晶体

在初学单片机的时候，总是伴随很多有关于晶振的问题，其实晶振就如同人的心脏，是血液的脉搏。把单片机的晶振问题搞明白了，51 单片机的其他问题迎刃而解。 什么是晶振 晶振一般叫做晶体谐振器，是一种机电器件，是用电损耗很小的石英晶体经精密切割磨削并镀上电极焊上引线做成。 晶振，全称是石英晶体振荡器，是一种高精度和高稳定度的振荡器。通过一定的外接电路来，可以生成频率和峰值稳定的正弦波。而单片机在运行的时候，需要一个脉冲信号，做为自己执行指令的触发信号，可以简单的想象为：单片机收到一个脉冲，就执行一次或多次指令。 对于单片机来说晶振是很重要的，可以说是没有晶振就没有时钟周期，没有时钟周期就无法执行程序代码，那样的话单片机就无法工作。 晶振与单片机周期 单片机工作时，是一条一条地从 RoM 中取指令，然后一步一步地执行。单片机访问一次存储器的时间，称之为一个机器周期，这是一个时间基准。—个机器周期包括 12 个时钟周期。如果一个单片机选择了 12MHz 晶振，它的时钟周期是 1/12us，也是一个晶振周期。它的一个机器周期是 12×(1/12)us，也就是 1us。 机器周期不仅对于指令执行有着重要的意义，而且机器周期也是单片机定时器和计数器的时间基准。例如一个单片机选择了 12MHz 晶振，那么当定时器的数值加 1 时，实际经过的时间就是 1us，这就是单片机的定时原理。 单片机晶振的作用

在初学单片机的时候，总是伴随很多有关于晶振的问题，其实晶振就如同人的心脏，是血液的脉搏。把单片机的晶振问题搞明白了，51单片机的其他问题迎刃而解。 什么是晶振 晶振一般叫做晶体谐振器，是一种机电器件，是用电损耗很小的石英晶体经精密切割磨削并镀上电极焊上引线做成。 晶振，全称是石英晶体振荡器，是一种高精度和高稳定度的振荡器。通过一定的外接电路来，可以生成频率和峰值稳定的正弦波。而单片机在运行的时候，需要一个脉冲信号，做为自己执行指令的触发信号，可以简单的想象为：单片机收到一个脉冲，就执行一次或多次指令。 对于单片机来说晶振是很重要的，可以说是没有晶振就没有时钟周期，没有时钟周期就无法执行程序代码，那样的话单片机就无法工作。 晶振与单片机周期 单片机工作时，是一条一条地从RoM中取指令，然后一步一步地执行。单片机访问一次存储器的时间，称之为一个机器周期，这是一个时间基准。—个机器周期包括12个时钟周期。如果一个单片机选择了12MHz晶振，它的时钟周期是1/12us，也是一个晶振周期。它的一个机器周期是12×(1/12)us，也就是1us。 机器周期不仅对于指令执行有着重要的意义，而且机器周期也是单片机定时器和计数器的时间基准。例如一个单片机选择了12MHz晶振，那么当定时器的数值加1时，实际经过的时间就是1us，这就是单片机的定时原理。 单片机晶振的作用

就是世界上第一个晶体管设计模型，看起来它好像并不能够改变世界，但它的确做到了。这是一个放大了很多倍的复制品，它很大程度上完美代表原型原理。在1947年，贝尔实验的Walter H. Brattain第一个开发制作了这个装置。在一个塑料支架上，放置了一个铜块，上面又安装了一大块半导体锗（Germanium）。 在锗块上面又放置了一个塑料三角形。在三角形的两个斜边各粘贴了一层金箔。 上面有一个金属弹簧，向下将三角形压在半导体锗块上面，在其顶端与锗表面形成了一个点接触，这就形成了一个点接触三极管。 这就是Brattain和Bardeen在1947年12月份发明的点接触三极管装置。 他们在三极管的左边接入一个麦克风，在右边回路接入一个音箱。他们对着麦克风说话，可以观察到音箱中出现被放大了的声音。 Brattain在实验室的工作笔记中写道：这个电路将声音进行了放大，可以在示波器上被观察到，也可以被听到。 放大功能是晶体三极管的主要功能。比如我们的手机，它接收到来自附近手机信号发送接收基站的微弱信号，手机中的电路将信号放大解调后，形成可以收听的声音。 这个晶体三极管究竟是如何完成这神奇的功能的呢？其中关键之处在于塑料三角形与锗块接触的这一小的区域。 在这个区域内集成了三种不同的导电物质。我们按照物质的导电性能将物质分成了三大类：导体、绝缘体和半导体。 第一类是导体，比如像金属

　　关于雪花的形状，虽然早在公元前 135 年，我国汉代文学家韩殷就对此提出过疑问，写道：“植被之花，均为五瓣，雪花却有六瓣”，但直到公元 1611 年，才有德国天文学家开普勒在其送给赞助者的一份文章中提出，<strong>“雪花的六角形外观绝非偶然，其背后一定有着什么尚不为人所知的原理，或许于自然形成的六角形就是自然界中最小的液体单位呈现形态”</strong>。 　　然而，就是北国之地如此常见的雪花，对于<strong>“雪花为什么会有那些特有的形状” 和“究竟有哪些因素影响着雪花的外形”这两个如此简单的问题，我们至今也没有答案</strong>。 　　近代对于雪花晶体成型的系统性研究始于 1930 年，日本科学家 Ukichiro Nakaya 开始对该问题进行研究，通过对温度和湿度进行控制，到 50 年代发现“星型的雪花倾向于在零下 2 到 15 摄氏度形成，柱形雪花则倾向于在零下 5 到 30 摄氏度形成，而星型雪花的形成过程在低湿度环境中不易出现分支，在高湿度环境中则倾向于长出更复杂、更高级的花边结果”。 　　虽然<strong>Ukichiro Nakaya 的开创性工作对晶体形状结构的研究做出了很大贡献，也引起了人们对于晶体生长问题的注意</strong>，比如有晶体在 “边缘极速向外扩张，在垂直于面的方向上成长缓慢” 的情况下，会倾向于长成更接近于二维的平面结构

1.超体聚类——一种来自图像的分割方法 　　超体（supervoxel）是一种集合，集合的元素是“体”。与体素滤波器中的体类似，其本质是一个个的小方块。与之前提到的所有分割手段不同，超体聚类的目的并不是分割出某种特定物体，其对点云实施过分割(over segmentation)，将场景点云化成很多小块，并研究每个小块之间的关系。这种将更小单元合并的分割思路已经出现了有些年份了，在图像分割中，像素聚类形成超像素，以超像素关系来理解图像已经广为研究。本质上这种方法是对局部的一种总结，纹理，材质，颜色类似的部分会被自动的分割成一块，有利于后续识别工作。比如对人的识别，如果能将头发，面部，四肢，躯干分开，则能更好的对各种姿态，性别的人进行识别。 　　点云和图像不一样，其不存在像素邻接关系。所以，超体聚类之前，必须以八叉树对点云进行划分，获得不同点团之间的邻接关系。与图像相似点云的邻接关系也有很多，如面邻接，线邻接，点邻接。其具体解释如下图： 　　基于超体聚类的点云分割，使用点邻接（蓝色）作为相邻判据。 2.超体聚类的实现步骤 　举个简单的例子来体会下超体聚类，其过程和结晶类似。但不是水结晶成冰，而是盐溶液过饱和状态下的多晶核结晶。所有的晶核(seed)同时开始生长，最终填满整个空间，使物质具有晶体结构。 　超体聚类实际上是一种特殊的区域生长算法，和无限制的生长不同

校历第十六周计划（12.09-12.15）：晶体表面原子结构相关知识以及两篇论文 12.09 感觉到关于Si表面结构这一块的相关知识了解的还不是很清楚，故此次周报将Si表面结构相关的知识进行补充。 晶体表面结构（补充） 表面 指大块晶体中的三维周期型结构与外界之间的过渡区，它包括所有不具有体内三维周期性的原子层，一般是一个到几个原子层，厚度约为0.5-2nm； 表面结构 就是表面上这一层原子的排列。 当晶体被切割之后，切面就理所应当地成为了表面，这个过程中究竟发生了什么？ 首先假定该晶体无掺杂，是单晶，切割后的切面是清洁表面。则此时的表面是理想表面，切割的操作只是对晶体附加了一组边界条件。由于垂直方向上三维平移对称型被破坏，电子波函数在表面附近发生变化，造成电子电荷密度的 弛豫 。它在表面层中形成了一个新的自洽势，主要特征是出现一个新的表面偶电层。这个偶电层有助于形成表面势垒，从而阻止体内电子进入真空。另外，表面顶层的原子也会发生弛豫，且在平行于表面的方向上，其平移对称性也与体内有明显的不同，这种现象就是前面提到的表面重构。 注：弛豫是物理学用语，指的是在某一个渐变物理过程中，从某一个状态逐渐地恢复到平衡态的过程。高能物理中，在外加射频脉冲RF(B1)的作用下，原子核发生磁共振达到稳定的高能态后，从外加的射频一消失开始，到恢复至发生磁共振前的磁矩状态为止，这整个过程叫 弛豫过程

一般在我们的AD系统里面,都有非常明确的模拟电源/模拟地;数字电源数字地,这些的处理相对比较重要.通常的系统中== 1,我们常用10~20欧姆电阻来做个模拟电源和数字电源的隔离,可以从下图中看出,当然,使用分组的隔离电源是最好的选择,但是成本相对较高 2,处理模拟地数字地时,最终使用1点接连的办法,这个连接点要选在PCB上的电荷平衡点,以防止出现电压差,这个需要PCB和模拟设计良好的基础及经验 3,使用PSRR高的LDO,尽量避免使用DCDC和纹波超过300UV的电源温压器件,当然,我们可以通过差分输入来减少来自电源的干扰 4,良好的屏蔽罩同样可以减少外部空间电磁辐射对AD系统的影响,诸如雷达,手机辐射,紫外线等 电源地主要是针对电源回路电流所走的路径而言的，一般来说电源地流过的电流较大，而信号地主要是针对两块芯片或者模块之间的通信信号的回流所流过的路径，一般来说信号地流过的电流很小，其实两者都是GND，之所以分开来说，是想让大家明白在布PCB板时要清楚地了解电源及信号回流各自所流过的路径，然后在布板时考虑如何避免电源及信号共用回流路径，如果共用的话，有可能会导致电源地上大的电流会在信号地上产生一个电压差（可以解释为：导线是有阻抗的，只是很小的阻值，但如果所流过的电流较大时，也会在此导线上产生电位差，这也叫共阻抗干扰），使信号地的真实电位高于0V，如果信号地的电位较大时

晶振，全称晶体振荡器，它能够产生中央处理器（CPU）执行指令所必须要的时钟频率信号，CPU一切指令的执行都是建立在这个基础上的，时钟信号频率越高，通常CPU的运行速度也就越快。 晶振有几个重要参数： 1，晶体元件规格书中所指定的频率，也是工程师在电路设计和元件选购时首要关注的参数。晶振常用标称频率在1～200MHz之间，比如32768Hz、8MHz、12MHz、24MHz、125MHz等，更高的输出频率也常用PLL（锁相环）将低频进行倍频至1GHz以上。我们称之为标称频率。 2，输出信号的频率不可避免会有一定的偏差，我们用频率误差（Frequency Tolerance）或频率稳定度（Frequency Stability），用单位ppm来表示，即百万分之一（parts per million）（1/106），是相对标称频率的变化量，此值越小表示精度越高。比如，12MHz晶振偏差为±20ppm，表示它的频率偏差为12×20Hz=±240Hz，即频率范围是（11999760～12000240Hz） 3，还有一个温度频差（Frequency Stability vs Temp）表示在特定温度范围内，工作频率相对于基准温度时工作频率的允许偏离，它的单位也是ppm。 4，另外，负载电容CL（Load capacitance），它是电路中跨接晶体两端的总的有效电容（不是晶振外接的匹配电容）

问题描述 分享一个之前遇到的STM32F4晶体频率问题，导致单片机死机的解决办法。使用一款新的F4开发板，直接使用的正点原子STM32F407工程模板代码，管脚配置正确，下载到外部晶体为25MHz的开发板之后，LED不闪烁，串口无输出，单片机直接死机，调试器检测不到芯片。 问题分析 之前写过一篇文章： STM32串口打印输出乱码的解决办法 ，那个F103乱码是因为外部晶体频率12M，而程序中8M对应不上，导致的串口乱码和定时器定时不准确，但是单片机并没有死机，程序还可以正常下载，解决办法也很简单，只需要修改程序中的外部高速时钟频率（HSE_VALUE）和倍频系数（RCC_CFGR_PLLMULL6）即可，而现在F407的这个情况貌似和之前F103的那个问题一样，也是晶体频率配置的问题，但是这个是直接死机了，单片机并没有工作。现在的开发板晶体频率是25M，而正点原子开发板的晶体频率是8M，应该就是这个问题导致的。在《正点原子F407开发指南》中新建工程模板章节，官方固件库中默认的晶体频率是25MHz，为了适配板子的8M晶体，修改了如下两个参数： stm32f4xx.h文件 if !defined (HSE_VALUE) define HSE_VALUE ((uint32_t)8000000) / !< Value of the External oscillator in Hz /