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Arm那些事儿 | 深入研究PDA一手资料,创造机会测试实际通信距离

2018/05/04
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以研发工程师的身份在生产一线工作,华容是公司史上的第一人。对此称呼,华容没有理会,她的精力全部用于学习、总结、再学习、再总结,因此在一周之内,收获颇丰。

每天早上到研发部报道,抓紧机会向隋、陈二人答疑,如果没有新的任务,便到生产部工作,观察、认知、了解各器件的焊接方法、芯片的功能,PDA 的整体操作流程、检测需求。下午回到研发部,根据上午的收获,整理工作日志、补充笔记。


这个阶段,华容觉得自己是一块干燥的海绵,AT 公司则是一片汪洋,海绵一旦接触到水分,便迅速吸水、膨大。海绵一边孜孜不倦地吸收着水分和营养,一边源源不断地浇灌着电脑中的 tree,于是关于 PDA 的 tree 以同样的速度生长,迅速地开枝、散叶,可谓是“一树春风千万枝”。

一周下来,除了资料得以迅速积累,在产品性能方面,华容明确掌握了如下的信息:


1.“双核”的 PDA
第一次被告知 PDA 中有两颗 MCU 时,华容是满脑子的惊叹号。于是将主板小心翼翼地捧到放大镜下,仔细观察,找到了那片 AVR 单片机,仅有 8 个管脚,电路极其简单,外设只有一个按键,功能是开关机的控制和电池的电量监控,工作电压仅为 1.8V,据说在低功耗模式下,电流是微安级的。耳听为虚,眼见为实,华容暗暗记下了这个数据,打算有机会亲自验证一下。


另一颗是主角,ARM 核的 LPC2214,完成 PDA 的其他功能:液晶屏的驱动、菜单的显示和操作、按键控制、汉字的输入法、存储器的数据访问、电池的电量检测和显示、通信等。程序的下载方式为有线的串行通信,华容留意过执行程序文件的大小,BIN 格式的文件为 210K。


200K 的 BIN 文件,简单估算一下 C 文件的源代码的数据量,加上必要的注释,至少在 3、4 万行左右,在源代码编写方面,这无疑是个大工程!

2. 两种类型的数据
PDA 中有两类数据,即基础数据和营业数据。


基础数据是固定的,为厂家的出厂数据,包括字库、开关机的图片等,在出厂前,通过人工操作,逐一写入设备中,同时为每台设备指定唯一的 ID 号,即 UID,UID 一旦生成、终生不变,被记录到公司的产品系统中,用于对产品的跟踪、售后支持、设备维修等。


营业数据则是供用户使用的,作为生产厂商,仅定义数据的格式,如每条记录中字段个数、字段的长度、字段的类型等。使用时,通过无线指令实现与后台软件的通信,包括:操作人员的信息、商品类别、单品详情、库房信息等。既可以批量下载,也可以支持单独文件的更新,甚至是单条数据的添加、删除、修改等。

实现上述的功能,最简单的方法就是建立一个数据库,如果有操作系统,这当然是小 case,但是对于“裸奔”的 ARM 来说,则是一个严峻的考验。这款 PDA 便是“裸奔”的:没有通用的操作系统。
没有操作系统,意味着一切均由工程师做主,由软件工程师构建一个数据库:首先需要计算各文件的存储量、分配存储器地址、设计用于快速查询和检索的指令及算法,同时由于存储器的成本和存储空间的限制,还要考虑数据的压缩和字段的设计等。


这绝对是一个大手笔!

 

3. 高颜值的 TFT 液晶显示屏
颜值高,必然令人赏心悦目,人如此,设备也是如此。华容当初就是被这款 PDA 的高颜值吸引、进而动心,才获得了今天与它面对面的机会。


唐总告诉华容,这款彩色 LCD 的尺寸是 2.4 寸,类型是 TFT;在服务器的资料库中,并没有 LCD 的数据手册,所以运行机制不得而知,但是华容看到了它的接口电路图,3.3V 工作电压,并行 16 位总线;请教陈工之后得知,16 位是伪真彩,虽然显示效果达不到智能手机的 24 位的真彩色,但是对于多数人来说,肉眼识别可以忽略那缺失的 8 位颜色。


那么缺失的 8 位是哪些,为什么不选择 24 位色?原本打算接着问,看着陈晟忙碌的背影,华容欲言又止,脑海里记下了这个问题,准备下班后回家查一下。因为 TFT 液晶屏的显示驱动,可能是一个大的突破口!

4. 远距离的无线通信
应用无线技术进行通信,关键问题在于两点:通信的效率和距离。
在测试过程中,PDA 表现出的无线通信效率是很高的,有烤机的测试结果为证:烤机模式下,PDA 自动与无线基站进行通信,并记录每次的通信结果,每晚连续 12 小时的烤机,每天早上直接在 PDA 上查看通信的三组数据:累计接收指令的次数、发送应答的次数、成功应答的次数。通常情况下,三者的数据非常接近,数万次的测试结果,数据记录基本是一致的,足以验证通信的效率之高。


生产部有一台看起来很像示波器的设备,仔细观察面板,与当年的 EMSCAN 中的频谱分析仪有些相似,但比较简单。疑惑之中,看到有专人负责,拿着组装完毕的 PDA,在设备前测试,跳动的波形和显示的数据单位,验证了华容的推断:这是一台低配的频谱分析仪。请教之后,确认了推断,的确这是频谱分析仪,用于无线参数的检测:发送功率和频率。据说达到要求的 PDA,通信距离可以达到 1 公里。

“1km?这么远,你测试过实际的距离吗?”华容问林鸿阳。


“没有,听说的,再者我也没机会去测试。”小林如实回答。


“没有机会,就创造机会呗,我打算亲自测试一下,你要不要一同去?”华容狡黠地向林鸿阳眨眨眼,征求他的意见。


“当然愿意!”林鸿阳兴奋地搓着手。

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系列之一:人到中年,职场冒险求变胜算几何?

系列之二:从 51 设计转到 Arm 开发,紧张并兴奋着

系列之三:工程师从检测入手,重新认识 PDA

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电子产业图谱

1996毕业于华东理工大学自控系,同年7月进入某大型国企担任电气员。2000年转行从事硬件研发相关工作;后从事RFID相关产品的研发、设计,曾参与中国自动识别协会RFID行业标准的起草;历任硬件工程师、主管设计师、项目经理、部门经理;2012年至今,就职于沈阳工学院,担任电子信息工程专业教师,研究方向:自动识别技术。已经出版教材《自动识别技术概论》,职场故事《51的蜕变 》。