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  第2题      
  知识点:   I2C   ZigBee   红外   控制器   时钟信号   信号   总线   AR   DM   监控   模拟视频   视频   数字视频   温度   信息收集   硬件   智能家居

 
智能家居系统设计中,李工被分配进行ZigBee协调器、信息采集器节点、终端控制节点和安全视频监控系统的部分硬件电路原理设计。
李工在基于微处理器的ZigBee协调器设计中,使用四个LED灯(D1、D2、D3、D4)表示状态,四个LED灯分别接到处理器的P2_0、P2_1、P2_2和P2_3管脚,部分相关的硬件设计如图2-1所示。

李工在CO2的信息采集器节点设计中,采用红外传感器T6004进行CO2信息收集,T6004利用CO2可以吸收特定波段红外辐射的原理,同时内置温度补偿,与控制器CC2530进行连接,部分相关的硬件设计如图2-2所示。T6004传感器的工作电压为5V,CC2530控制器的工作电压为2.0〜3.6V。

李工在空调终端控制节点设计中,采用红外遥控电路中的红外发光二极管将调制好的红外光波发送给空调的红外接收电路,部分相关的硬件设计如图2-3所示,处理器通过P1_4管脚进行红外光波的发送。

李工设计的安全视频监控系统原理示意图如图2-4所示。主处理器采用T1的DM6446,该处理器包括ARM子系统,DSP子系统,视频处理子系统等,前端模拟视频通过TVP5146进行(可接2路模拟视频输入,分别是V1和V2)采集,TVP5146将模拟视频数据转换为10bit的YCbCr4:2:2数字格式,然后送到主处理器。主处理器通过I2C总线可以对TVP5146进行配置(TVP5146接口电压为3.3V),TVP5146和主处理器之间接口包括:l0bit数字视频信号、时钟信号、行场同步信号。DM6446主处理器的视频信号接口、I2C接口工作电压为1.8V。

 
问题:2.1   (4分)
在ZigBee协调器设计中,按照需求李工定义了四个LED灯的状态含义,分别是:D1 “亮”表示协调器已启动,“灭”表示协调器未启动;D2 “亮”表示有外围信息采集器节点已加入到ZigBee网络,“灭”表示目前无节点加入网络;D3 “亮”表示有终端控制节点已加入到ZigBee网络,“灭”表示目前无节点加入网络;D4 “亮”表示协调器正在通过串口和PC主机进行数据通信,“灭”时表示目前没有数据通信。
如果当前ZigBee协调器处于启动状态、且只有CO2外围信息采集器连入ZigBee网络,没有任何终端控制节点连接,协调器正在通过串口向PC主机发送CO2的采集信息,在这种情况下,P2_0、P2_1、P2_2和P2_3应该分别输出什么电平(回答高电平或低电平)?
 
问题:2.2   (5分)
1. 在图2-2的CO2信息采集器设计中,两个IN4007(U3和U4)的作用是什么?
2. 为了使得红外发光二极管发射,图2-3中的P1_4应该输出高电平还是低电平?
3. 在图2-4中,连接主处理器DM6446和TVP5146之间SN74AVC芯片的作用是什么?
 
问题:2.3   (6分)
在使用I2C接口对TVP5146进行配置时,DM6446为主,TVP5146为从。在每次写寄存器配置操作中,需要主先发送设备从地址、再发送待操作的寄存器地址、最后发送待写入的数据,并且每次主向从发送消息,都需要接收到从的应答后,才能进入下一步操作。
在调试过程中,李工希望通过I2C来配置TVP5146的视频标准模式,对应的寄存器地址和各个Bit位的含义如表2-1所示。

假设当前TVP5146的I2C地址为0x64 (设备从地址),李工希望将该TVP5146配置为NTSC525视频标准,请从以下A〜I中选择合适的操作,补充到图2-5中的空(1)〜(6)处。
A. 通过I2C发送寄存器地址00h
B. 通过I2C发送寄存器地址02h
C. 通过I2C发送数据01h
D. 通过I2C发送数据03h
E. 通过I2C发送设备从地址64h
F. 通过I2C发送设备从地址60h
G. 等待TVP5146应答
H. 向TVP5146发送回应
I. 是否有中断发生

 
 
 

   知识点讲解    
   · I2C    · ZigBee    · 红外    · 控制器    · 时钟信号    · 信号    · 总线    · AR    · DM    · 监控    · 模拟视频    · 视频    · 数字视频    · 温度    · 信息收集    · 硬件    · 智能家居
 
       I2C
        I2C(Inter-Integrated Circuit)总线是由飞利浦公司开发的两线式串行总线接口,用于连接微控制器及其外围设备。是微电子通信控制领域广泛采用的一种总线标准,如下图所示。它是同步通信的一种特殊形式,具有接口线少,控制方式简单,器件封装形式小,通信速率较高等优点。
        
        I2C总线连接图
        I2C接口特点:
        (1)I2C串行总线有两根信号线:一根是双向的数据线SDA;另一根是时钟线SCL。所有接到I2C总线上的设备的串行数据都接到总线的SDA线,各设备的时钟线SCL接到总线的SCL。
        (2)I2C总线上所有的外围器件都需要唯一的地址,地址由器件地址和引脚地址两部分构成,共7位。器件地址是I2C器件固有的地址编码,器件出厂时就已经给定,不可更改。引脚地址由I2C总线外围器件的地址引脚(A2,A1,A0)决定,根据其在电路中接电源正极,接地或悬空的不同,形成不同的地址代码。引脚地址数决定了同一种器件可接入总线的最大数目。R/W(—)是方向位,R/W(—)=0表示主器件向从器件发送数据,R/W(—)=1表示主器件读取从器件数据。
        (3)I2C规程运用主/从双向通信。I2C总线的运行(数据传输)由主机控制。所谓主机即启动数据的传送时(发出启动信号)发出时钟信号,传送结束时发出停止信号的设备,通常主机是微处理器。被主机寻访的设备都称为从机。主机和从机的数据传送,可以由主机发送数据到从机,凡是发送数据到总线的设备称为发送器,也可以是从机发到主机。从总线上接收数据的设备被称为接收器。
        总线上可能挂接有多个器件,有时会发生两个或多个主器件同时想占用总线的情况,这种情况叫做总线竞争。I2C总线具有多主控能力,可以对发生在SDA线上的总线竞争进行仲裁,其仲裁原则是这样的:当多个主器件同时想占用总线时,如果某个主器件发送高电平,而另一个主器件发送低电平,则发送电平与此时SDA总线电平不符的那个器件将自动关闭其输出级。总线竞争的仲裁是在两个层次上进行的。首先是地址位的比较,如果主器件寻址同一个从器件,则进入数据位的比较,从而确保了竞争仲裁的可靠性。由于是利用I2C总线上的信息进行仲裁,因此不会造成信息的丢失。
 
       ZigBee
        ZigBee这个名字来源于蜂群的通信方式:蜜蜂之间通过跳Zigzag形状的舞蹈来交互消息,以便共享食物源的方向、位置和距离等信息。借此意义ZigBee作为新一代无线通信技术的命名。ZigBee是基于IEEE 802.15.4标准的低功耗局域网协议。根据国际标准规定,ZigBee技术是一种短距离、低功耗的无线通信技术。主要适合用于自动控制和远程控制领域,可以嵌入各种设备。
        ZigBee是一种高可靠的无线数传网络,类似于CDMA和GSM网络。ZigBee数传模块类似于移动网络基站。ZigBee是一个由可多到65 000个无线数传模块组成的一个无线网络平台,在整个网络范围内,每一个网络模块之间可以相互通信,每个网络结点间的距离可以从标准的75米无限扩展。通信距离从标准的75米到几百米、几千米,并且支持无限扩展(依靠结点数增加)。与移动通信的CDMA网或GSM网不同的是,ZigBee网络主要是为工业现场自动化控制数据传输而建立,因而,它必须具有简单,使用方便,工作可靠,价格低的特点;而移动通信网主要是为语音通信而建立,每个基站价值一般都在几十万甚至上百万元人民币,而每个ZigBee网络“基站”(结点)却不到1000元人民币。
 
       红外
        红外接口,英文简称为IrDA,是红外线数据标准协会(Infrared Data Association)的英文缩写。IrDA红外接口是一种红外线无线传输协议以及基于该协议的无线传输接口。支持IrDA接口的掌上电脑,可以无线地向支持IrDA的设备无线连接来实现信息资源的共享。
        红外接口可以在同样具备红外接口的设备间进行信息交流,由于需要对接才能传输信息,安全性较强。缺点是通信距离短,通信过程中不能移动,遇障碍物通信中断,功能单一,扩展性差。
 
       控制器
        运算器只能完成运算,而控制器用于控制整个CPU的工作,它决定了计算机运行过程的自动化。它不仅要保证程序的正确执行,而且要能够处理异常事件。控制器一般包括指令控制逻辑、时序控制逻辑、总线控制逻辑和中断控制逻辑等几个部分。
        指令控制逻辑要完成取指令、分析指令和执行指令的操作,其过程分为取指令、指令译码、按指令操作码执行、形成下一条指令地址等步骤。
        (1)指令寄存器(IR)。当CPU执行一条指令时,先把它从内存储器取到缓冲寄存器中,再送入IR暂存,指令译码器根据IR的内容产生各种微操作指令,控制其他的组成部件工作,完成所需的功能。
        (2)程序计数器(PC)。PC具有寄存信息和计数两种功能,又称为指令计数器。程序的执行分两种情况,一是顺序执行,二是转移执行。在程序开始执行前,将程序的起始地址送入PC,该地址在程序加载到内存时确定,因此PC的内容即是程序第一条指令的地址。执行指令时,CPU自动修改PC的内容,以便使其保持的总是将要执行的下一条指令的地址。由于大多数指令都是按顺序来执行的,所以修改的过程通常只是简单地对PC加1。当遇到转移指令时,后继指令的地址根据当前指令的地址加上一个向前或向后转移的位移量得到,或者根据转移指令给出的直接转移的地址得到。
        (3)地址寄存器(AR)。AR保存当前CPU所访问的内存单元的地址。由于内存和CPU存在着操作速度上的差异,所以需要使用AR保持地址信息,直到内存的读/写操作完成为止。
        (4)指令译码器(ID)。指令包含操作码和地址码两部分,为了能执行任何给定的指令,必须对操作码进行分析,以便识别所完成的操作。指令译码器就是对指令中的操作码字段进行分析解释,识别该指令规定的操作,向操作控制器发出具体的控制信号,控制各部件工作,完成所需的功能。
        时序控制逻辑要为每条指令按时间顺序提供应有的控制信号。总线逻辑是为多个功能部件服务的信息通路的控制电路。中断控制逻辑用于控制各种中断请求,并根据优先级的高低对中断请求进行排队,逐个交给CPU处理。
 
       时钟信号
        时钟信号是时序逻辑的基础,它用于决定逻辑单元中的状态何时更新。时钟信号是指固定周期并与运行无关的信号量,时钟频率(Clock Frequency,CF)是时钟周期的倒数。如下图所示,时钟周期(Clock cycle Time)由两部分内容组成:高电平和低电平。时钟边沿触发信号(Edge-triggered时钟周期locking)意味着所有的状态变化都发生在时钟边沿到来时刻。
        
        时钟信号
        在边沿触发机制中,只有上升沿或下降沿才是有效信号,才能控制逻辑单元状态量的变。至于到底是上升沿还是下降沿作为有效触发信号,则取决于逻辑设计的技术。
        同步是时钟控制系统中的主要制约条件。同步就是指在有效信号沿发生时刻,希望写入单元的数据也有效。数据有效则是指数据量比较稳定(不发生改变),并且只有当输入发生变化时数值才会发生变化。由于组合电路无法实现反馈,所以只要输入量不发生变化,输出值最终会是一个稳定有效的量。
 
       信号
        任务间同步的另一种方式是异步信号。在两个任务之间,可以通过相互发送信号的方式,来协调它们之间的运行步调。
        所谓的信号,指的是系统给任务的一个指示,表明某个异步事件已经发生了。该事件可能来自于外部(如其他的任务、硬件或定时器),也可能来自于内部(如执行指令出错)。异步信号管理允许任务定义一个异步信号服务例程ASR(Asynchronous Signal Routine),与中断服务程序不同的是,ASR是与特定的任务相对应的。当一个任务正在运行的时候,如果它收到了一个信号,将暂停执行当前的指令,转而切换到相应的信号服务例程去运行。不过这种切换不是任务之间的切换,因为信号服务例程通常还是在当前任务的上下文环境中运行的。
        信号机制与中断处理机制非常相似,但又各有不同。它们的相同点是:
        .都具有中断性:在处理中断和异步信号时,都要暂时地中断当前任务的运行;
        .都有相应的服务程序;
        .都可以屏蔽响应:外部硬件中断可以通过相应的寄存器操作来屏蔽,任务也能够选择不对异步信号进行响应。
        信号机制与中断机制的不同点是:
        .中断是由硬件或特定的指令产生,而信号是由系统调用产生;
        .中断触发后,硬件会根据中断向量找到相应的处理程序去执行;而信号则通过发送信号的系统调用来触发,但系统不一定马上对它进行处理;
        .中断处理程序是在系统内核的上下文中运行,是全局的;而信号处理程序是在相关任务的上下文中运行,是任务的一个组成部分。
        实时系统中不同的任务经常需要互斥地访问共享资源。当任务试图访问资源时被正使用该资源的其他任务阻塞,可能出现优先级反转的现象,即当高优先级任务企图访问已被某低优先级任务占有的共享资源时,高优先级任务必须等待直到低优先级任务释放它占有的资源。如果该低优先级任务又被一个或多个中等优先级任务阻塞,问题就更加严重。由于低优先级任务得不到执行就不能访问资源、释放资源。于是低优先级任务就以一个不确定的时间阻塞高优先级的任务,导致系统的实时性没有保障。下图为是一个优先级反转的示例。
        
        一个优先级反转的示例
        如上图所示,系统存在任务1、任务2、任务3(优先级从高到低排列)和资源R。某时,任务1和任务2都被阻塞,任务3运行且占用资源R。一段时间后,任务1和任务2相继就绪,任务1抢占任务3运行,由于申请资源R失败任务1被挂起。由于任务2的优先级高于任务3,任务2运行。由于任务3不能运行和释放资源R,因此任务1一直被阻塞。极端情况下,任务1永远无法运行,处于饿死状态。
        解决优先级反转问题的常用算法有优先级继承和优先级天花板。
               优先级继承协议
               L. Sha、R. Rajkumar和J. P. Lehoczky针对资源访问控制提出了优先级继承协议(Priority Inheritance Protocol,PIP)。
               PIP协议能与任何优先级驱动的抢占式调度算法配合使用,而且不需要有关任务访问资源情况的先验知识。优先级继承协议的执行方式是:当低优先级任务正在使用资源,高优先级任务抢占执行后也要访问该资源时,低优先级任务将提升自身的优先级到高优先级任务的级别,保证低优先级任务继续使用当前资源,以尽快完成访问,尽快释放占用的资源。这样就使高优先级任务得以执行,从而减少高优先级任务被多个低优先级任务阻塞的时间。低优先级任务在运行中,继承了高优先级任务的优先级,所以该协议被称作优先级继承协议。
               由于只有高优先级任务访问正被低优先级任务使用的资源时,优先级继承才会发生,在此之前,高优先级任务能够抢占低优先级任务并执行,所以优先级继承协议不能防止死锁,而且阻塞是可以传递的,会形成链式阻塞。另外,优先级继承协议不能将任务所经历的阻塞时间减少到尽可能小的某个范围内。最坏情况下,一个需要μ个资源,并且与v个低优先级任务冲突的任务可能被阻塞min(μ,v)次。
               优先级冲顶协议
               J. B. Goodenough和L. Sha针对资源访问控制提出了优先级冲顶协议(Priority Ceiling Protocol,PCP)。
               PCP协议扩展了PIP协议,能防止死锁和减少高优先级任务经历的阻塞时间。该协议假设所有任务分配的优先级都是固定的,每个任务需要的资源在执行前就已确定。每个资源都具有优先级冲顶值,等于所有访问该资源的任务中具有的最高优先级。任一时刻,当前系统冲顶值(current priority ceiling)等于所有正被使用资源具有的最高冲顶值。如果当前没有资源被访问,则当前系统冲顶值等于一个不存在的最小优先级。当任务试图访问一个资源时,只有其优先级高于当前系统冲顶值,或其未释放资源的冲顶值等于当前系统冲顶值才能获得资源,否则会被阻塞。而造成阻塞的低优先级任务将继承该高优先级任务的优先级。
               已经证明,PCP协议的执行规则能防止死锁,但其代价是高优先级任务可能会经历优先级冲顶阻塞(Priority ceiling blocking)。即高优先级任务可能被一个正使用某资源的低优先级任务阻塞,而该资源并不是高优先级任务请求的。这种阻塞又被称作回避阻塞(avoidance blocking),意思是因为回避死锁而引起的阻塞。即使如此,在PCP协议下,每个高优先级任务至多被低优先级任务阻塞一次。使用PCP协议后,能静态分析和确定任务之间的资源竞争,计算出任务可能经历的最大阻塞时间,从而能分析任务集合的可调度性。在PCP协议下,高优先级任务被阻塞时会放弃处理器,因此,访问共享资源的任务可能会产生4次现场切换。
 
       总线
        计算机系统中的总线(Bus)是指计算机设备和设备之间传输信息的公共数据通道,是连接计算机硬件系统内多种设备的通信线路,它的一个重要特征是由总线上的所有设备共享,因此可以将计算机系统内的多种设备以总线方式进行连接。
               总线的分类
               按照所传输的信号类型可将总线分为数据总线、地址总线和控制总线3类。不同型号的CPU芯片,其数据总线、地址总线和控制总线的条数可能不同。
               .数据总线(Data Bus,DB)用来传送数据信息,是双向的。CPU既可通过DB从内存或输入设备读入数据,也可通过DB将内部数据送至内存或输出设备。DB的宽度决定了CPU和计算机其他设备之间每次交换数据的位数。
               .地址总线(Address Bus,AB)用于传送CPU发出的地址信息,是单向的。传送地址信息的目的是指明与CPU交换信息的内存单元或I/O设备。存储器是按地址访问的,所以每个存储单元都有一个固定地址,要访问1MB存储器中的任一单元,需要给出220个地址,即需要20位地址(220=1M)。因此,地址总线的宽度决定了CPU的最大寻址能力。
               .控制总线(Control Bus,CB)用来传送控制信号、时序信号和状态信息等。其中有的信号是CPU向内存或外部设备发出的信息,有的是内存或外部设备向CPU发出的信息。显然,CB中的每一条线的信息传送方向是单方向且确定的,但CB作为一个整体则是双向的。所以,在各种结构框图中,凡涉及到控制总线CB,均是以双向线表示。
               总线的性能直接影响到整机系统的性能,而且任何系统的研制和外围模块的开发都必须依从所采用的总线规范。总线技术随着微机结构的改进而不断发展与完善。
               在计算机的概念模型中,CPU通过系统总线和存储器之间直接进行通信。实际上在现代的计算机中,存在一个控制芯片的模块。CPU需要和存储器,I/O设备等进行交互,会有多种不同功能的控制芯片,称之为控制芯片组。对于目前的计算机结构来说,控制芯片集成在主板上,典型的有南北桥结构和单芯片结构。与芯片相连接的总线可以分为前端总线(FSB)、存储总线、I/O总线、扩展总线等。
                      南北桥芯片结构
                      北桥芯片直接与CPU、内存、显卡、南桥相连,控制着CPU的类型、主板的总线频率、内存控制器、显示核心等。前端总线(FSB)是将CPU连接到北桥芯片的总线。内存总线是将内存连接到北桥芯片的总线。用于和北桥之间的通信,显卡则通过I/O总线连接到北桥芯片。
                      南桥芯片主要负责外部设备接口与内部CPU的联系,其中,通过I/O总线连接外部I/O设备连接到南桥,例如USB设备、ATA和SATA设备以及一些扩展接口,扩展总线则指是主板上提供的一些PCI、ISA等插槽。
                      单芯片结构
                      单芯片组方式取消了北桥。由于CPU中内置了内存控制器,不再需要通过北桥来控制,这样就能提高内存控制器的频率,减少延迟。还有一些CPU还集成了显示单元,使得显示芯片的频率更高,延迟更低。
               常见总线
               (1)ISA总线。ISA是工业标准总线,只支持16位I/O设备,数据传输率大约是16Mb/s,也称为AT标准。
               (2)EISA总线。EISA是在ISA总线的基础上发展起来的32位总线。该总线定义32位地址线、32位数据线以及其他控制信号线、电源线、地线等共196个接点。总线传输速率达33MB/s。
               (3)PCI总线。PCI总线是目前微型机上广泛采用的内总线,采用并行传输方式。PCI总线有适于32位机的124个信号的标准和适于64位机的188个信号的标准。PCI总线的传输速率至少为133MB/s,64位PCI总线的传输速率为266MB/s。PCI总线的工作与CPU的工作是相互独立的,也就是说,PCI总线时钟与处理器时钟是独立的、非同步的。PCI总线上的设备是即插即用的。接在PCI总线上的设备均可以提出总线请求,通过PCI管理器中的仲裁机构允许该设备成为主控设备,主控设备与从属设备间可以进行点对点的数据传输。PCI总线能够对所传输的地址和数据信号进行奇偶校验检测。
               (4)PCI Express总线。PCI Express简称为PCI-E,采用点对点串行连接,每个设备都有自己的专用连接,不需要向整个总线请求带宽,而且可以把数据传输率提高到一个很高的频率。相对于传统PCI总线在单一时间周期内只能实现单向传输,PCI Express的双单工连接能提供更高的传输速率和质量。
               PCI Express的接口根据总线位宽不同而有所差异,包括X1、X4、X8以及X16(X2模式将用于内部接口而非插槽模式),其中X1的传输速度为250MB/s,而X16就是等于16倍于X1的速度,即是4GB/s。较短的PCI Express卡可以插入较长的PCI Express插槽中使用。PCI Express接口能够支持热拔插。同时,PCI Express总线支持双向传输模式,还可以运行全双工模式,它的双单工连接能提供更高的传输速率和质量,它们之间的差异与半双工和全双工类似。因此连接的每个装置都可以使用最大带宽。
               (5)前端总线。微机系统中,前端总线(Front Side Bus,FSB)是将CPU连接到北桥芯片的总线。需要注意主板和CPU的搭配问题。一般来说,如果CPU不超频,那么前端总线是由CPU决定的,如果主板不支持CPU所需要的前端总线,系统就无法工作。
               通常情况下,一个CPU默认的前端总线是唯一的。北桥芯片负责联系内存、显卡等数据吞吐量最大的部件,并与南桥芯片连接。CPU通过前端总线(FSB)连接到北桥芯片,进而通过北桥芯片与内存、显卡交换数据。FSB是CPU和外界交换数据的最主要通道,因此FSB的数据传输能力对计算机整体性能作用很大,如果没足够快的FSB,再强的CPU也不能明显提高计算机整体速度。
               (6)RS-232C。RS-232C是一条串行外总线,其主要特点是所需传输线比较少,只需三条线(一条发、一条收、一条地线)即可实现全双工通信。传送距离远,用电平传送为15m,电流环传送可达千米。有多种可供选择的传送速率。采用非归零码负逻辑工作,电平≤-3V为逻辑1,而电平≥+3V为逻辑0,具有较好的抗干扰性。
               (7)SCSI总线。小型计算机系统接口(SCSI)是一条并行外总线,广泛用于连接软硬磁盘、光盘、扫描仪等。该接口总线早期是8位的,后来发展到16位。传输速率由SCSI-1的5MB/s到16位的Ultra2 SCSI的80MB/s。今天的传输速率已高达320MB/s。该总线上最多可接63种外设,传输距离可达20m(差分传送)。
               (8)SATA。SATA是Serial ATA的缩写,即串行ATA。它主要用作主板和大量存储设备(如硬盘及光盘驱动器)之间的数据传输之用。SATA总线使用嵌入式时钟信号,具备了更强的纠错能力,与以往相比其最大的区别在于能对传输指令(不仅仅是数据)进行检查,如果发现错误会自动矫正,这在很大程度上提高了数据传输的可靠性。串行接口还具有结构简单、支持热插拔的优点。
               (9)USB。通用串行总线(USB)当前风头正劲,近几年得到十分广泛的应用。USB由4条信号线组成,其中两条用于传送数据,另外两条传送+5V容量为500mA的电源。可以经过集线器(Hub)进行树状连接,最多可达5层。该总线上可接127个设备。USB 1.0有两种传送速率:低速为1.5MB/s,高速为12MB/s。USB 2.0的传送速率为480MB/s。USB总线最大的优点还在于它支持即插即用,并支持热插拔。
               (10)IEEE-1394。IEEE-1394是高速串行外总线,近几年得到广泛应用。IEEE-1394也支持外设热插拔,可为外设提供电源,省去了外设自带的电源,能连接多个不同设备,支持同步和异步数据传输。IEEE-1394由6条信号线组成,其中两条用于传送数据,两条传送控制信号,另外两条传送8~40V容量为1500mA的电源,IEEE-1394总线理论上可接63个设备。IEEE-1394的传送速率从400MB/s、800MB/s、1600MB/s直到3.2GB/s。
               (11)IEEE-488总线。IEEE-488是并行总线接口标准。微计算机、数字电压表、数码显示器等设备及其他仪器仪表均可用IEEE-488总线连接装配,它按照位并行、字节串行双向异步方式传输信号,连接方式为总线方式,仪器设备不需中介单元直接并联于总线上。总线上最多可连接15台设备。最大传输距离为20m,信号传输速度一般为500Kb/s,最大传输速度为1MB/s。
 
       AR
        (1)AR的定义。增强现实技术(Augmented Reality,AR),是一种实时地计算摄影机影像的位置及角度并加上相应图像、视频、3D模型的技术,这种技术的目标是在屏幕上把虚拟世界套在现实世界并进行互动。这种技术1990年提出。随着随身电子产品CPU运算能力的提升,预期增强现实的用途将会越来越广。
        (2)AR的特点。
        ①真实世界和虚拟世界的信息集成;
        ②具有实时交互性;
        ③是在三维尺度空间中增添定位虚拟物体。
        (3)AR的营销价值。
        ①虚实结合,震撼体验。借助AR的虚实交互体验,增强产品发布会的趣味性和互动性。另外借助AR技术,可以展示模拟现实条件无法表现的细节和创意,使消费者更直观形象地感知产品,提升对企业品牌形象的理解,尤其适用于工艺复杂、技术含量高、价值相对较高的产品。
        ②体验营销。AR技术实现品牌和消费者零距离接触,在游戏或互动中潜移默化地传达产品内容、活动及促销信息,加深消费者对品牌的认可和了解。AR技术借助手机摄像头可以生动地再现产品使用场景,增强用户的购物体验,解决电子商务当下无法试用、试穿的瓶颈,给我们生活带来极大地便利和乐趣。
        ③与微博、SNS等社交媒体整合。利用AR技术与微博、SNS等社交媒体的融合打通,实现从体验营销到自营销,最终形成消费者对产品和品牌的信任和钟爱,满足了消费者购买咨询、体验和分享的需求,促成消费者形成良好的口碑并促进购买。
 
       DM
        DM(Delta Modulation)即增量调制,又称ΔM调制,是最简单的有损预测编码方法,早期在数字电话中被采用,是一种最简单的差值脉冲编码。实际的采样信号与预测的采样信号的差的极性若为正,则用1表示,反之则用0表示。由于DM编码只用1位对声音信号进行编码,所以DM系统又称1位系统。
 
       监控
        主要包括故障监控和性能、流量、负载等状态监控,这些监控关系到集群的健康运行及潜在问题的及时发现与干预。
        (1)服务故障、状态监控:主要是对服务器自身、上层应用、关联服务数据交互监控;例如针对前端Web Server,就可以有很多种类型的监控,包括应用端口状态监控,便于及时发现服务器或应用本身是否崩溃、通过ICMP包探测服务器健康状态,更上层可能还包括应用各频道业务的监控,这些只是一部分,还有多种监控方式,依应用特点而定。还有一些问题需解决,如集群过大,如何高性能地进行监控也是一个现实问题。
        (2)集群状态类的监控或统计,为合理管理调优集群提供数据参考,包括服务瓶颈、性能问题、异常流量、攻击等问题。
 
       模拟视频
        模拟视频(Analog Video)是一种传输图像和声音的连续的变动电信号。电视传播的信号是模拟信号。电视信号记录的是连续的图像或视像以及伴音(声音)信号。电视信号通过光栅扫描的方法显示在荧光屏(屏幕)上,扫描从荧光屏的顶部开始,一行一行地向下扫描,直至荧光屏的最底部,然后返回到顶部,重新开始扫描。这个过程产生的一个有序的图像信号的集合,组成了电视图像中的一幅图像,称为一帧,连续不断的图像序列就形成了动态视频图像。水平扫描线所能分辨出的点数称为水平分辨率,一帧中垂直扫描的行数称为垂直分辨率。一般来说,点越小,线越细,分辨率越高。每秒钟所扫描的帧数称作帧频,一般在每秒25帧时人眼就不会感觉到闪烁。彩色电视系统采用相加混色,使用RGB作为三基色进行配色,产生R、G、B三个输出信号。RGB信号可以分别传输,也可以组合起来传输。根据亮色度原理,任何彩色信号都可以分解为亮度和色度。
        世界上现行的彩色电视制式主要有NTSC制、PAL制和SECAM制3种。美国、加拿大、日本、韩国、菲律宾、中国台湾等国家和地区采用NTSC制式;中国(含香港地区)、德国、英国、新西兰等国家采用PAL制式;法国、东欧、中东一带采用SECAM制式。
 
       视频
        视频是动态的画面序列,这些画面以超过每秒24帧的速度播放,便可以使观察者产生平滑、连续的视觉效果。视频类似于我们熟知的电影和电视,有声有色。电影采用了每秒24幅画面的播放速度,电视采用了每秒25幅或30幅画面的播放速度。视频图像可来自于录像带、影碟、电视、摄像机等,这些模拟视频信号可通过视频采集卡转换成数字视频信号,以便计算机进行处理和存储。
 
       数字视频
        视频与动画一样,是由一幅幅帧序列组成的,这些帧以一定的速率播放,使观看者得到连续运动的感觉。数字视频(Digital Video, DV)是定义压缩图像和声音数据记录及回放过程的标准。
        1)数字视频标准
        为了在PAL、NTSC和SECAM电视制式之间确定共同的数字化参数,国家无线电咨询委员会(CCIR)制定了广播级质量的数字电视编码标准,称为CCTR 601标准。
        2)视频压缩编码
        在视频压缩中常用到以下一些基本概念。
        ①有损压缩和无损压缩。
        在视频压缩中的有损(Lossy)和无损(Lossless)的概念与静态图像中基本类似。无损压缩,即压缩前和解压缩后的数据完全一致。
        ②帧内压缩和帧间压缩。
        帧内压缩也称为空间压缩,由于帧内压缩时各帧之间没有相互关系,所以压缩后的视频数据仍可以以帧为单位进行编码,但帧内压缩一般压缩率不高。帧间压缩也称为时间压缩,帧差值算法是一种典型的时间压缩法,通过比较邻帧之间的差异,仅记录差值,这样可以大大减少数据量。
        ③对称编码和不对称编码。
        对称性(symmetric)是压缩编码的一个关键特征。对称意味着压缩和解压缩占用相同的计算处理能力和时间,对称算法适合于实时压缩和传送视频,例如视频会议应用就以采用对称的压缩编码算法为好。而在电子出版和其他多媒体应用中,一般是把视频压缩预先处理好,而后再播放,因此可以采用不对称(asymmetric)编码。不对称或非对称意味着压缩时需要花费大量的处理能力和时间,而解压缩时则能较好地实时回放,即以不同的速度进行压缩和解压缩。一般来说,压缩一段视频的时间比回放(解压缩)该视频的时间要多得多。例如,压缩一段3分钟的视频片段可能需要十多分钟的时间,而该片段实时回放时间只有3分钟。
        目前有多种视频压缩编码方法,但其中最有代表性的是MPEG数字视频格式和AVI数字视频格式。
 
       温度
        计算机机房室内温度要适当并维持在稳定状态,温度过高或过低都会影响计算机系统的正常工作。如果工作环境温度过高,特别是在南方气候炎热的夏天,很容易造成系统内部元器件的温度过高,轻者计算机系统工作不正常、死机,重者将烧毁部件。如果工作环境温度过低,过低的室温会引起凝聚和结露现象,从而引起器件生锈,温度过低还会使绝缘材料变硬、变脆。
        机房的温度应保持在15℃~35℃,安装空调来调节温度是解决此问题的最佳办法。对于没有条件安装空调的单位来说,假如机器已超频的话,在炎热的季节就应该把频率降下来了。其次要注意机房的通风,上机时尽量开窗开门,并借助于电风扇进行通风。机房室内布局要合理,各个设备之间不应该靠得太挤,保持一定的距离以保证正常散热,并且尽量为CPU选用合格的功能强的风扇。
 
       信息收集
        信息收集(Information Gathering)是指通过各种方式获取所需要的信息。信息收集是信息处理的基础。信息可以分为原始信息和加工信息两大类,原始信息是指未经加工的信息,加工信息则是对原始信息经过加工、分析、改编和重组而形成的具有新形式、新内容的信息。
        信息收集分为信息识别、信息采集和信息表达三个阶段。
        ①信息识别。对信息进行识别,获取有用的信息。信息识别可以采用直接观察、比较和间接识别等方式。
        ②信息采集。对识别后的信息根据不同的需求运用不同的采集方法进行信息采集。
        ③信息表达。信息采集后,可以采用文字/符号、数字/编码、声音/图像对采集到的信息进行表达。
 
       硬件
        硬件是计算机物理设备的总称,也称为硬件设备,通常是电子的、机械的、磁性的或光的元器件或装置,一般分为中央处理器、存储器和输入、输出设备。
 
       智能家居
        这方面的应用更加贴近人们的生活,这是关系到人们生活起居、与生命安全息息相关的应用,我们可以通过智能家居的物联网络,进行室内到室外的电控、声控、感应控制、健康预警、危险预警等,比如声控电灯、窗帘按时间自动挂起、感应器感应到煤气泄漏、空气污染指数过高、室内的光线被家具遮挡严重、室内家居摆放设计、马桶漏水、电量煤气不足报警、车库检测、室外摄像检测、未来天气预测、提醒带雨伞、生活备忘录电子智能提醒等多方面的功能应用。
        智能家具物联网如下图所示。
        
        智能家具物联网
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第2题    在手机中做本题