT0515使用说明书 (刷Bios)

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DFRobot零件编号: FIT0515

DFR0658 8.9寸1920*1200 IPS触摸显示屏

高清触摸显示屏，即插即用，兼容Raspberry Pi、LattePanda、Jetson nano等，支持带HDMI接口输出的设备，内置音响。

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DFRobot零件编号: DFR0658

DFR0698 12.5寸4K IPS触摸显示屏

DFR0698支持Windows，Linux等两大主流操作系统，全功能Type-C口，供电音频信号传输一体接口。是一款适用于树莓派和LattePanda的12.5寸4K IPS触摸显示屏，具有十点触摸技术，无断点，可以直接配合Raspberry Pi 及其他带有HDMI输出的设备使用。

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DFRobot零件编号: DFR0698

如需获取更多DFRobot产品相关内容，请浏览得捷电子网站中的DFRobot产品专题页面。

小编的话

搞系统开发的都知道开发板的重要性，而如何在众多选择中找到最适合项目的开发板，对提高开发效率，降低沉没成本，加快产品到市场的时间都十分重要。相信通过夏青老师的介绍，我们对LattePanda系列开发板的性能和应用有了更多的了解。您之前有使用过LattePanda的开发板吗？您在进行AI系统设计时对开发板有哪些应用心得？欢迎留言，分享交流！

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