架构 1. 什么是架构？ 关于架构这个概念很难给出一个明确的定义，也没有一个标准的定义。 硬是要给一个概述，我认为架构就是对系统中的实体以及实体之间的关系所进行的抽象描述。 架构始于建筑，是因为人类发展（原始人自给自足住在树上，也就不需要架构），分工协作的需要，将目标系统按某个原则进行切分，切分的原则，是要便于不同的角色进行并行工作。 2. 为什么需要架构？ 有系统的地方就需要架构，大到航空飞机，小到一个电商系统里面的一个功能组件都需要设计和架构。 我很喜欢《系统架构：复杂系统的产品设计与开发》里面的一句话：结构良好的创造活动要优于毫无结构的创造活动。 与之相对应的，现在很多敏捷思想提倡 no design，只要 work 就好。期待好的架构可以在迭代中自然涌现。这个想法有点太理想化了，在现实中，只要能 work 的代码，工程师是很少有动力去重构和优化的。 3. 架构师的职责 作为架构师，我们最重要的价值应该是“化繁为简”。但凡让事情变得更复杂，让系统变得更晦涩难懂的架构都是值得商榷的。 架构师的工作就是要努力训练自己的思维，用它去理解复杂的系统，通过合理的分解和抽象，使哪些系统不再那么难懂。我们应该努力构建易懂的架构，使得在系统上工作的其他人员（例如设计者、实现者、操作员等）可以较为容易地理解这个系统。 软件架构 软件架构是一个系统的草图。软件架构描述的对象是直接构成系统的抽象组件。各个组件之间的连接则明确和相对细致地描述组件之间的通信。在实现阶段，这些抽象组件被细化为实际的组件，比如具体某个类或者对象。在面向对象领域中，组件之间的连接通常用接口来实现。 软件架构为软件系统提供了一个结构、行为和属性的高级抽象，由构件的描述、构件的相互作用、指导构件集成的模式以及这些模式的约束组成。软件架构不仅显示了软件需求和软件结构之间的对应关系，而且指定了整个软件系统的组织和拓扑结构，提供了一些设计决策的基本原理。 软件架构的核心价值应该只围绕一个核心命题：控制复杂性。他并不意味着某个特定的分层结构，某个特定的方法论（贫血、DDD 等）。 软件架构分类 在介绍应用架构之前，我们先来看一下软件架构的分类。 随着互联网的发展，现在的系统要支撑数亿人同时在线购物、通信、娱乐的需要，相应的软件体系结构也变得越来越复杂。软件架构的含义也变得更加宽泛，我们不能简单地用一个软件架构来指代所有的软件架构工作。按照我个人理解，我将软件架构划分为： 业务架构：由业务架构师负责，也可以称为业务领域专家、行业专家。业务架构属于顶层设计，其对业务的定义和划分会影响组织结构和技术架构。例如，阿里巴巴在没有中台部门之前，每个业务部门的技术架构都是烟囱式的，淘宝、天猫、飞猪、1688 等各有一套体系结构。而后，成立了共享平台事业部，打通了账号、商品、订单等体系，让商业基础实施的复用成为可能。 应用架构：由应用架构师负责，他需要根据业务场景的需要，设计应用的层次结构，制定应用规范、定义接口和数据交互协议等。并尽量将应用的复杂度控制在一个可以接受的水平，从而在快速的支撑业务发展的同时，在保证系统的可用性和可维护性的同时，确保应用满足非功能属性要求（性能、安全、稳定性等）。 分布式系统架构：分布式系统基本是稍具规模业务的必选项。它需要解决服务器负载，分布式服务的注册和发现，消息系统，缓存系统，分布式数据库等问题，同时架构师要在 CAP（Consistency，Availability，Partition tolerance）之间进行权衡。 数据架构：对于规模大一些的公司，数据治理是一个很重要的课题。如何对数据收集、数据处理提供统一的服务和标准，是数据架构需要关注的问题。其目的就是统一数据定义规范，标准化数据表达，形成有效易维护的数据资产，搭建统一的大数据处理平台，形成数据使用闭环。 物理架构：物理架构关注软件元件是如何放到硬件上的，包括机房搭建、网络拓扑结构，网络分流器、代理服务器、Web 服务器、应用服务器、报表服务器、整合服务器、存储服务器和主机等。 运维架构：负责运维系统的规划、选型、部署上线，建立规范化的运维体系。 典型应用架构 1. 分层架构 分层是一种常见的根据系统中的角色（职责拆分）和组织代码单元的常规实践。常见的分层结构如下图所示： 2. CQRS CQS(Command Query Separation，命令查询分离)，最早来自于 Betrand Meyer（Eiffel 语言之父，OCP 提出者）提出的概念。其基本思想在于，任何一个对象的方法可以分为两大类： 命令(Command): 不返回任何结果(void)，但会改变对象的状态。 查询(Query): 返回结果，但是不会改变对象的状态，对系统没有副作用。 3. 六边形架构 六边形架构是 Alistair Cockburn 在 2005 年提出，解决了传统的分层架构所带来的问题，实际上它也是一种分层架构，只不过不是上下，而是变成了内部和外部（如下图所示）。 六边形架构又称为端口-适配器架构，这个名字更容器理解。六边形架构将系统分为内部（内部六边形）和外部，内部代表了应用的业务逻辑，外部代表应用的驱动逻辑、基础设施或其他应用。 适配器分为两种类型（如下图所示），左侧代表 UI 的适配器被称为主动适配器（Driving Adapters），因为是它们发起了对应用的一些操作。而右侧表示和后端工具链接的适配器，被称为被动适配器（Driven Adapters），因为它们只会对主适配器的操作作出响应。 4. 洋葱圈架构 洋葱架构与六边形架构有着相同的思路，它们都通过编写适配器代码将应用核心从对基础设施的关注中解放出来，避免基础设施代码渗透到应用核心之中。这样应用使用的工具和传达机制都可以轻松地替换，可以一定程度地避免技术、工具或者供应商锁定。 不同的是洋葱架构还告诉我们，企业应用中存在着不止两个层次，它在业务逻辑中加入了一些在领域驱动设计的过程中被识别出来的层次（Application，Domain Service，Domain model，Infrastructure 等）。 另外，它还有着脱离真实基础设施和传达机制应用仍然可以运行的便利，这样可以使用 mock 代替它们方便测试。 在洋葱架构中，明确规定了依赖的方向： 外层依赖内层 内层对外层无感知 COLA 应用架构 COLA 架构是我团队自主研发的应用架构，目前已经开源。在 COLA 的设计中，我们充分汲取了经典架构的优秀思想。除此之外，我们补充了规范设计和扩展设计，并且使用 Archetype 的方式，将架构固化下来，以便可以快速的在开发中使用。 COLA 开源地址：https://github.com/alibaba/COLA 1. 分层设计 COLA 的分层是一种改良了的三层架构。主要是将传统的业务逻辑层拆分成应用层、领域层和基础实施层。如下图所示，左边是传统的分层架构，右边是 COLA 的分层架构。 其每一层的作用范围和含义如下： 1）展现层（Presentation Layer） 负责以 Rest 的格式接受 Web 请求，然后将请求路由给 Application 层执行，并返回视图模型（View Model），其载体通常是 DTO（Data Transfer Object）。 2）应用层（Application Layer） 主要负责获取输入，组装上下文，做输入校验，调用领域层做业务处理，如果需要的话，发送消息通知。当然，层次是开放的，若有需要，应用层也可以直接访问基础实施层。 3）领域层（Domain Layer） 主要是封装了核心业务逻辑，并通过领域服务（Domain Service）和领域对象（Entities）的函数对外部提供业务逻辑的计算和处理. 4）基础实施层（Infrastructure…

1 产品简介 创龙科技SOM-TL335x-S是一款基于TI Sitara系列AM3352/AM3354/AM3359 ARM Cortex-A8高性能低功耗处理器设计的低成本工业级核心板，通过邮票孔连接方式引出千兆网口、LCD、GPMC等接口。核心板经过专业的PCB Layout和高低温测试验证，稳定可靠，可满足各种工业应用环境。 用户使用核心板进行二次开发时，仅需专注上层运用，降低了开发难度和时间成本，可快速进行产品方案评估与技术预研。 （SOM-TL335x-S核心板视频简介） 2 应用领域 3 软硬件参数 硬件框图 硬件参数 软件参数 4 开发资料 （1） 提供核心板引脚定义、可编辑底板原理图*、可编辑底板PCB*、芯片Datasheet，缩短硬件设计周期； （2） 提供系统烧写镜像*、内核驱动源码*、文件系统源码*，以及丰富的Demo程序； （3） 提供完整的平台开发包、入门教程，节省软件整理时间，上手容易。 开发案例主要包括：  Linux应用开发案例 Linux-RT应用开发案例 Qt开发案例 EtherCAT开发案例 备注：*标资料为购买后提供。 可点击下方链接或扫码二维码获取产品资料 http://site.tronlong.com/pfdownload 5 电气特性 工作环境 功耗测试 备注：功耗基于TL335x-EVM-S评估板测得。功耗测试数据与具体应用场景有关，测试数据仅供参考。 状态1：系统启动，评估板不接入外接模块，不执行额外应用程序。 状态2：系统启动，评估板不接入外接模块，运行DDR压力读写测试程序，ARM Cortex-A8核心的资源使用率约为100%。 6 快速评估 配套评估板为TL335x-EVM-S。 TL335x-EVM-S评估板视频简介） 详细介绍请点击下方链接： http://www.tronlong.com/Product/show/180.html 7 产品购买 购买链接：https://tronlong.taobao.com 8 学习与交流 AM335x交流群：373129850、487528186 【活动预告】： 创龙年终狂欢季，   更多方案，欢迎与Tronlong联系： 销售邮箱：sales@tronlong.com 技术邮箱：support@tronlong.com 创龙总机：020-8998-6280 技术热线：020-3893-9734 创龙官网：www.tronlong.com 技术论坛：www.51ele.net 官方商城： 创龙官网 创龙微信公众号 【长按识别二维码关注我们】 期待您的 分享 点赞 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

日前，第三届数字中国建设峰会在福州开幕。作为每年国内规模最大的专业数字化成果展示窗口，本次数字中国建设峰会的展区迎来了200余家展商，而5天的展示更吸引了超过10万名观众前来参观。与车展或其他消费类产品展会不同，数字中国建设峰会的展示内容主要面向国内政企业务领域。而此次峰会之所以能够吸引如此多观众的目光，则是因为近几年发生在支付、购物、政府业务、教育和医疗等方面的众多数字化转变已经切实的改善了民众的生活方式，因此对于中国的数字化未来，大众也就有着更多期待。 华为是国内顶尖的ICT技术解决方案供应商之一，伴随近几年在智慧城市等行业领域的大展拳脚，很多与民生密切相关的方案也遍地开花。而除了智慧政府、智慧交通、智慧教育等与普通民众有密切接触的行业类解决方案之外，智慧健康更是华为行业化、场景化方案体系的重要组成部分。在华为智慧健康展区，IdeaHub多学科协同会诊展示，成为本次展会大家关注的热点。 百姓看病，有点难 国内的医疗体系建设与改革已经持续了数十年，但伴随百姓对自身健康的重视以及医疗需求的增长，百姓看病难的问题依旧没有得到彻底的解决。为了进一步提升医疗系统的效率，近年来，政府正在大力推行分级诊疗制度，让百姓可以小病不出乡、大病少出县。同时，政府在城市中积极推行社区医疗制度，让居民可以就近解决很多小病和慢性病的日常诊疗。这些制度在事实上 促进了患者的分流，减轻了大医院的接诊压力 ，让不同需求的病患都能获得相应的救治。但分级诊疗在实际执行中，很多患者因为缺乏对自身病情和相关医疗知识的了解，总希望得到大医院相对更高级、更全面的医疗服务，从而减少贻误治疗机会的情况发生。而这也让分级诊疗策略在执行中很难得到100%的效率发挥，村镇和社区医院依旧门可罗雀，大医院依旧一号难求。 在制度设计已经趋近完美，医疗资源总供给短期内又无法快速增长的前提下，如何破解这一民生难题？其实方案早已有之。通过部署远程医疗方案进行远程协同会诊，基层医院也能够获得大医院在诊疗技术和资源上的协助，帮助实现分流，但这一体系在运作过程中受到技术、体验和部署方式等诸多因素的限制，一直未能“火力全开”，也就间接导致了分级诊疗体系未能全效运作。 所以，构建医生体验更好、门槛更低、协作更方便的方案也就成为了全国各级医疗单位效率提升的关键，百姓的看病难问题也就能够获得一定程度上的缓解。华为与合作伙伴联手打造的IdeaHub多学科协同会诊联合解决方案应运而生，基于良好的互通体验与应用便捷性，华为IdeaHub企业智慧屏被业内亲切的称为“慧医宝”。 无感互动、5G加持、AI辅助， 让远程会诊沟通协作更轻松 华为IdeaHub多学科协同会诊联合解决方案将华为IdeaHub和艾迪普MR(混合现实)技术、东华医为AI辅助PACS系统、心医国际多科室多功能智能云平台等生态伙伴系统紧密的融合为一体，结合华为云、5G与AI技术，以科技赋能智慧医疗，方案可直接部署在高可靠的华为云上，医院只需购置华为IdeaHub即可与手机、Pad等其他移动终端通过网络联接，让分布在不同城市、不同院区的医生通过网络、借助云端或本地的计算与AI能力进行高效协作，随时随地进行协同会诊，大幅提升诊疗效率。 作为方案中的音画主体，华为IdeaHub “慧医宝”所带来的超大显示面积和超高分辨率能够让医生和专家获得更清晰的视野，让CT、X光等信息得到精确、清晰的展示，不漏过任何细小的病灶，方便协同过程中的各个参与者做出准确判断。另一方面，华为IdeaHub自带的多点触控、隔空手势以及手写笔操作、鼠标等控制操作可以让医生用自己最熟悉的方式来操作和展示自己的观点。交互手段的多样化也能有效的降低协同中不同参与者对技术的学习门槛，使这套系统成为医生方便用、爱用的解决方案。 借助华为IdeaHub多学科协同会诊解决方案，医生可以在远程问诊、远程手术、手术示教、医疗培训、远程查房、远程探视、救护车等平台的远程急救指导等众多应用场景中完成协作，进而在更多流程中实现医疗服务能力与水平的整体提升。 当然，任何与“远程”、“协同”相关的方案，通讯能力自然不可不谈，而作为新基建技术的倡导者，华为IdeaHub多学科协同会诊方案，可直接通过外置CPE模组与高速率、高可靠的5G网络实现数据交换，而这也极大的节省了专线网络部署的成本、难度和时间。 懂行的人，从来都更接地气 无论是华为IdeaHub“慧医宝”所提供的无感交互方式，还是华为多学科协同会诊联合方案所提供的多重功能，亦或是5G通讯和AI辅助诊疗在方案中扮演的锦上添花角色，在远程医疗这个已经持续十几年的话题之下，华为及合作伙伴都找到了问题并提出了解决方案。虽然这些解决方法中的每一种都不需要天马行空的创意且早已有人提出过类似的设想，但能将多种创新实现并集成在一起统一交付给用户，这本身就是能力上的创新。 之所以能够将协同会诊这个“老生常谈”的议题做出彩，华为靠绝不仅是一块先进的大屏或其他ICT技术， 华为所依靠的是懂行战略下与生态伙伴的联合创新 【IT葡萄皮】（公众号：itopics）由资深媒体人张垞运营。从业十二年的深度观察，只为一篇不吐不快的科技评论。 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

半导体三极管中参与导电的有两种极性的载流子，所以也称为双极型三极管。本文将介绍另一种三极管，这种三极管只有一种载流子参与导电，所以也称为单极型三极管，因为这种管子是利用电场效应控制电流的，所以也叫场效应三极管（FET），简称场效应管。 场效应管可以分成两大类，一类是结型场效应管（JFET），另一类是绝缘栅场效应管（MOSFET）。 即使搜索“结型场效应管”，出来的也只有几种，你是不是怀疑结型场效应管已经被人类抛弃了的感觉，没错，JFET相对来说是比较少使用的。 下面我们就跳过JFET，来点实际的，还是直接分享绝缘栅场效应管的相关基础知识吧。 绝缘栅场效应管中文全称是金属-氧化物半导体场效应晶体管，由于这种场效应管的栅极被绝缘层隔离，所以又叫绝缘栅场效应管，英文简称是MOSFET，一般也简称为MOS管。 MOSFET的输入电阻很高，高达109Ω以上，从导电沟道来分，可以分为N沟道和P沟道两种，无论是N沟道还是P沟道，又可以分为增强型和耗尽型。 N沟道的MOS管通常也简称为NMOS，P沟道的MOS管简称为PMOS。 ▲ MOS管种类 MOS管共有3个脚，栅极G，漏极D，源极S，通常情况下，MOS管的衬底是跟S极在管子内部是连接在一起的，而且，MOS管的D极和S极之间一般会有一个寄生二极管，所以，你见到的MOS管的符号通常是画成下面这样的。 ▲ MOS管符号通常是画成这样的 仔细观察的朋友可以发现，无论是N沟道还是P沟道，寄生二极管的方向总是跟箭头的方向是一致的。 其实在一般使用中，更多是使用N沟道增强型或者P沟道增强型MOS管，耗尽型的管子是比较少使用到的。 那么，如何使用MOS管做电子开关？比如用来驱动LED？ 先来两个图。 ▲ MOS管做电子开关的简单应用 一般认为MOS管导通是不需要电流，只要UGS提供一定的电压就可以导通了。 对于N沟道增强型的MOS管，当UGS大于一定值时就会导通，这里所说的“一定值”是指开启电压UGS(th)，N沟道增强型UGS(th)一般是2~4V之间。 对于P沟道增强型的MOS管，当UGS小于一定值时就会导通，P沟道增强型UGS(th)一般是-2~-4V之间。 如果UGS达不到相应的电压值，MOS就无法导通，所以说MOS管是电压控制型元件。 可能会有朋友问，电路图中的电阻Rgs有什么作用？ 是这样的，在MOS管内部结构里，G极与D极、S极实际上是有一层绝缘层二氧化硅进行隔离的，这就相当于存在一个电容器。 这些寄生电容是无法避免的，电容的大小由MOS管的结构、材料、所加的电压决定。 如果上面的电路图没有电阻Rgs的，电路将会变成怎样呢，下面以图1为例，做个小实验。 没有电阻Rgs时，在G极接上5V控制信号，相当于给寄生电容Cgs进行充电，即使撤去G极上的控制电压，G极上也有电容的电压存在，所以MOS仍然是导通的。 当有G、S两极有电阻Rgs时，当G极撤去5V信号，电阻Rgs可以把寄生电容Cgs上的电压进行释放，所以MOS就截止了。 所以，上面电路加入电阻Rgs，可以对电容的电压进行及时的释放，这样有利于提高电路的可靠性，可以避免G极没有控制信号时误动作。 MOS管具有输入阻抗高、开关速度快、热稳定性好、电压控制电流等特性，在电路中，可以用作放大器、电子开关等用途。 -END- 来源 | 电子电路 | 整理文章为传播相关技术，版权归原作者所有 |  | 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

CAN（Controller Area Network）即控制器局域网，是一种能够实现分布式实时控制的串行通信网络。 想到CAN就要想到德国的Bosch公司，因为CAN就是这个公司开发的（和Intel） CAN有很多优秀的特点，使得它能够被广泛的应用。 比如： 传输速度最高到1Mbps，通信距离最远到10km，无损位仲裁机制，多主结构。 近些年来，CAN控制器价格越来越低，很多MCU也集成了CAN控制器。现在每一辆汽车上都装有CAN总线。 一个典型的CAN应用场景： CAN总线标准 CAN总线标准只规定了物理层和数据链路层，需要用户自定义应用层。不同的CAN标准仅物理层不同。 CAN收发器负责逻辑电平和物理信号之间的转换。 将逻辑信号转换成物理信号（差分电平），或者将物理信号转换成逻辑电平。 CAN标准有两个，即IOS11898和IOS11519，两者差分电平特性不同。 高低电平幅度低，对应的传输速度快； *双绞线共模消除干扰，是因为电平同时变化，电压差不变。 物理层 CAN有三种接口器件 多个节点连接，只要有一个为低电平，总线就为低电平，只有所有节点输出高电平时，才为高电平。所谓”线与”。 CAN总线有5个连续相同位后，就插入一个相反位，产生跳变沿，用于同步。从而消除累积误差。 和485、232一样，CAN的传输速度与距离成反比。 CAN总线，终端电阻的接法： 为什么是120Ω，因为电缆的特性阻抗为120Ω，为了模拟无限远的传输线 数据链路层 CAN总线传输的是CAN帧，CAN的通信帧分成五种，分别为数据帧、远程帧、错误帧、过载帧和帧间隔。 数据帧用来节点之间收发数据，是使用最多的帧类型；远程帧用来接收节点向发送节点接收数据；错误帧是某节点发现帧错误时用来向其他节点通知的帧；过载帧是接收节点用来向发送节点告知自身接收能力的帧；用于将数据帧、远程帧与前面帧隔离的帧。 数据帧根据仲裁段长度不同分为标准帧（2.0A）和扩展帧（2.0B） 帧起始 帧起始由一个显性位（低电平）组成，发送节点发送帧起始，其他节点同步于帧起始； 帧结束由7个隐形位（高电平）组成。 仲裁段 CAN总线是如何解决多点竞争的问题？ 由仲裁段给出答案。 CAN总线控制器在发送数据的同时监控总线电平，如果电平不同，则停止发送并做其他处理。如果该位位于仲裁段，则退出总线竞争；如果位于其他段，则产生错误事件。 帧ID越小，优先级越高。由于数据帧的RTR位为显性电平，远程帧为隐性电平，所以帧格式和帧ID相同的情况下，数据帧优先于远程帧；由于标准帧的IDE位为显性电平，扩展帧的IDE位为隐形电平，对于前11位ID相同的标准帧和扩展帧，标准帧优先级比扩展帧高。 控制段 共6位，标准帧的控制段由扩展帧标志位IDE、保留位r0和数据长度代码DLC组成；扩展帧控制段则由IDE、r1、r0和DLC组成。 数据段 为0-8字节，短帧结构，实时性好，适合汽车和工控领域； CRC段 CRC校验段由15位CRC值和CRC界定符组成。 ACK段 当接收节点接收到的帧起始到CRC段都没错误时，它将在ACK段发送一个显性电平，发送节点发送隐性电平，线与结果为显性电平。 远程帧 远程帧分为6个段，也分为标准帧和扩展帧，且RTR位为1（隐性电平） CAN是可靠性很高的总线，但是它也有五种错误。 CRC错误：发送与接收的CRC值不同发生该错误； 格式错误：帧格式不合法发生该错误； 应答错误：发送节点在ACK阶段没有收到应答信息发生该错误； 位发送错误：发送节点在发送信息时发现总线电平与发送电平不符发生该错误； 位填充错误：通信线缆上违反通信规则时发生该错误。 当发生这五种错误之一时，发送节点或接受节点将发送错误帧 为防止某些节点自身出错而一直发送错误帧，干扰其他节点通信，CAN协议规定了节点的3种状态及行为 过载帧 当某节点没有做好接收的”准备”时，将发送过载帧，以通知发送节点。 帧间隔 用来隔离数据帧、远程帧与他们前面的帧，错误帧和过载帧前面不加帧间隔。 构建CAN节点 构建节点，实现相应控制，由底向上分为四个部分：CAN节点电路、CAN控制器驱动、CAN应用层协议、CAN节点应用程序。 虽然不同节点完成的功能不同，但是都有相同的硬件和软件结构。   CAN收发器和控制器分别对应CAN的物理层和数据链路层，完成CAN报文的收发；功能电路，完成特定的功能，如信号采集或控制外设等；主控制器与应用软件按照CAN报文格式解析报文，完成相应控制。 CAN硬件驱动是运行在主控制器（如P89V51）上的程序，它主要完成以下工作：基于寄存器的操作，初始化CAN控制器、发送CAN报文、接收CAN报文； 如果直接使用CAN硬件驱动，当更换控制器时，需要修改上层应用程序，移植性差。在应用层和硬件驱动层加入虚拟驱动层，能够屏蔽不同CAN控制器的差异。 一个CAN节点除了完成通信的功能，还包括一些特定的硬件功能电路，功能电路驱动向下直接控制功能电路，向上为应用层提供控制功能电路函数接口。特定功能包括信号采集、人机显示等。 CAN收发器是实现CAN控制器逻辑电平与CAN总线上差分电平的互换。实现CAN收发器的方案有两种，一是使用CAN收发IC（需要加电源隔离和电气隔离），另一种是使用CAN隔离收发模块。推荐使用第二种。 CAN控制器是CAN的核心元件，它实现了CAN协议中数据链路层的全部功能，能够自动完成CAN协议的解析。CAN控制器一般有两种，一种是控制器IC（SJA1000），另一种是集成CAN控制器的MCU（LPC11C00）。 MCU负责实现对功能电路和CAN控制器的控制：在节点启动时，初始化CAN控制器参数；通过CAN控制器读取和发送CAN帧；在CAN控制器发生中断时，处理CAN控制器的中断异常；根据接收到的数据输出控制信号；   接口管理逻辑：解释MCU指令，寻址CAN控制器中的各功能模块的寄存器单元，向主控制器提供中断信息和状态信息。 发送缓冲区和接收缓冲区能够存储CAN总线网络上的完整信息。 验收滤波是将存储的验证码与CAN报文识别码进行比较，跟验证码匹配的CAN帧才会存储到接收缓冲区。 CAN内核实现了数据链路的全部协议。 CAN协议应用层概述 CAN总线只提供可靠的传输服务，所以节点接收报文时，要通过应用层协议来判断是谁发来的数据、数据代表了什么含义。常见的CAN应用层协议有：CANOpen、DeviceNet、J1939、iCAN等。 CAN应用层协议驱动是运行在主控制器（如P89V51）上的程序，它按照应用层协议来对CAN报文进行定义、完成CAN报文的解析与拼装。例如，我们将帧ID用来表示节点地址，当接收到的帧ID与自身节点ID不通过时，就直接丢弃，否则交给上层处理；发送时，将帧ID设置为接收节点的地址。 CAN收发器 SJA1000的输出模式有很多，使用最多的是正常输出模式，输入模式通常不选择比较器模式，可以增大通信距离，并且减少休眠下的电流。 收发器按照通信速度分为高速CAN收发器和容错CAN收发器。 同一网络中要使用相同的CAN收发器。 CAN连接线上会有很多干扰信号，需要在硬件上添加滤波器和抗干扰电路   也可以使用CAN隔离收发器（集成滤波器和抗干扰电路）。 CAN控制器与MCU的连接方式 SJA1000可被视为外扩RAM，地址宽度8位，最多支持256个寄存器 #define REG_BASE_ADDR 0xA000 // 寄存器基址unsigned char *SJA_CS_Point = (unsigned char *) REG_BASE_ADDR ;// 写SJA1000寄存器void WriteSJAReg(unsigned char RegAddr, unsigned char Value) {*(SJA_CS_Point + RegAddr) = Value;return;}// 读SJA1000寄存器unsigned char ReadSJAReg(unsigned char RegAddr) { return (*(SJA_CS_Point + RegAddr));}…

kW和kVA的区别 kW是有功功率的单位；kVA是视在功率的单位。 视在功率包括了有功功率和无功功率，关系式为： 视在功率^2=有功功率^2+无功功率^2 为了简化的理解这个公式，现在引入功率因数(cosφ)的概念： 有功功率/视在功率=功率因数 即： 有功功率(kW)=视在功率(kVA)*cosφ 这个cosφ不是固定不变的，而是根据负荷的性质和负荷的大小来确定的；φ是电流和相应相电压的夹角，纯电阻负荷的时候夹角为0度，cosφ=1，这时视在功率等于有功功率。 纯电感负荷的电流相位超前电压相位90度，cosφ=0，这时的电路只有无功功率，无论视在功率多么的大，此时是不消耗有功的，即有功功率(kW)=0；纯电容性负荷的时候电流相位滞后电压相位90度，cosφ=0，同上。 所以kW与kVA之间的换算取决于功率因数cosφ的大小，-1≤cosφ≤1。 对于用电器，如电动机、电阻类器件等，一般标注其功耗，即有功功率kW；对于输出电的设备，比如变压器、电焊机、稳压电源、变频电源等，一般标注其容量，即视在功率kVA。 一张图告诉你kVA与kW的区别，不是太严谨，但是区分开两者是够了。 kW与kWh的区别 从物理角度简单来说，kW表示的是瞬间的电力，而kWh表示的是其对时间的积分，也就是某一期间内的电力总和。 简言之，kW也可称为电力，kWh也可称为电量。不过，这样说有些枯燥乏味，不易理解，因此下面用其他形式对这两个词语做一下大体比较。 就灯泡等照明器具而言，kW与亮度有关，kWh与电费有关。 对电暖气来说，kW与温暖程度和制暖强度有关，kWh与电费有关。 在电动汽车上，kW与加速能力有关，kWh与可续航距离有关。 涡轮发电机，kW与涡轮的大小有关，kWh与燃料的使用量有关。 蓄电池，kW与同时使用蓄电池的设备的数量有关，kWh与可使用的时间有关。 其实本质上就一句话：kW是电功率的单位，kWh是电能的单位。 什么意思？且听我慢慢道来。 01 从kW说电功率 电功率表示电流做功的快慢，即产生或消耗电能的快慢，单位为瓦特(W)。 发电机的功率是它产生电能的速率，装机容量就是该系统实际安装的发电机组额定有功功率之和。而在用电端，家用电器的电功率指的是它消耗电能的速率，比如100W的灯泡比60W的灯泡功率大，亮度也更亮。 02 从kWh说电能 电能是表示电流做功多少的物理量。能量的国际标准单位是焦耳(J)，不过在电力系统中常用kWh、MWh表示。1kWh就是功率为1kW的设备在1小时内产生或消耗的电能。 电厂的发电量为实际运行功率与运行小时数的乘积，而在说到用电量时我们常用“度”这个单位，1度=1kWh。 03 二者的联系与区别 两个单位都用来表征电能的生产与消耗过程，不过kW表征该过程的快慢，kWh表征该过程的电能总量。它们的关系就像速度和距离一样，都可以用来描述一段路程，但侧重点不同。 计算公式为：电能=电功率*时间，比如功率为1kW的电器工作5h，则用电量为1kW*5h=5kWh，即5度电。 -END- | 整理文章为传播相关技术，版权归原作者所有 | 免责声明：本文内容由21ic获得授权后发布，版权归原作者所有，本平台仅提供信息存储服务。文章仅代表作者个人观点，不代表本平台立场，如有问题，请联系我们，谢谢！

整理 | 付斌 公众号 | 嵌入式ARM 【整理自】中国电子报、Semi insights、ittbank、elecfans、乐创客，谢谢。 微控制器(MCU)，也就是我们所说的单片机，是今天电子产品的心脏，被广泛地应用到消费和工业电子产品中。小到体温计、无线充电器和智能手环，大到数控机床、机器人和汽车，都有MCU的身影。 MCU应用“定义权”在中国。不管从消费类的玩具、手机周边、家居家电，到工业类的电机控制、汽车电子、无线通讯，甚至物联网、人工智能，在中国都有大量的开发团队和配套的支持体系，以及广泛的消费群体和应用场景。这使得MCU产品及方案的“定义权”逐步移到中国来，而这是本土MCU厂商生存成长的天然土壤。 其次，中国有距离和服务理念方面的优势。本土的MCU厂商及其员工，已经习惯了“今日事今日毕”的高效的行事风格，堪比外卖订餐的便捷。这一点在全球其他电子行业市场是难以想象的。 国产MCU，市场份额和技术先进性，都无法和国外企业进行相比。国内来看，当前占据的主流市场还停留在8位MCU，占比50%。16/32位MCU占比分别为20%。这就意味着，国内MCU应用领域相对集中在低端电子产品，中高端电子产品市场还在外企手里。 按照位数来划分，MCU可分为4位、8位、16位、32位和64位微处理器，现在32位MCU已经成为主流，正在逐渐替代过去由8/16位MCU主导的应用和市场。若按照指令集架构(ISA)来划分，MCU类型包括8051、Arm、MIPS、RISC-V、POWER等微处理器。基于Arm Cortex-M系列内核IP的MCU已经成为32位MCU的市场主流，最近几年开源的RISC-V微处理器也开始流行起来，特别是在新兴的物联网领域。 Arm Cortex-M系列的横空出世，ST、NXP、TI和瑞萨等厂商的鼎力相助，MCU从早期的百家争鸣，转向了以Arm Cortex-M为主导的市场。以国内市场为例，根据IHS的数据显示，Arm内核的MCU在国内占领市场的份额约为15%，在Arm内核和生态的助推下，国内的MCU厂商也如雨后春笋般冒起，也成就了几家本土巨头，但是与国外相比，我们依旧存在较大差距。 相关数据显示，包括欧洲的ST、NXP、英飞凌（包括收购的Cypress)，美国的TI、Microchip和日本瑞萨在内的领先MCU厂商几乎统领了包括汽车电子和电机控制在内的高端市场。这些厂商在整个MCU市场的占有率也超过八成，而随着新应用的兴起，这个数字势必会继续上升。 据不完全统计，国内做MCU的厂商已经超过了一百家，而当中有不少是瞄着替换国外厂商目标挣一笔“快钱”而去的。这些企业的运营模式也是相当简单，看国外哪个厂商的MCU在国内卖得火、或者抓住国外厂商即将退市的产品，照着做一个管脚兼容的产品，以更低的价格去取代，这就造成了赛道拥挤、利润低下，把原本以拼设计为重点的芯片产业转变为以供应量和制造成本取胜的行业，这做法就限制了公司的成长，不利于整个行业的发展。 早年，国产MCU在ARM内核方向的一个重要发展分支是做欧美品牌的兼容替代。由于与被替代品的价格差较明显，Pin-to-Pin甚至是Register-to-Register替代方便，存量市场给初入者带来了业绩的快速成长。 随着进入者越来越多，替代产品质量良莠不齐，这门生意越来越不具有可持续性。不过我们也庆幸的看到像华大半导体这样有特色的MCU厂商开始自主定义和开发更有差异化更有竞争力的ARM MCU产品，这样的践行也给华大带来 了业务的飞速成长。 那么MCU的未来如何，国产又将如何。日前，兆易创新、中颖电子、国民技术接待了一些机构的调研。在调研中，他们对MCU的现状和未来做了一些回应，我们摘录如下，以飨读者，深入思考。 01 兆易创新如何看待MCU的未来 兆易创新首先指出，MCU今年确实增长非常快速,在兆易创新方面，公司到三季度的收入已经是超过去年全年的业绩了。整个全球看起来,也出现增长。从他们本身看来，MCU业务今年整体增长不仅仅来自某一个行业需求,在多个行业需求都比较明显,我们预测持续增长到明年是可以预期的。 在问到MCU三季度的景气状况时，兆易创新表示，目前看起来跟前几个季度没有太大差别。因为MCU产品Design in cycle比较长,所以目前看到第三季度往后,包括10月,在工业控制领域客户量产会越来越多,占的比例会越来越大。 兆易创新进一步指出，MCU产品早期相对偏消费类会多一些,之后更多的成长在工业控制这一块会越来越多。就工业控制业务来讲,大多数是逐渐起量的,起量的速度不像消费类,目前看从客户出货速度来讲,或者增长趋势看工业控制业务会越来越多。 “MCU相对是比较长的Design in周期,客户从小批到上量慢慢起来。目前也看得到,公司MCU产品整个品牌的认知度和接受度是非常高的,再加上国际大厂的缺货,国内越来越多大的厂商在导入我们的MCU产品”，兆易创新强调。 在问到四季度是否会涨价的时候，兆易创新回应道：“目前公司没有涨价。虽然说有友商在涨价,但是目前公司没有计划涨价。” 最近，因为Nvidia收购Arm，很多人对于Arm的未来也有不同的想法，作为一个Arm架构的使用者，兆易创新又是如何看待这笔交易，以及交易对他们产生的影响呢？ 兆易创新表示，兆易创新与ARM是战略合作的关系,公司已经量产的产品都是拿到了合法授权的,公司也会密切关注AMR控制权的变化。此外，兆易创新在RSIC-V方面也有布局。他们指出，公司在MCU领域是最早布局的,是全球首家推出基于RISC-V内核的32位通用MCU产品的公司。 “公司的目标是打造MCU的百货商店,不论是ARM架构还是RSIC-V架构,我们都有产品供客户选择”，兆易创新强调。 02 中颖电子如何看待MCU的未来 MCU微控制器作为智能控制的核心广泛应用于消费电子、汽车电子、计算机与网络、工业控制等领域， 伴随物联网的逐步落地和汽车电子的发展，MCU微控制器的市场需求长期增长可期。据IC Insights预测， 2020年MCU全球市场规模接近200亿美元，海外前八大MCU厂商占据全球约88%的市场份额。公司是国内较具规模的工控单芯片厂家，在全球家电MCU及国内锂电池管理芯片领域取得领先，受益于我国已发展成 为全球最大的家电、电子产品制造基地，而且国家政策上积极支持芯片国产化，中颖电子自2012年起实现 了持续性的增长。公司坚持自主研发核心技术，充分发挥贴近国内客户的优势，在技术创新、产品质量及 性价比等方面赢得了市场综合竞争优势。 在谈到公司MCU表示的时候，中颖电子表示，针对家电市场 ，公司产品以高性价比，高可靠性，低不良率，高直通率为核心竞争力，切合家电市场对于MCU的需求，在行业竞争中处于领先地位。相对于外商竞争者，公司可以提供性能相当，价格更优的产品。 面对国内竞争者，公司可以在价格稍高的情况下，提供高可靠性和极低返修率的产品。和欧、美、 日竞争者采用通用型产品做法不同，公司主要专注于细分市场，开发行业订制的ASSP产品，集成外围分立 元器件，降低BOM成本; 和国内新兴崛起的竞争者相比，公司产品在可靠性、品牌认可、供货能力等方面 具有优势。 针对电机控制市场 ，公司在产品可靠性、成本控制、销售渠道等方面积累了丰富经验。血压计应用，公司在数年前率先推出高精度ADC架构血压计MCU，搭配专门的血压检测算法，在检测精度和稳 定性上较传统日系MCU方案有较大优势，已被国内一线大厂采用。 公司的电竞类键鼠MCU在制程、芯片资源、灯效控制和BOM上具有相对比较优势，处于中国大陆机械键盘市场领先地位;新一代电竞键鼠专 用MCU产品采用集成大电流LED驱动创新架构，在整体BOM上较传统方案具有明显优势，提升LED灯光效果同时大幅精简了整机成本。 在中颖电子MCU规划方面，家电ARM cortex-M3内核新产品目前已经完成开发，该芯片专注于白色家电的主控MCU，已经有 客户小批量产。随着贸易战影响的深入，白色家电厂家转换国产MCU的意愿大幅加强，预计在未来1 至2年内可望被白色家电大厂采用，对公司业绩做出贡献。同时，家电也准备推出基于ARM cortex-M0+ 内核的大家电面板显示MCU，预计在12月完成开发，预计推出1至2年后，有机会进入量产，对公司业 绩做出贡献。 电机方面，公司则新推出ARM 内核产品,目前已完成开发，在推广阶段，专注于变频空调压缩机矢量控制。随 着国内空调行业新能效标准的实施，变频空调比例大幅提升，目前空调市场客户也有变频芯片国产化 需求，但态度普遍偏谨慎，推广周期较长，预计1至3年内可望被空调大厂采用，对公司业绩做出贡献。 具体到MCU每个业务的表现，中颖电子方面表示，上半年受疫情影响，国内大家电市场整体低迷，出货量下降。与国际MCU大厂竞争者相比，公司在白色家电MCU市场领域属于新进厂商且市占率还比较低，所以整体行业出货量的下调并没有对公司的业绩产生负面影响。 公司的产品品质在白色家电领域得到了客户广泛的认可，在未来的一段时间内，公司仍有较好的机会进一步提高白色家电行业MCU的市占率。变频空调市场随着新能效标准实施，内销市场定频转变频成为趋势，市场空间扩大对公司长期经营有益;但目前该市场应用都是是国外芯片大厂，替换周期很长，对公司短期业绩影响不大。 受全球疫情影响，消费者在家用餐的次数更多，生活电器、厨 房家电市场总体增长。公司在生活及厨房家电MCU市场的市占率较高，公司持续积极拓展厨房家电的应用，整体上半年业绩取得不错的上升，未来生活及厨房家电行业有向智能化，高端化发展的趋势，必然会带来MCU的升级换代，公司在生活及厨房家电市场的营业额也有机会进一步扩大。 电动自行车 行业在报告期内经历了新冠疫情和新国标落地，加速了企业的优胜劣汰，刺激了电动自行车整车市场销售， 头部品牌厂商的市占进一步提高。基于公司一直以来的大客户销售策略，这一结果对公司产生积极影响，公司产品在电动自行车市场的占有率进一步提高，在国内控制器MCU细分领域取得领先地位。 血压计应用，内需市场持续成长，外销受海外新冠疫情影响大幅成长，行业发展保持向上增长趋势。电脑周边键鼠应用，虽然海外疫情导致商用PC键盘需求下滑，但游戏电竞市场保持持续成长态势。 在继续谈到MCU的发展方向时，中颖电子表示，家电主控MCU是一个发展比较平稳的行业，特别需要长时间的耕耘，过去5年来MCU的升级换代不大， 主流芯片制程较多为8寸晶圆的0.11um制程。未来整体家电市场有向智能化，高端化发展的趋势，公司也会积极响应市场的变化，挑选合适的制程，推出客户满意的高性价比产品。 电动车市场受新冠疫情影响，整体需求上升。电动工具市场受房地产行业转冷、新冠疫情和贸易战影响，需求略有减弱。空调 市场随新能效比出台，压缩机转变频成为趋势，风机也由交流转直流变频趋势，未来市场变频需求大 增，目前公司已有相应布局的产品，但还未大批量产。血压计MCU目前主流架构为高精度ADC搭配高集成度的SoC方案，市场对国产方案的认可度不断提高，加上普通消费者对健康越来越关注，市场有所成长。 电脑周边键鼠应用，在PC座机端的需求还是维持下滑趋势，电竞市场则处于持续蓬勃发展的 态势。锂电池计量产品技术要求继续提高，主要表现为可靠性、内存容量、加密性能等要求的提高，设计平台由8位逐步过渡到32位，公司在国内此领域保持领先地位。电力电表部分在CPU计算能力、 SOC设计、新的计量要求、计量精度、通讯接口拓展性等方面的要求进一步提高，IC设计的制程由早 期的0.25um工艺逐步向90/55nm精进。 近年来，我国涌现出一批MCU企业，部分已经在A股或新三板上市。但是，以MCU细分领域看，全球主要供应商仍然以国际厂商为主，行业集中度较高。而且国内MCU集中在低端市场，中高端市场被国际厂商占据。如何形成差异化竞争能力，向中高端市场延伸，成为摆在国民技术等本土MCU供应企业的重要课题。 03 国民技术如何看待MCU的未来 国民技术成立于2000年，是国家“909工程”重要承建单位之一。在成立之初，国民技术以专用MCU、信息安全、无线射频产品等为研发方向，其“MCU+金融级安全技术”的网络安全认证SoC产品与方案持续保持80%以上市占率，是国内首家通过EMVCo金融IC卡高安全级别认证的企业。 2015年，国民技术推出面向金融支付的专用MCU，也是国内首款金融支付终端主控芯片，在支付终端、二维码支付等领域得到广泛应用。通过深耕专用MCU领域，国民技术积累了大量的芯片设计经验，帮助行业客户解决了实际问题。 作为网络安全的先行者，国民技术密切注意着网络安全形势的发展变化。随着物联网进入万物互联新阶段，万物互联的泛在接入、高效传输、海量异构信息处理和设备智能控制，以及由此引发的安全问题等，对发展物联网技术和应用提出了更高要求。 由于物联网应用领域众多，涉及面广。相比针对特定场景的专用MCU，通用MCU资源丰富、外设接口众多，能够应对复杂多变的应用环境。顺应物联网的技术和市场趋势，国民技术决定，将长年以来在芯片设计和网络安全的技术积累结合起来，形成了“通用+安全”的MCU发展策略。 国民技术相关负责人指出，物联网应用的碎片化在带来挑战的同时，也给国产MCU带来发展机遇。国内MCU企业有望在智能家居、消费电子、健康医疗、汽车后装、智能表计等领域形成落地应用，并针对特色行业形成定制方案，推出本地化的定制芯片。同时，国内MCU厂商可以基于更加贴近用户需求的解决方案，以及快速响应的本地化技术服务，逐步向高端汽车电子与车联网领域渗透。 为此，国民技术面向MCU技术与细分市场，规划了高中低端100余款MCU型号，可以实现安全启动、核心知识产权保护、固件保护、联网设备认证、通信数据高速加解密等安全功能，将覆盖工业控制、智慧城市、智能家电、医疗健康、生物识别、机器人控制等多种物联网应用场景。 同时，国民技术将持续跟踪先进技术发展方向，提升产品的核心竞争力。2020年，在“通用+安全”MCU基础上，国民技术将采用更先进的工艺制程，进一步提升产品集成度。同时，进一步完善从芯片、终端到云的物联网安全体系，将“云-端”一体化安全解决方案推向更多物联网细分领域。 此外，国民技术将加强资源整合能力，为MCU发展构建良好的产业生态。在业务发展过程中，国民技术将采取合作开放的模式，聚集产业链上下游的合作伙伴，形成从晶圆厂和封测厂、行业解决方案商和集成商、终端生产商，到电信运营和互联网企业等资源整合型生态合作链，与合作伙伴实现共赢。 04 比亚迪的车规级MCU MCU即微控制单元，是将CPU、存储器都集成在同一块芯片上，形成芯片级计算机，可为不同应用场景实施不同控制，可应用于电控系统、电池管理系统、充电逆变系统、整车热管理系统、ADAS、车身及其他附件。 比亚迪半导体MCU芯片，在今年发布的高端旗舰车型比亚迪“汉”的前大灯、后尾灯、室内灯、空调控制面板以及后视镜控制等诸多应用场景中，均扮演了十分关键的角色，每一个功能实现的背后都离不开复杂芯片组的支撑。得益于自研MCU芯片的强大实力，比亚迪电动车的超凡智能化性能得以落地并具备持续迭代升级的能力。 作为汽车电子系统内部运算和处理的核心，MCU是实现汽车智能化的关键。据iSuppli报告显示，一辆汽车中所使用的半导体器件数量中，MCU芯片约占30%。这意味着每辆车至少需要使用70颗以上的MCU芯片。随着汽车不断向智能化演进，MCU的需求增长也将越来越快。 近几十年来，国内 MCU多集中在消费类领域。公开数据显示，中国车规级MCU市场占全球份额超过30%，但却基本100%依赖于进口。在过去很长的一段时间内，车规级MCU技术都掌握在国际巨头的手中，为国外厂商垄断，国产替代空间巨大。随着比亚迪半导体的入局和突破，逐步打开了国产工控和汽车级MCU芯片的大门。 相比消费电子领域，尤其是在汽车领域，车规级芯片存在研发周期长、设计门槛高、资金投入大和认证周期长等特点。做车规级MCU的难点，在于车载产品要求做到零失效，品质达到AEC-Q100 Grade 1，使用周期 15到20 年，技术难度远远大于消费电子类芯片。此外，车规级MCU仅仅是单个产品的资金投入就高达几千万甚至上亿人民币。因此，只有具备丰富芯片设计经验、全面产品质量管控、充足人力物力的公司，才有可能研发出满足汽车正常运行需求的MCU芯片。这也使得国内很多厂商对车规级MCU望而却步。 结合多年工业级MCU的技术和制造实力，比亚迪半导体实现了从工业级MCU到车规级MCU的高难度跨级别业务延伸，在2018年成功推出第一代8位车规级MCU芯片，2019年推出第一代32位车规级MCU芯片，批量装载在比亚迪全系列车型上，已累计装车超500万颗，标志着国产车规级MCU在市场上迈出了一大步。比亚迪半导体还将推出应用范围更广、技术持续领先的车规级多核高性能MCU芯片。 05 2020年市场受到疫情影响，2021或将复苏 在破坏全球经济的Covid-19病毒影响下，用于汽车，工业和商业设备，家用电器，消费电子产品以及许多其他嵌入式系统应用的功能强大的MCU在主要IC产品类别中遭受的痛苦是最大。   根据IC Insights 2020年的McClean集成电路年中更新报告的预测显示，全球MCU销售额在2019年下降7％之后，在2020年下降了8％，而在2019年下降了7％，当时全球经济疲软使微控制器市场从2018年创纪录的176亿美元的营收上跌了下来（图1） 现在预计微控制器将在2021年出现温和复苏，销售额将增长5％至157亿美元，其次是2022年将增长8％，2023年将增长11％，届时MCU收入将创下188亿美元的新高。   IC Insights的年中更新显示，微控制器的出货量在2019年下降9％，2018年增长9％后，在2020年下降8％至235亿个。预计2021年MCU的出货量将反弹6％，至249亿个，其次预计2022年将增长8％，2023年将增长10％，届时全球MCU交付量预计将达到296亿美元的新纪录。   具有讽刺意味的是，在冠状病毒危机中，系统中微控制器的普遍性正在与MCU竞争，后者在今年削弱了大多数最终用户市场的应用。消费者，学校和企业在病毒大流行中增加了对Internet的使用，对计算机的需求正在增加，但预计这些系统在2020年将仅占MCU销售额的4％。Covid-19的健康危机正在拉动主要市场MCU最终用途应用包括汽车，预计到2020年将占微控制器销售额的40％（60亿美元），而工业预计将占今年收入的29％（43亿美元）。…

蒸汽机的问世，标志着世界开启了工业革命；大规模流水线的正式运行，标志着电力开始应用，成为了第二次工业革命；第一台可编程控制器（PLC）的成功研发，标志着生产进入自动化时代，成为了第三次工业革命；而现今机器换人的概念被提出，得益于IoT、机器间通信和信息物理融合系统的发展，催生着工业的第四次革命，即工业4.0。 所谓工业4.0，依托的是工业物联网、云计算、大数据、机器人、3D打印、知识工作自动化、网络安全、虚拟现实、人工智能九大支柱。然而，新技术的使用和算力的急速攀升的结果，便是整体方案逐渐靠拢集成化、小型化、可靠性。另一方面，小型化的需求下，很多设备更加偏向采用自然风冷，这便对于高耐热提出一定的需求。 对于半导体行业来说，这不仅催生着集成电路的进一步进化，也促进了上游元器件的发展。电容、电阻、电感被冠以“三大被动元件”，叱咤电子圈，是最常用的电子元件之一。其中，电容约占电子元件用量的40%，是用途最广泛、用量最大的一种被动元件。不可忽视的是，工业场景中的能源供给和信息通讯都非常依赖电容器，在工业场景中大量用于电源模块、不间断电源、通信模块上。 10月20日-23日CEATEC 2020 Online期间，尼吉康（nichicon）开发并扩展了其铝电解电容器旗下产品，并扩充了其在去年发布的小型锂离子可充电电池“SLB”系列，以下记者将从技术方面分析最新产品所应对的场景。 工业的变革与铝电解电容 电容为何成为“电容、电阻、电感三小强”中用量最大的被动元件？数据显示，仅仅手机中的电容的用量就达到了1000-1100颗，而平均每台电动车需要用到1.7万颗到1.8万颗。如此巨大的用量，要归功于电容的自身的“通交阻直”和“充放电”的特性，由此衍生出隔直流、旁路（去耦）、耦合、滤波、温度补偿、计时、调谐、整流、储能、平滑电压等功用。 根据电容器的制造材料不同，具体可以分为：陶瓷电容器、铝电解电容器、钽电容器、薄膜电容器主要四类电容。其中陶瓷电容多用于增速飞快的消费电子和汽车电子中，并且MLCC缺货涨价的新闻频发而被人熟知。 事实上，铝电解电容和薄膜电容在市场的用量一直非常稳定，其中铝电解电容占整个电容器市场的33%。另据中国电子元器件行业协会的数据，全球铝电解电容市场整体规模近年来保持每年4%左右的增长。究其原因，主要在于铝电解电容容量大、价格优，可在开关电源、整流模块、通信设备和汽车中大量使用。 上文也有提及，工业4.0时代即将到来，实现“机器换人”不仅带来大量的数据处理，也带来了大量的无线连接。数据处理需要扩建更多需要不间断电源（UPS）的数据中心，无线连接需要给设备都装上无线模块，这便直接推动了铝电解电容用量的增长。值得一提的是，由于我国正在大力推行5G网络建设和“新基建”，在制造通信系统时候会大量用到铝电解电容，因此目前对于铝电解电容的需求量极大。 铝电解电容的构造与发展 铝电解电容器是以阳极高纯度铝箔表面上形成的氧化膜为电介质，再由阴极铝箔、电解液、电容器纸（电解纸）构成。氧化膜是通过电解氧化（化成）形成，非常薄，具有整流特性。此外，通过对高纯度铝箔进行腐蚀来扩大有效表面积，获得小型化大容量的电容器。 铝电解电容根据电解质形态不同可以分为液态铝电解电容和固态铝电解电容，前者拥有更好的成本优势，后者则拥有更强的稳定性和长寿命。根据引出方式不同分为引线式、焊针式、焊片式、螺栓式和贴片式。 从性能上来讲，固态铝电解电容远超于液态铝电解电容，一颗固体铝电解电容可以替代2-3颗液态铝电解电容；从工艺上来讲，液态铝电解电容在高温可能会导致电解液沸腾蒸发，低温会导致电解液凝固，并且有漏液的风险。因此，行业普遍认为固态铝电解电容是未来的趋势。 工业4.0时代，除了在用量上的考验，在对整机的不断集成化、小型化、超薄化的背景下，也催生着上游元件的转型。以铝电解电容用量较大的电源管理来说，在5-10年的发展趋势是高功率密度、低EMI、低静态电流、低噪声高精度、更好的隔离性能，这几项参数指向的便是更好的稳定性和更高的集成度，直接推动了铝电解电容朝向小型化/超薄化、固体化、大容量化发展。 值得注意的是，电源模块、不间断电源、通信设备对于稳定性的要求远远高于其他领域。特别是24小时不间断工作的工厂，在既有的稳定性下拥有更长的寿命，可以大大减少工业维修的时间和成本。 不过，尼吉康在铝电解电容方面则是分为三种：铝电解电容器（电解液）、导电高分子铝电解电容器（固态）、混合铝电解电容器。所谓混合铝电解电容即为两者的固液混合，即高容量、低漏损电流特性的“电解液与高纹波电流、低ESR、低温特性的“导电性高分子”的组合。 在尼吉康看来，混合铝电解电容器和液态铝电解电容器相比，在高频率领域的ESR性能优异，对于温度变化具有稳定的ESR性能。再者，因内部含有电解液，具有氧化膜修复功能，能维持稳定的电气性能。 21ic家认为，固态铝电解电容固然拥有很好的寿命和低ESR，但由于成本的限制，混合铝电解电容是过渡和补全产品线的一个好选项，特别是在对可靠性要求越来越高的现如今。需要引起大家需要重视的是，固态电解电容器也并非“万能的”，在技术上仍然有许多进步空间，因此混合铝电解电容可谓是1+1＞2，充分发挥了二者的优异性能。 工业铝电解电容的选型 铝电解电容器和其他电容一样，在工业选型中也拥有很多参数需要考虑，特别是在工业4.0的大背景下，更好的参数才足以胜任高强度的不间断运行。 在电子元器件市场上，微型化、高效率、高频化、高可靠性以及薄型化需求正推动着元器件表贴化。此外，随着 PL（产品责任法）的强制推行，安全性变得比以往更加受到重视。针对这些情况，应用于电源上的铝电容被要求具有以下特点 ：小型、轻量、薄型、长寿命、高可靠性、芯片化、安全性。根据这些内容，以下所讨论的要点，将有助于熟练使用铝电容器。具体在选择工业铝电解电容器时应注意以下要点： 1、静电容量和体积 铝电解电容的静电容量计算方式与平行板电容器一样，利用以下公式计算： 通过介电常数ε和电解质厚度d，可以看出在同样的表面积S下，铝电解电容器的静电容量相比薄膜电容器和陶瓷电容器大几倍甚至几十倍。 因此对于工业场景来说，选取容量大情况下体积最小的是最好的选项，这是因为工业的高速发展和开关电源效率的不断提升。但仅仅追求容量和体积是不可取的，仍然需要关注铝电解电容器本身的寿命以及额定纹波电流数值。 以尼吉康的在CEATEC 2020最新开发的“GYE系列”高容量导电性高分子混合铝电解电容器来说，相比尼吉康之前推出的“GYA”系列（125℃ 4000小时保证）和“GYC系列”（135℃ 4000小时保证）等导电性高分子混合铝电解电容器，在同样尺寸下容量上提高了一个等级，因此有望通过减少电容器数量，缩小单元的尺寸和重量，进一步优化电路设计。 根据尼吉康的介绍，“GYE系列”通过采用高容量阳极箔和导电性高分子材料以及优化了电解液，从而实现了高容量产品。此外，维持了现有品“GYA系列”的高可靠性，其规格达到了125℃ 4000小时耐高温、长寿命保证和耐湿性能85℃ 85%RH . 2000小时小时保证。不仅如此，相比常规品，额定纹波电流的容许值达到了约1.2倍。 另外，尼吉康还在CEATEC2020中展出最新开发的“UBH系列”铝电解电容器，不仅改良了材料和制法，而且采用了低散发性能和低电阻率的电解液，从而实现了支持150℃和低ESR性能。在φ８以及φ10领域创造了行业最高级别的2000小时保证时间，还实现了低温ESR保证，因此可以让机器具备高性能和长寿命。 此外，“UBH系列”产品和现有的支持150℃的“UBC系列” 相比，可以容纳大约1.5倍的静电容量，因此采用本产品后有望减少元器件数量和实现机器的小型化。 值得注意的是，尼吉康的产品的铝电解电容器无需安装固定带，在另一个方面也节省了空间。 2、额定电压 任何电子元器件都有自己的耐压，额定电压也是选取元器件的最基本。那么超过额定电压会怎么样？ 对于铝电解电容器来说，若施加超过额定电压的电压，漏电流会急剧增加。压力阀作动后，被气化的电解液快速从打开的压力阀部位排放出去。鉴于电容器的能量与电压的 2 次方成比例J=1/2CV²，施加电压越高，压力阀的作动状态越激烈，电极之间可能会短路。请在低于额定电压的电压上使用电容器。 电容也会有很多高压使用的场景，因此高耐压产品是必不可少的。尼吉康方面便在CEATEC 2020上扩充了“GYA系列”的80V额定产品，在高电压领域也能提供高可靠性的匹配产品，有望为进一步优化电路设计做出贡献。 3、ESR（等效串联电阻）和纹波电流 在理想状态下，电容自身不会产生能量损失，甚至在大学教材中容抗可以直接用XC= 1/(2πfC)计算出来。然而实际上电容的绝缘介质损耗是不可避免的，这是因为制造电容的材料其实本身就是一种电阻，而这一等效电阻与电极、端子引线、板材、电解质、电解质（溶液/固体）等多个参数相关，非常复杂。 正因为损耗在外部，等同于串联了一个电阻，因此才会产生这样一个指标ESR（Equivalent Series Resistance）。那么会有ESL，即等效串联电感吗？实际上是存在的，在早期的工艺中，容量大的电容很容易产生ESL，工艺提升的现在ESL基本可以忽略了，ESR的问题在现今仍然是需要引起重视的。 这是因为，ESR不仅浪费电能、产生谐振、影响品质因数Q，还会产生热能耗P（P=1²RS），热能耗的产生与电容的稳定性和寿命产生了直接的影响。 另一方面，ESR还与纹波电流有关，纹波电流的有效值一般和ESR产生的损耗成正比，即Urms = Irms × R。（Urms 表示纹波电压，Irms 表示纹波电流，R 表示电容的 ESR）。换言之，在纹波电流同等的条件下，ESR越大涟波电压也会成倍提高，最终影响的便是电容器的寿命。 当然，对于纹波电流本身这个参数，也需要引起重视。根据电流波形不同，纹波电流有着不同的计算方式，在选取铝电解电容时候注意额定纹波电流值即可。 对于ESR，ESR参数越低的铝电解电容器就越好？并非如此，ESR过低的电容容易引起开关电路振荡，从而再去解决电路振荡问题，因此铝电解电容器厂商会在避免振荡同时尽量降低ESR。 尼吉康的铝电解电容的低ESR化使用的是电解纸改良的一种技术，通过电解纸的低ESR化减少电容器生热。此外，通过降低热阻抗，大幅度提高了散热效率。 相对尼吉康来说，固体铝电解电容器的ESR性能最优最低，混合铝电解电容器ESR居中，非固态铝电解电容器ESR次之。 以尼吉康卓越的ESR性能著称的“PCL系列”芯片型导电性高分子铝固体电解电容器来讲，今年CEATEC上尼吉康扩充了这个系列的参数型号，追加了额定电压2.5V的产品。根据介绍，尼吉康的导电性高分子铝固体电解电容器采用了导电性高分子电解质，不仅具有高频领域 的卓效的ESR特性，还有出色的容许纹波电流耐性。 另外，在车载市场上，近期尼吉康也向市场额定投放量行业最高支持150℃的“PCZ系列” 芯片型导电性高分子铝固体电解电容器 根据介绍，本产品优化了开发“PCZ系列”时采用的新技术，推出了16V、20V、50V、63V的额定电压，还开发了低背品和长尺寸品，因此即使在以前的空白领域，尼吉康也能够提供支 持150℃的产品。总体产品阵容的额定电压范围为16~63V DC、额定静电容量范围为12~1000μF、产品尺寸为φ 8×7 L～φ 10×12.7 L。本产品保留了低ESR、高容许纹波电流等导电性高分子铝固体电解电容器特长，即使在高温环境下，也能选择符合客户要求的产品。 4、高耐温和散热 随着电子技术的发展和算力的提升，设备也越来越热，尤其是车载环境已经普遍达到了125℃~150℃。当然，对于工业场景来说，发热量也越来越大，从安全性上来讲，耐温越高也越安全。 值得一提的是，行业普遍认为电解电容器的寿命与工作环境温度息息相关，温度越高，寿命越短。有些工程师则认为，非固态铝电解电容器因为内部电解液会蒸发或化学变化，随着时间增加ESR会逐渐增大，电容性能会劣化。 实际上，通过温度曲线来看，铝电解电容器的tanδ、等效串联电阻（ESR）、阻抗是伴随着温度和频率而产生变化。 通过尼吉康的铝电解电容器产品来看，耐温范围基本均可在125℃~150℃上进行选择。另外，尼吉康的铝电解电容本身的散热结构上也有助于自身散热，更加提高了可靠性。 5、使用寿命 不得不说，电容器其实是电路中最容易坏的部件，在稳定性要求越来越高的现在，使用的寿命越长，二次更换成本越低。 上面也提到，ESR、温度、电介质（固态、液态、混合态）这些参数都会影响到铝电解电容器的寿命时长，使用寿命可谓是综合了所有参数的最终参数，在选用时需要重点关注。 当 铝 电 解 电 容 器 的 静 电 容 量 变 化 率、 损 耗 角 正 切（tanδ）、漏电流超过规定值或外观发生明显异常时，判定其达到寿命。温度、湿度、振动等因素影响铝电解电容器寿命，尤其是温度的影响最大，温度越高，寿命越短。 以尼吉康产品为例，寿命普遍在1000小时以上，最长甚至可以达到4000小时或8000小时。 6、充放电 电容器本身拥有储能的特性，因此充放电性能也是值得关注的一条关键信息。特别是在充放电过程中的短路问题，非常影响使用中的稳定性。尼吉康方面则通过特殊的结构解决了快速充放电的短路问题。 另一方面，超级电容器是新型储能装置的一种。，种超级电容器的区别实际上在于电解电容器的电极材料上，成为介于电容和电池之间的一种产品，极大的容量完全可以充当电池使用。 电气双层电容（EDLC）便是超级电容中的一种，在充放电过程中完全没有涉及物质变化，充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保等特点，但EDLC的能量密度低至7Wh/kg，在体积上不具有优势。 尼吉康则在此前推出了“SLB系列”小型锂离子可充电电池，这是一种通过采用钛酸锂（LTO）作为负极实现的小型锂离子充电电池，也是超级电容的一种。拥有高倍率快速充/放电性能、接近电容器的高输入/输出密度、10C下超过25000回充放电循环的长寿命、-30℃下工作的低温特性等优势。通过采用株式会社东芝的SCiB™技术开发出同时拥有高功率密度和能量密度的小型锂离子可充电电池。 而在CEATEC 2020上，“SLB系列”小型锂离子可充电电池的型号扩充到了φ8、φ12.5 尺寸品，可以用在更大容量的需求上。 总结 铝电解电容器需要关注的指标非常多，而尼吉康则化简为繁，直接为客户带来了很方便的选择方法。藏在其中的，是腐蚀技术、电解液技术、仿真解析技术、诱电体氧化皮膜技术、铝电解电容器异常电压对应技术、高压用铝电解电容器低温特性改善品、105℃ 800V对应电解液开发技术等。而最为需要注意的便是，尼吉康的生产是从原材料开始的，因此才得以如此坚固耐用。…

随着5G时代的到来，物联网已经开始席卷全球应用领域，成为下一个风口。但是未来物联网的应用，需要的功耗越来越低，个性化外设功能越来越多，传统的MCU短板逐渐凸显。 新唐科技作为全球知名的半导体企业，从2008年成立以来一直致力于MCU的研发，拥有超过700个IP之研发能量；其产品在智能家居、云端安全相关应用、工业电子、消费电子及计算机市场皆处于领先地位；目前其在中国之外的以色列、印度、新加坡、韩国及日本等地均设有据点，以强化地区性客户支持服务与全球运筹管理。9月份，新唐宣布已完成收购松下半导体相关业务。 新唐创新产品发表会圆满召开！ 11月11日，新唐科技联合创易栈在深圳凯宾斯基酒店开启了一场，主题为新唐MCU/MPU助力新基建发展的创新产品发布会。新唐携手各大代理商，阵容强大，现场到场观众300+人，会议圆满召开！ 会议在新唐科技全球销售中心副总经理王志丞的致辞中拉开序幕，王总首先从营收、研发、专利及供应链合作伙伴等方面，对新唐的过去的一些成绩进行了回顾。然后，对新唐未来的发展方向，以及MCU的未来趋势进行了详细阐述。随后，有高级工程师杨武斌以及技术处经理刘亚明和齐剑英，对新唐的最新产品和产品的未来应用空间展开了详细的诠释。 新唐科技在此次创新产品发布会带来了完整的产品线解决方案，包括大容量、触控与LCD显示、低功耗5V、人机接口等多样产品，主要从车用MCU、工业控制MCU、安全MCU、低功耗MCU，以及NuMicro生态系统这五大领域去介绍其最新的产品进展。 在车用MCU市场中，强健度与可靠性为车用MCU极度重视的特性，新唐科技推出通过车规级AEC-Q100二级认证的NUC131U系列，足显新唐科技在MCU质量上的着力。 此外，车用应用常以CAN Bus为通讯界面，以确保车用通讯内容能够不受环境噪声干扰而准确传递讯息。新唐科技也针对汽车应用提出一系列的解决方案，包含基于Cortex-M0至Cortex-M4之数款MCU，其工作频率横跨48至192Hz，内建32至512k的闪存，并提供至多三路的CAN接口。 在工业控制MCU中，新唐通过高质量的MCU和高供货稳定性，成为工业控制客户不可或缺的合作伙伴，其产品有有四大优势： ◆ 第一点：十年供货优势，确保长达十年的供应连续性和稳定性。 ◆ 第二点：高质量和供应稳定性，NuMicro产品由一级制造厂生产，并非单一的封装测试伙伴，确保供应稳定性。 ◆ 第三点：优于工业级之工作温度，所有MCU新产品工作温度可从-40至105℃，MCU处理器则可涵盖-40至85℃，适用于工业应用。 ◆ 第四点：提供支持IEC 60730 B级安全标准之范例代码。 在安全MCU领域，新唐致力于增强MCU的安全性，NuMicro M2351系列是世界首颗基于Cortex-M23内核同时通过Arm PSA Level、Level Functional API认证的MCU，展示了新唐科技在物联网安全产品设计上的可靠性。 新唐开发了一系列硬件和软件混合技术，从执行安全、存储安全与连接安全等面向，全面加强MCU的安全性，以实现NuMicro产品的安全性目标。其目标应用包括：智能家居、智能城市、智能交通、智能农业、环境安全、移动POS、物联网终端装置。 在低功耗MCU领域，功耗是MCU选择的重要参考要素，尤其是以电池供电的物联网设备中，MCU的功耗表现至关重要。除了不同电源模式下的功耗需要注意，唤醒时间也是一个重要的评价因素，对需要切换功率模式的应用格外重要。 新唐致力于为各种应用场景提供合适的低功耗MCU解决方案，低功耗产品各有其强项；ML51系列具有独特的低功耗运行模式，运行电源可低质15μA；Nano 100系列在掉电模式下的电流可低至1μA，M480系列于深度掉电模式的电流小于1μA；M251系列从唤醒掉电模式起点电的唤醒时间只需要10μS。此外，M261和M2351系列额外提供了DC-DC模式，可将LDO模式下的运行功耗减半。 新唐提供了一个全面的物联网平台，提供支持多元操作系统的开发平台，并提供多种联网方式以连接云服务，在新唐提供的开发平台中，NuMaker-IoT-M487、NuMaker-PFM-M2351和NuMaker-IoT-M263A非常适合作为节点设备。此外，新唐NuMaker-NUC980 -IIoT和NuMaker-IoT-M487也很适合作网关。 新唐科技将物联网平台的各个环节连接起来，以促进物联网的创新。NuMicro物联网平台在选定的NuMaker平台上支持多种操作系统，包括AliOS Things RTOS和Linux、Arm、MbedOS、Amazon FreeRTOS。此外，MCU具备嵌入式加密加速器以提高通信性能并增强连接安全性。NuMaker平台通过各种连接选项，包括以太网、WI-FI、LTE和NB-IoT等，连接到各种云端，例如阿里云和Amazon Web Service（AWS）、Arm Pelion和Microsoft Azure。

1791年4月27日，一个男孩在美国马萨诸塞州的查尔斯顿（Charlestown）出生。他的名字，叫做萨缪尔·芬利·布里斯·莫尔斯（Samuel Finley Breese Morse）。 没错，他就是电信时代的开创者，被誉为“电报之父”的美国著名发明家——萨缪尔·莫尔斯（也有译为塞缪尔·摩尔斯、摩斯）。 萨缪尔·莫尔斯 莫尔斯的父亲，杰迪狄亚·莫尔斯（Jedidiah Morse），是一位保守且虔诚的基督教公理会牧师，同时也是一位地理学家，在学术上颇有成就，后来还被誉为美国“地理学之父”。莫尔斯的母亲，名叫伊丽莎白·莫尔斯。 莫尔斯是家中长子，从小就展现出对艺术的浓厚兴趣，热爱绘画和雕刻。 1799年，年仅8岁的莫尔斯进入马萨诸塞州的菲利普斯艺术学院学习。6年后，进入耶鲁大学。 在耶鲁大学求学期间，莫尔斯旁听了几次电学讲座，对电有了初步的认识。 1810年，莫尔斯从耶鲁大学毕业，返回老家查尔斯顿。他父母希望他将来成为图书出版商，于是安排他到波士顿一家书店当学徒。 莫尔斯对这样的安排非常不满，坚决要求投身艺术事业。于是，在软磨硬泡之下，1811年7月，他父亲允许他前往英国，进入伦敦的皇家艺术学院学习。这期间，他得到了著名画家本杰明·韦斯特的指导。 莫尔斯的自画像（1812年） 1815年10月，莫尔斯学成回国，在波士顿开设了自己的艺术工作室。 在这一期间，他的艺术生涯非常顺利，先后受托为前总统约翰·亚当斯（John Adams）和詹姆斯·门罗（James Monroe）创作肖像画。他的作品还被悬挂在国会大厅，供众人参观。 詹姆斯·门罗的肖像画（莫尔斯创作于1819年） 在从事艺术创作的同时，莫尔斯还不忘搞点发明创造。 1817年，他和弟弟西德尼·爱德华·莫尔斯（Sidney Edwards Morse）共同申请了三项关于水泵的专利，然而并没有获得商业应用。 后来，莫尔斯还发明了一种大理石雕刻机，可以雕刻三维雕塑。但因为这个发明侵犯了别人早期的设计，所以申请专利失败。 1818年，莫尔斯在新罕布什尔州的康科德市结婚，新娘是一位名叫卢克莉娅·皮克林·沃克（Lucretia Pickering Walker）的美丽姑娘。两人后来有了3个孩子。 1825年，纽约市政府向莫尔斯发出邀请，请他为美国著名民族英雄拉法耶特画一幅肖像画。莫尔斯是一个民族主义者，非常崇拜拉法耶特，于是欣然前往纽约。 2月10日，莫尔斯突然收到父亲派人用快马送来的一封信。信上写着： “你亲爱的妻子生病了，正在治疗。” （小枣君注：当时他妻子刚生下第三个孩子，患上了产褥热。） 莫尔斯看到信之后，非常着急。于是，他打包行李，返回纽黑文。 没想到，当他到家的时候，他的妻子早已过世并下葬了。莫尔斯连最后一面都没见上。 这件事情对莫尔斯的打击很大，他意识到，当时的通信方式实在是太慢了。 1826年1月，莫尔斯在纽约创办了国家设计学院并担任第一任校长。 接下来的几年时间里，他的父亲和母亲相继去世，给他造成了沉痛的打击。 1829年，莫尔斯将自己的孩子托付给弟弟照顾，只身启程前往欧洲游学。这期间，他陆续参观了意大利、瑞士和法国的艺术建筑和收藏品，也创作了不少画作。 莫尔斯的著名作品：卢浮宫画廊（创作于1831年） 1832年10月，41岁的莫尔斯乘坐一艘名叫”萨丽号（Sully）”的邮船，从法国返回美国。 在船上，莫尔斯遇到了另一位乘客，来自波士顿的查尔斯·杰克逊（Charles T. Jackson）博士。两人交谈时，查尔斯·杰克逊兴奋地向莫尔斯介绍了欧洲电磁实验的最新进展。 查尔斯·杰克逊 受到启发的莫尔斯，很快想到电磁或许能够进行长距离的通信。他在他的素描本中，绘制了一些他脑海中浮现的系统原型草图。 回到纽约之后，莫尔斯立刻投入到对电报的研究之中。然而，三年的研究，没有任何成果。他的积蓄陆续用完，生活一度陷入困境。 1836年，走投无路的莫尔斯回归正常生活，开始担任纽约市大学（现纽约大学）的艺术及设计教授。他向学校申请了华盛顿广场新大楼塔楼的使用权，改造成工作室，在里面继续自己的电报发明。 这一期间，莫尔斯还积极参与了政治。 受他父亲的影响，莫尔斯是一个极端的本土主义者，带有强烈的反移民和反罗马天主教倾向。他认为，美国的生活方式正在受到爱尔兰、德国和意大利移民的摧残。这些移民的贫穷和无知，正在摧毁美国社会。 当时，莫尔斯用笔名“布鲁托斯”，为他弟弟的报纸《纽约观察家》撰写了一系列文章。文章的内容非常黑暗，例如： “黑暗的蛇已经开始在我们的四肢上盘旋，毒药的嗜睡正在我们身上蔓延。” 后来，这些文章以书的形式出版，标题为《反对美国自由的外国阴谋》。 1836年，莫尔斯以本土主义者的身份参选纽约市长，结果惨败。后来再选，再败。 纽约商业广告商的一篇社论，表达了当时人们对莫尔斯的看法： “莫尔斯先生是一位学者，一位绅士，一位能干的人，一位多才多艺的艺术家。……不知怎的，他在政治上有些扭曲。” 除了政治生涯的失败之外，莫尔斯在艺术创造上也不断遭遇挫折。最终，心灰意冷的莫尔斯决定彻底放弃绘画。 失之东隅，收之桑榆。放弃绘画的莫尔斯，在电报的研究中反而取得了突破性的进展。 他为每一个英文字母和阿拉伯数字设计出代表符号，这些代表符号由不同的点、横线和空白组成。这就是后来鼎鼎大名的“莫尔斯电码（摩斯码）”。 摩斯码对照表 有了电码之后，莫尔斯开始发力研制电报机。 这期间，来自纽约大学的理学教授伦纳德·盖尔（Leonard Gale）被莫尔斯的电报创意所吸引，加入了他的研究。 伦纳德·盖尔 1837年初，他们发明了一个继电器，使长距离信号传输成为可能。 继电器原理图 后来，9月4日，莫尔斯发明了第一台像模像样的电报机。 原型机示意图 电报机的发报装置很简单，由电键和一组电池组成。按下电键，便有电流通过。按的时间短促，表示点信号。按的时间长些，表示横线信号。 收报装置则比较复杂，由一只电磁铁及有关附件组成。当有电流通过时，电磁铁便产生磁性。这时由电磁铁控制的笔，就会在纸上记录下点或横线。 当时，这台发报机的有效工作距离为500米。 原型机完成后，1837年9月28日，莫尔斯马上向美国第一任专利专员亨利·埃尔斯沃斯（Henry L. Ellsworth）提出了初步专利申请。值得一提的是，亨利·埃尔斯沃斯曾是莫尔斯在耶鲁大学的同班同学。 亨利·埃尔斯沃斯 当时，美国正处于严重的经济萧条中。莫尔斯为了筹措资金，又拉了一个年轻合伙人加入。 这个年轻人名叫阿尔弗雷德·韦尔（Alfred Vail），他父亲是法官，家境富裕，可以提供资金支持。他本人还懂一点机械知识，可以提供帮助。韦尔的家族还在新泽西州有一个空置的工厂。他们可以在里面进行远距离的电报测试。 阿尔弗雷德·韦尔 1837年11月，莫尔斯和他的团队在大学教室里进行了电报的演示。 1838年2月21日，莫尔斯向时任美国总统马丁·范布伦和他的内阁进行了演示。 电报第一次面向公众的演示，是在新泽西州。莫尔斯发出的电报内容是： “A patient waiter is no loser.” 有耐心的人永远不会失败。 莫尔斯的电报火了之后，官司纠纷也随之而来。 他万万没有想到，第一个起诉他的人，就是当年在苏利号航行中结识的查尔斯·杰克逊博士。 查尔斯·杰克逊认为，自己才是电报的发明人，而莫尔斯窃取了自己的发明。莫尔斯气得半死，幸好当时在船上的其他人积极为莫尔斯作证，从而帮助莫尔斯赢得了这场诉讼。 再后来，莫尔斯前往欧洲，为自己的发明申请专利并进行宣传。 很可惜，英国政府拒绝了他的专利申请，理由是美国报纸已经发表了他的发明，使其成为公共财产。不过，法国政府非常支持莫尔斯，很快同意了他的专利申请。 1840年，在漫长的官司纠纷之后，莫尔斯终于获得了电报的专利权。 当时的莫尔斯（1840年） 1842年12月，莫尔斯前往华盛顿，请求国会投资三万美元，用于在华盛顿和巴尔的摩之间建设一条40公里的电报线路。经过漫长的游说，众议院在1843年2月23日投票通过了这项法案。 众议院通过之后，法案还需要参议院的同意。 1843年3月3日，这是国会届满会议的最后一天。可怜的莫尔斯一直等到午夜，参议院都没有通过该法案。莫尔斯的朋友告诉他，法案已经没戏了。无奈之下，莫尔斯离开了国会大厦。 结果第二天一早，专利专员亨利·埃尔斯沃思的女儿安妮·G·埃尔斯沃思跑来告诉莫尔斯，法案通过了。原来，在会议的最后时刻，亨利·埃尔斯沃思极力游说，促使参议院投票通过了法案。 莫尔斯对这个结果欣喜若狂。 1844年5月，这条电报线路竣工完成。5月24日，莫尔斯坐在华盛顿国会大厦联邦最高法院会议厅中，用激动得发抖的手，向40英里以外的巴尔的摩发出了人类历史上第一份长途电报，电文内容是《圣经·旧约申命记》中的一句话： “What hath God wrought!” “上帝创造了何等的奇迹！” 这句话，正是来自前面提到的安妮·G·埃尔斯沃思。莫尔斯以这种方式，来表示对她和她父亲的感谢。 不久后，第一条商业电报线路开始营业。越来越多的电报线路在美国和欧洲建立起来，将城市与城市连接。 1845年，美国第一电报局成立，这是电报局的铭牌 1847年，富裕的莫尔斯买下了纽约哈德逊河附近的一处房产，并将其改造成意大利别墅风格的豪宅。 1848年，莫尔斯再婚，对象是莎拉·伊丽莎白·格里斯沃尔德（Sarah Elizabeth Griswold）。 到了1849年，全美国一共建设了超过12,000英里的电报线，有20多家公司在从事电报运营。然而，这些公司很多都没有向莫尔斯支付专利使用费。 莫尔斯不得不进行艰辛的法律维权。1854年，美国最高法院维持了莫尔斯的专利主张，要求所有使用莫尔斯电报系统的美国公司必须向莫尔斯支付专利使用费。 在国际上，美国政府也帮助莫尔斯进行维权。 根据记录，美国驻巴黎大使想方设法从法国、奥地利、比利时、荷兰、俄罗斯、瑞典和土耳其等国家的政府那里收取了40万法国法郎（当时约合8万美元）的费用，全部给了莫尔斯。 1858年，横跨大西洋的海底电缆敷设成功。同年8月12日，美国和英国之间首次实现了越洋有线电报。 1861年，美国东西海岸成功通过电报相连。 1866年，第二条永久性的大西洋海底电缆铺成，从此海缆成为重要的通信工具。 晚年的摩尔斯，一直致力于从事慈善事业。他慷慨地资助了瓦萨学院、母校耶鲁大学以及各种教会，神学院，宗教社团。他还资助了好几位生活贫困的艺术家。 1872年4月2日，莫尔斯在纽约因肺炎逝世，享年80岁。逝世后，他被安葬在布鲁克林的格林伍德公墓。他留下的遗产，价值高达50万美元，相当于今天的914万美元，可以说是富甲一方。…