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作者：Giacomo Paterniani，现场应用工程师

摘要

本文探讨如何在项目中实现与硬件无关的驱动程序。即插即用的设计理念能够显著降低嵌入式软件或固件设计的复杂性，无论设计者的经验水平如何，都能从中受益。如果您想了解驱动程序的基本函数和嵌入式系统的软件架构，请参见文章“利用与硬件无关的方法简化嵌入式系统设计：基本知识”。

简介

在嵌入式系统设计中，设计人员通常要编写驱动程序和固件的代码，确保所选传感器能够实现其所需的基本功能。这一过程往往耗时且繁琐。为解决这一难题，可以通过结合硬件、软件和固件的方式，采用即插即用的设计思路，从而简化传感器的选择和系统集成。与硬件无关的驱动程序不仅能够让传感器集成变得更加高效，还可以作为一种通用解决方案，便于在未来的设计中重复使用。本文将以惯性测量单元(IMU)传感器为例，说明如何实现与硬件无关的驱动程序，不过，这种方法同样适用于其他类型的传感器和器件。驱动程序采用C语言编写，并在一款通用微控制器上进行了测试。

驱动程序实现

附录中包含提及的所有图片和代码，可供读者查阅。

uadis16500_rd_error_flag

附录中的图10展示了该函数的实现。该函数读取ADIS16500_REG_DIAG_STAT寄存器中包含的错误标志，如果未发生错误，所有位都为0。可能的错误有10个，因此，该函数会返回一个ADIS16500_ERROR_FLAGS结构，其中包含10个布尔字段，每个字段代表一个错误。该函数只读取ADIS16500_REG_ DIAG_STAT寄存器，并使用特定错误掩码检查该寄存器的各个位，发现逻辑1时，该结构的相应字段就会设置为true。

uadis16500_rd_temp

这是一个温度读取函数，其实现方法与加速度和陀螺仪相同（详情请见本系列第一篇文章）。读取的值用℃为单位表示。其二进制值包含在16位寄存器ADIS16500_REG_TEMP_OUT中。之后，数据将经过二进制转二进制补码的转换。得到的二进制补码值将乘以温度比例因子（单位为℃/LSB），最终得出以℃为单位的数值，并记录在作为输入传递的指针中。该函数实现可参见附录中的图9。

uadis16500_get_ts_usec

该函数用于获取IMU的时间戳，单位为μs。其实现方法与adis16500_rd_temp函数完全相同。具体可参见附录中的图9。

uadis16500_rd_data_cntr

该程序读取已输出的数据数量。实际上，只需读取名为ADIS16500_REG_DATA_CNTR的寄存器即可实现。当该寄存器达到最大值时，将从0重新开始。该函数的实现方式可参见附录中的图9。

uadis16500_wr_acc_calib

该函数用于执行自定义偏移校准。设计人员通过调用该函数，可将偏移值添加到从输出数据寄存器读取的值中，从而将x、y、z校准值添加到x、y、z加速度数据中。该函数的输入是指向ADIS16500_XL_OUT类型结构的指针，该结构包含x、y和z浮点类型字段。该函数的目标是从浮点值转换为二进制补码值，再从二进制补码值转换为二进制值。所有步骤可参见附录中的图11。接下来，需要将二进制值写入偏置寄存器，例如，对于x轴，需要写入两个寄存器：ADIS16500_REG_X_ACCEL_BIAS_L（低16位）和ADIS16500_REG_X_ACCEL_BIAS_H（高16位）。y轴和z轴也是如此，各自有相应的偏置寄存器。为了检查该程序是否正确执行，放置IMU传感器时，确保z轴垂直指向天空。在这种情况下，x轴和y轴的加速度值接近0，z轴的加速度值接近–9.81 m/s2 (–g)。调用校准函数并传递一个校准结构，其中x、y和z字段均等于–9.81 m/s2，校准后的读取结果为x = –9.81；y = –9.81；z = 0，即表明校准偏移函数正常工作。

uadis16500_wr_gyro_calib

这是与陀螺仪有关的偏移校准函数，其实现方法与加速度校准函数完全相同。区别在于，陀螺仪的校准需要按照数据手册中的说明，使用对应的陀螺仪偏移寄存器来完成。

本文着重介绍IMU传感器驱动程序，但其软件/固件结构可用于任何类型的传感器。因此，要实现对所有传感器的通用支持，只需根据传感器与微控制器之间的通信协议（如 SPI、I2C、UART 等）进行调整。传感器的初始化方式仍然有效，因为初始化阶段记录了通过通信协议进行收发的函数。

如何在项目中引入和使用驱动程序

除了关于传感器和微控制器单元(MCU)间硬件连接的基本说明外，本文还提供了相关指南，从软件和固件的角度介绍如何引入驱动程序。

图1.项目文件夹结构。

传感器驱动程序没有通用的组织结构。图1所示为建议的文件夹结构。userlib文件夹中包含所有传感器驱动程序。在本示例中，只有IMU传感器驱动程序，但如果项目包含更多传感器，组织方式基本相同。userlib中有两个文件夹，分别是include和src。include文件夹包含驱动程序的标头文件，即本例中的adis16500.h，而src中包含源文件，即adis16500.c。userlib中还有一个指定include指令的makefile，如图2所示。

图2.userlib makefile。

图3.主makefile。

图3所示为主makefile。它位于应用层，靠近main.c。该makefile包含user.mk，如图3中红色下划线所示（代码第115行）。

借助makefile (.mk)，设计人员可以在应用层（比如在main.c内）引入驱动程序的接口，并且可以调用传感器驱动程序的所有公共函数。这样，应用层和传感器驱动层之间就会建立起链接。在应用层可以得知传感器的驱动程序接口(adis16500.h)。因此，在应用层，将通过上文讨论的初始化程序建立传感器驱动层和外设驱动层之间的链接。在IMU传感器的具体用例中，发送器、接收器SPI函数和系统延迟函数将在main.c文件中定义，如附录中的图2所示。这三个函数完全遵循驱动程序头文件中的原型，即附录中图3顶部所示的原型。这三个函数内部是外设驱动层提供的函数，如spiSelect、spiSend、spiReceive、spiUnselect和chThdSleepMicroseconds。因此，SPI接收器、发送器和系统延迟函数代表外设驱动层和传感器驱动层之间的链接，这些函数将分配到初始化结构中，如附录中的图2所示。以上就是在项目中引入驱动程序的整个过程。

如果要从传感器获取输出，设计人员可以使用adis16500_rd_acc和adis16500_rd_gyro部分介绍的函数。传感器读取并没有完全通用的方法，图4仅提供一个示例。

图4.传感器输出读取示例。

在此示例中，main.c中有一个无限循环，始终检查名为_adis16500_data_ready的布尔静态变量。该变量与回调函数相关，当DR引脚变为高电平时，它将切换到TRUE，这意味着已有新数据可用。在这种情况下，主函数将调用adis16500_rd_acc和adis16500_rd_gyro函数。通过全速运行IMU传感器，设计人员将能够以2 kHz的输出数据速率(ODR)获取数据。

结论

本文介绍了驱动程序功能，以及如何通过与硬件无关的方法简化传感器集成。与硬件无关的驱动程序可以作为一种通用解决方案，在未来的设计中重复使用。

关于ADI公司

Analog Devices, Inc. (NASDAQ: ADI)是全球领先的半导体公司，致力于在现实世界与数字世界之间架起桥梁，以实现智能边缘领域的突破性创新。ADI提供结合模拟、数字和软件技术的解决方案，推动数字化工厂、汽车和数字医疗等领域的持续发展，应对气候变化挑战，并建立人与世界万物的可靠互联。ADI公司2024财年收入超过90亿美元，全球员工约2.4万人。ADI助力创新者不断超越一切可能。更多信息，请访问www.analog.com/cn。

作者简介

Giacomo Paterniani拥有博洛尼亚大学生物医学工程学位，并在摩德纳-雷焦·艾米里亚大学获得电子工程硕士学位。毕业后，他在摩德纳-雷焦·艾米里亚大学担任了一年研究员。2022年4月，他作为研究生现场应用工程师加入ADI公司的研究生项目。2023年4月，他成为FAE。

未来一至三年，多模态GenAI模型将在更多应用中发挥更大价值

Gartner预测，到2030年，多模态企业软件和应用将占比达80%，远高于2024年不到10%的水平。

Gartner高级研究总监Roberta Cozza表示：“企业软件向多模态转变是一次企业运营和创新的根本转型。多模态生成式人工智能（GenAI）将带来此前无法实现的特性和功能，推动企业应用的升级演进，医疗、金融、制造等行业都将从中受益。该技术将通过增强特定领域语言模型，提高模型准确性，实现企业运营的自动化并驱动情境决策智能，使AI能够在各种任务中主动采取行动。”

多模态GenAI模型等具有重大影响力的技术位于“Gartner新兴技术影响力雷达图：GenAI”的中心（见图一）。产品负责人必须就投资这些新兴GenAI技术做出关键性决策，从而帮助客户创造前所未有的业务价值。”

图一、新兴技术影响力雷达图：GenAI

数据来源：Gartner（2025年5月）

多模态GenAI能够在单一生成模型中处理多种类型的数据输入和输出，包括图像、视频、音频（语音）、文本和数值数据等。多模态技术使模型能够与各种模态的数据进行交互并生成输出，提高了GenAI的可用性。

目前，许多多模态模型支持两种或三种模态的处理（例如文生视频或语音转图像）。未来几年，多模态能力将进一步扩展，涵盖更多样化和全新的模态类型。

Cozza表示：“企业应专注于将多模态技术整合到其软件中，以此提升用户体验和运营效率。通过充分利用多模态GenAI所提供的多样化数据输入与输出，企业有望释放出全新的生产力与创新潜力。”

关于Gartner

Gartner（纽约证券交易所代码： IT）为企业机构提供切实可行的客观洞察，助力企业机构在最关键的优先事项上做出明智决策，取得出色业绩。欲了解更多信息，请访问http://www.gartner.com/cn。

在全球能源结构转型与“双碳”目标驱动下，储能产业正迎来爆发式增长。无论是光伏储能系统、工商业储能电站，还是微电网与移动储能设备，稳定、高效、安全的电源解决方案始终是行业核心需求。深圳市中电华星电子技术有限公司全新推出的CAE350-L系列工业级电源模块，凭借其卓越性能与多重技术创新，为储能行业提供了一站式高可靠电源保障。

CAE350-L系列产品核心优势：为储能场景量身定制

1. 高效节能，提升能源转化效率

采用先进拓扑结构设计，全系列效率高达82%~88%，显著降低系统能耗与温升，助力储能设备实现更高能效比。

兼容90-264VAC宽幅交流输入与250-370VDC直流输入，无缝适配光伏逆变器、电池组等多样化能源接口。

2. 极致可靠，无惧严苛环境挑战

-25℃至+70℃超宽工作温度范围，支持5000米高海拔应用，并通过-40℃~85℃存储测试，适应沙漠、高原、极寒等极端气候。

内置过压、过流、短路、过温四重保护机制，采用“打嗝模式”智能恢复技术，确保系统在异常工况下快速响应、安全自愈。

3. 灵活配置，覆盖全场景电压需求

提供5V/8.5V/12V/15V/24V/27V/36V/48V多档输出电压可选，最大输出功率达352.8W，精准匹配BMS（电池管理系统）、PCS（储能变流器）、监控模块等关键部件供电需求。

输出电压可调范围宽泛（如48V型号支持43.7~53.7V动态调整），满足系统级电压微调与冗余设计。

4. 安全认证，护航全球项目落地

通过CQC、CB、IEC/EN62368、BIS IS13252等国际权威认证，符合工业级EMC CLASS A标准，内置3000VAC高隔离电压与静电防护（接触±8kV/空气±15kV），为储能系统提供“零隐患”电源保障。

典型应用场景：让能源管理更智能

光伏储能系统

CAE350-L模块高效转换光伏直流输入，为储能电池充放电控制、逆变器辅助电路提供稳定电力，延长系统寿命并降低维护成本。

工商业储能电站

＞86%转换效率与低至130mV纹波特性，确保电站监控、消防、温控等子系统在长期高负载下稳定运行，提升电站综合收益。

移动储能设备

＜3秒快速启动与0.654kg轻量化设计，适配车载储能、应急电源等移动场景，满足抗震、宽温与紧凑空间需求。

中电华星：以技术实力铸就行业标杆

在 “双碳” 目标引领的新能源变革浪潮中，储能作为能源转型的关键支撑，正迎来前所未有的发展机遇。从全球储能设施规模的迅猛增长，到光伏、风电等新能源的广泛应用，绿色能源的未来图景已清晰可见。

中电华星储能电源关注阻燃等级高、长寿命要求、高海拔应用及满足加强绝缘等储能行业电源的关键需求，以创新为笔，以可靠为墨，打造经济、高效的 ESS 电源解决方案，广泛赋能发电厂、公用事业、商业和住宅建筑等各个场景，以工商业储能应用为例：产品可适用于能量管理系统，储能变流器，储能电池，消防系统，温控系统等场景。我们的超高超宽电压输入 DC/DC PV 系列电源、AC/DC 电源，以及适配 IGBT/SiC 驱动器、CAN/RS485 收发器的优质产品，精准匹配 ESS 开发的多元需求，可用于V2G储能、家用储能、工商业储能等领域，为能源存储注入稳定动力。

中电华星作为高可靠电源领域的领军企业，专注高可靠电源研发生产25年，聚焦储能、光伏、半导体设备、工业控制、机器人等高精尖领域，构建了覆盖研发、生产、测试的全链条技术保障体系。累计获得40余项核心技术专利。公司是广东省科技厅认定的"广东省轨道交通电源工程技术研究中心"，国家高新技术企业、深圳市专精特新企业，已构建涵盖ISO9001质量管理体系、国军标质量体系及IRIS22163铁路行业国际认证的三重标准体系。

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作为深耕电源领域多年的国家级高新技术企业，中电华星始终聚焦工业与能源市场，CAE350-L系列凝结多项专利技术，采用全自动化生产线与严苛测试标准（MTBF≥30万小时），并承诺3年超长质保，为客户提供从选型到交付的全周期技术支持。

附：CAE350-L系列关键参数速览

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来源：中电华星

提到电源芯片，大家最熟悉的莫过于正电压的输出形式了。然而，在复杂的电子系统中，负电压绝非“消极”的存在，而是同样扮演着不可或缺的角色。在许多特定电路设计和应用场景下，负电压甚至能发挥独特且关键的作用。

• 音频功率放大器

负电压常用于提供偏置，改善放大器的线性度和音质。它能确保放大器在整个音频信号周期内都保持良好的线性放大特性，有效减少失真和噪声，从而提升最终的音频质量。

• LCD 显示驱动

在LCD驱动中，负电压也是调节对比度和提供偏置的关键。通过精确控制负电压的大小，工程师可以灵活调整 LCD 显示器的对比度与亮度，让图像呈现更加清晰、鲜艳的效果。

• 工业应用

在大型测试机、工业仪器仪表等传统工业领域，设备内部通常需要用到大量的ADC、DAC、运算放大器和传感器等精密器件，用于信号的采样、调制和放大处理。这些复杂的信号处理环节，往往也需要负电压来提供必要的偏置。

• 通信设备

在差分信号传输（如一些通讯总线）中，也可以见到负电压的身影。面对工业现场复杂的电磁环境，负电压能帮助总线系统更准确地识别差分信号，显著降低误码率，从而大幅提高通信的可靠性和稳定性。

01 新品推出——EZ8862

在工业应用场景中，通常采用24V输入电压，输出±12V或更高正负电压来满足后端运放等精密器件正常工作。虽然这类器件的负载电流需求并不高，但也面临多重挑战。第一、输入电压自身的波动加上负压输出造成的天然压差，导致输入峰值电压突破40V。第二、受限于PCB布板空间局促等现实制约，传统方案难以兼顾高效与紧凑性。

基于上述客户遇到的痛点，支持最高65V输入，双路1A电流输出的EZ8862 ezSiP电源模块应运而生。

02 EZ8862产品特点

·输入电压范围：3.8V~65V 

·输出电压范围：1V~40V（通道1）

  1V~40V or -1V~-40V (通道2)

·双路1A输出电流能力

·±1.5%最大总直流输出精度

·负压输出通道内置Level shift电路

·开关频率：1MHz

·输出过流、过压保护

·过温保护

·输出良好指示

·36Lead 5mm×5mm×1.87mm 

  MECP封装

图1: EZ8862典型应用原理图

03 EZ8862产品优点

一颗抵两颗

单颗芯片轻松实现双路正负压输出

如图2所示：通道2通过内置Level shift 电平转换电路，无需额外电路即可实现负压输出，实现单路+15V和单路-15V的输出表现。

图2: EZ8862启动波形图

集成电感模块电源方案

轻松应对布板面积局促难题

EZ8862通过内部集成电感和电阻电容等器件，结合艾诺半导体先进的模块封装工艺技术，仅需在芯片外围添加少量输入输出电容即可正常工作。如下图3所示：整体电源解决方案占板不到一块硬币大小，非常适合布板面积受限又需要多路输出的应用场景。

图3：EZ8862 Demo board

如果你想了解更多产品信息或者想申请样品、Demo，

请联系我们:  sales@einnosemi.com

04 杭州艾诺半导体简介

杭州艾诺半导体有限公司于2019年成立，致力于工业级电源芯片和SiP的研发，覆盖通讯、工业、汽车、数字中心等应用领域，为全球客户提供中高端解决方案。公司的核心竞争力为超高集成度电源SiP，以及用于人工智能、云计算、数据中心的高效率超大电流解决方案。公司布局多样化的产品类型，可适用于各种工业级应用场景。公司具有顶级海归创业团队，几位创始人深耕行业近二十年，技术联合创始人皆为美国知名半导体公司高管，整个团队集芯片设计、SiP封装、系统应用和市场销售于一体，可以实现产品全线自主研发、封装测试、应用生产和市场推广等工作。未来公司会基于自身技术优势，依托中国的产业链平台，扩大市场规模，技术性能上超越国外主流产品，填补国内工业级电源芯片及SiP产品空白，服务于通信，工业，汽车，数据中心等中高端领域。

来源：杭州艾诺半导体有限公司