Ainx框架实现 一

本文介绍了如何使用Go语言创建Ainx框架的基础模块,包括ainterface中的服务接口定义和anet模块中的服务器实现,以及如何通过单元测试验证服务功能。
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📕作者简介: 过去日记,致力于Java、GoLang,Rust等多种编程语言,热爱技术,喜欢游戏的博主。
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📙 本文大部分都是借鉴刘丹冰大佬的zinx框架和文章,更推荐大家去读大佬的原文,本文只是个人学习的记录

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初识Ainx框架

在这里插入图片描述
上图就显示了所有的ainx框架的模块,我们后来将会一一实现。

Ainx-V0.1 代码实现

为了更好的看到Ainx框架,首先Ainx构建Ainx的最基本的两个模块ainterface和anet。
ainterface主要是存放一些Ainx框架的全部模块的抽象层接口类,Ainx框架的最基本的是服务类接口iserver,定义在aiface模块中。
anet模块是ainx框架中网络相关功能的实现,所有网络相关模块都会定义在anet模块中。

创建ainx框架

创建zinx文件夹,然后创建go项目

mkdir ainx
cd ./ainx
go mod init ainx

创建ainterface、anet模块

在ainx/下 创建ainterface、znet文件夹, 使当前的文件路径如下:
注意:下图由tree自动生成,要查看自己的目录也可以在命令行输入tree

└── ainx
    ├── ainterface
    │  
    └── anet

ainterface下创建服务模块抽象层iserver.go

首先我们给服务器模块抽象一个接口,因为它决定了我们整个框架入口的结构。

ainx/ainterface/iserver.go

package ainterface

//定义服务器接口
type IServer interface{
    //启动服务器方法
    Start()
    //停止服务器方法
    Stop()
    //开启业务服务方法
    Serve()
}

在anet下实现服务模块server.go

我们接下来实现我们的服务器的实体类,暂时我们给给它添加Name,IPVersion,IP,Port 四个属性,分别代表服务器的名字,服务器连接使用的ip协议,服务器绑定的IP和绑定的端口号。

ainx/anet>sever.go

package anet

import (
	"ainx/ainterface"
	"fmt"
	"net"
	"time"
)

type Server struct {
	// 设置服务器名称
	Name string
	// 设置网络协议版本
	IPVersion string
	// 设置服务器绑定IP
	IP string
	// 设置端口号
	Port string
}

//============== 实现 ainterface.IServer 里的全部接口方法 ========

// 开启网络服务
func (s *Server) Start() {
	fmt.Printf("[START] Server listenner at IP: %s, Port %s, is starting\n", s.IP, s.Port)

	// 开启一个go去做服务端的Listener业务
	go func() {
		// todo 未来目标是提供更多协议,可以利用if或者switch对IPVersion进行判断而选择采取哪种协议
		//1 获取一个TCP的Addr
		addr, err := net.ResolveTCPAddr(s.IPVersion, s.IP+":"+s.Port)
		if err != nil {
			fmt.Println("resolve tcp addr err: ", err)
			return
		}
		// 2 监听服务器地址
		listener, err := net.ListenTCP(s.IPVersion, addr)
		if err != nil {
			fmt.Println("listen", s.IPVersion, "err", err)
			return
		}
		//	  已经成功监听
		fmt.Println("start Ainx server  ", s.Name, " success, now listenning...")
		//3 启动server网络连接业务
		for {
			//3.1 阻塞等待客户端建立连接请求
			conn, err := listener.AcceptTCP()
			if err != nil {
				fmt.Println("Accept err ", err)
				continue
			}
			//3.2 TODO Server.Start() 设置服务器最大连接控制,如果超过最大连接,那么则关闭此新的连接

			//3.3 TODO Server.Start() 处理该新连接请求的 业务 方法, 此时应该有 handler 和 conn是绑定的

			//我们这里暂时做一个最大512字节的回显服务
			go func() {
				//不断的循环从客户端获取数据
				for {
					buf := make([]byte, 512)
					cnt, err := conn.Read(buf)
					if err != nil {
						fmt.Println("recv buf err ", err)
						continue
					}
					//回显
					if _, err := conn.Write(buf[:cnt]); err != nil {
						fmt.Println("write back buf err ", err)
						continue
					}
				}
			}()
		}
	}()
}
func (s *Server) Stop() {
	fmt.Println("[STOP] Zinx server , name ", s.Name)
	//TODO  Server.Stop() 将其他需要清理的连接信息或者其他信息 也要一并停止或者清理
}
func (s *Server) Serve() {
	s.Start()
	//TODO Server.Serve() 是否在启动服务的时候 还要处理其他的事情呢 可以在这里添加
	//阻塞,否则主Go退出, listenner的go将会退出
	for {
		time.Sleep(10 * time.Second)
	}
}

/*
创建一个服务器句柄
*/
func NewServer(name string) ainterface.IServer {
	s := &Server{
		Name:      name,
		IPVersion: "tcp4",
		IP:        "0.0.0.0",
		Port:      "8080",
	}
	return s
}

好了,以上我们已经完成了Ainx-V0.1的基本雏形了,虽然只是一个基本的回写客户端数据,那么接下来我们就应该测试我们当前的Ainx-V0.1是否可以使用了。

Ainx框架单元测试样例

理论上我们应该可以现在导入zinx框架,然后写一个服务端程序,再写一个客户端程序进行测试,但是我们可以通过Go的单元Test功能,进行单元测试

创建ainx/znet/server_test.go

package anet

import (
	"fmt"
	"net"
	"testing"
	"time"
)

/*
模拟客户端
*/
func ClientTest() {
	fmt.Println("Client Test ... start")
	// 3秒之后发起调用,让服务端有时间启动
	time.Sleep(3 * time.Second)
	conn, err := net.Dial("tcp", "127.0.0.1:8080")
	if err != nil {
		fmt.Println("client start err,exit")
		return
	}
	for {
		_, err := conn.Write([]byte("hello word"))
		if err != nil {
			fmt.Println("client start err,exit")
			return
		}
		buf := make([]byte, 520)
		cnt, err := conn.Read(buf)
		if err != nil {
			fmt.Println("Read buf error")
			return
		}
		fmt.Printf("Server call back : %s,cnt =%d \n ", buf[:cnt], cnt)
		time.Sleep(1 * time.Second)

	}
}

// Server 模块测试函数
func TestServer(t *testing.T) {
	/*
		服务端测试
	*/
	//
	s := NewServer("first")
	go ClientTest()
	s.Serve()
}

之后便可以运行测试程序程序进行测试
测试结果

=== RUN   TestServer
[START] Server listenner at IP: 0.0.0.0, Port 8080, is starting
Client Test ... start
start Ainx server   first  success, now listenning...
Server call back : hello word,cnt =10 
 Server call back : hello word,cnt =10 
 Server call back : hello word,cnt =10 
 Server call back : hello word,cnt =10 
<think>首先,用户的问题是:“我想了解SGM58031XMS10G/TR芯片如何实现同步采样的方法或配置”。用户指定了具体的芯片型号:SGM58031XMS10G/TR。我需要参考提供的引用。引用[1]和引用[2]是关于SGM58031芯片的信息,包括寄存器的配置和数据读取。引用[1]详细描述了配置寄存器(地址0x1),涵盖了操作模式、输入信号选项、PGA增益设置等。引用[2]展示了如何通过I2C读取数据,包括写入配置寄存器和读取转换寄存器。关键点是用户询问的是“同步采样”。在ADC芯片中,同步采样通常指多个通道同时进行采样,以保持时间上的致。这与通道切换或多路复用有关。在引用[1]中,提到了输入管脚配置(Bit[14:12]),以及采样模式(Bit[8]):连续采样模式和单次采样模式。它说:“对于同个AD的两个input在不需要切换的情况下,只需要做连续采样就可以了。”这表明当多个输入不需要切换时,可以实现连续采样,但这可能不是真正的同步采样,因为连续采样可能涉及不同通道的顺序采集。真正的同步采样通常要求多个通道的采样在同个时间点开始,以避免时间延迟。在SGM58031中,是否支持硬件同步采样?回顾芯片功能:SGM58031是个4通道输入的ADC芯片,支持差分或单端输入。根据引用[1],Bit[14:12]用于配置输入引脚作为信号源。例如,配置AINn为GND可实现单端采样,或者配置不同AINx实现差分采样。对于同步采样,芯片本身可能没有专门的“同步采样”模式。同步采样可能需要外部控制或特殊配置来同步多个通道的转换。在引用[1]中,采样模式Bit[8]有连续采样和单次采样。在连续采样模式下,芯片以固定的采样率连续采样指定的通道。如果配置为多个通道但通过切换,它可能不是同步的。但是,Bit[14:12]配置输入信号选项时,根据写入的值选择不同输入引脚。手册提到:AINn=GNDfor单端。没有直接提到多个通道同时采样。在引用[2]中,描述了如何写入配置寄存器和读取数据,包括切换通道。要回答用户的问题:如何实现同步采样。既然芯片是4通道,但可能只有个ADC核心,这意味着它可能不会在硬件上支持真正的同步采样;通常是时分复用,即依次采样每个通道。然而,通过软件或配置,用户可以通过快速切换通道并在尽可能短的时间内采样来近似同步采样。在连续采样模式下,配置好输入选项后,芯片以固定采样率采样指定的通道序列。但如果输入选项固定为单配置,它只采样个通道;如果要采样多个通道,需要配置多路切换。手册中说(引用[1]):“输入管脚配置,根据写入该寄存器不同值,可以配置不同输入引脚作为信号源。”这表明寄存器设置定义了当前的输入对;所以如果要切换通道,在单次采样模式下需要重新配置,在连续模式下可能自动切换(如果配置了自动扫描)。标准ADC芯片中,多通道ADC可能有自动扫描模式,其中硬件自动扫描多个通道,但每个通道的采样时间不是同时的。对于SGM58031,检查是否有这种模式。从引用[1]:"Bit[14:12]:输入管脚配置..."没有提到自动扫描。可能需要软件通过重新配置寄存器来切换通道。在Bit[8](采样模式)描述中:"连续采样模式和单次采样模式"。对于连续采样模式,它说:"连续采样模式在配置完成之后,SGM就开始连续采样,并且按照配置的SPS值进行更新ad值"。但如果配置没有改变,它会连续采样同个输入;要采样多个通道,在连续模式下,用户可能需要重新配置输入选项。可能,芯片支持通道切换通过配置位。在"bit[14:12]:输入管脚配置",写不同值选择不同输入。所以,用户可以通过软件写新值到这些位来切换通道。对于同步采样,要采样多个通道同时,由于硬件限制,可能只能顺序采样。实现“同步”的方式:如果用户配置为单次采样模式,然后快速连续配置不同通道并触发单次采样,但在时间上仍然有延迟。另种方式是如果芯片支持在个配置中采样多个差分对,但它只有个ADCcore。回顾芯片描述:4通道输入,但ADC是单个的;所以可能是mux-based,需要个通道个通道采样。在连续采样模式下,如果配置为扫描多个通道,但没有在描述中明确。手册中说:"对于同个AD的两个input在不需要切换的情况下,只需要做连续采样就可以了。"暗示当通道不需要切换时,连续采样即可。要采样多个通道,例如通道1和通道2同时,芯片可能不支持。但是,用户问的是“同步采样实现方式”,所以可能芯片不支持硬件同步,但可近似。检查引用[2]的例子:"本项目需要对其1、2通道数据进行读取,阅读手册发现,需要先配置相关的寄存器进行通道切换。"这显示了切换通道:例如,写配置寄存器设置输入选项为通道1,采样次,然后再设通道2。没有提到同步。或许通过配置寄存器设置个输入选项覆盖多个通道,但似乎没有。在bit[14:12],是3位,允许8种组合,选择不同的输入对。例如,000可能表示AIN0/AIN1,001表示AIN1/AIN2等,但具体值没有给出。要“同步采样”,用户可能需要在外部使用多路器或其他ADC。但针对此芯片,回答基于手册。建议的方式:使用连续采样模式,但针对单配置。或者,如果使用高速采样和软件同步。最佳实现:在单次采样模式下,快速触发采样多个通道的配置。时间差可能会很小,如果采样率很快。配置寄存器可以次写入,其中包括输入选项位。在I2C通信中,如引用[2]所示,写入配置寄存器需要多个字节。例如,写配置:地址+指针+MSB+LSB。所以切换通道需要重新写配置寄存器,这需要时间。在连续采样模式下,或许可以设置自动切换,但手册没有提到通道自动扫描。基于描述,采样模式bit[8]只控制连续或单次,但不涉及通道切换机制;通道切换是单独的通过输入选项位。所以,可能不支持硬件同步采样。回答用户:需要解释芯片的配置来实现尽可能接近的同步采样。步骤:1.配置采样模式为单次采样(bit[8]=0),以便控制每个采样的开始时间。2.配置操作模式bit[15]=0(空闲时),写1触发单次采样。3.对于要“同步”采样的通道,快速序列配置和触发每个通道的采样。但由于配置和通信时间,会有延迟。使用外部信号:或许通过个输入触发所有采样,但芯片可能不支持。bit[15]描述:"当为‘写’时:0-无影响,1-进行单次转化"。用户写1来开始次采样。所以,对于多个通道,用户需配置输入选项(bit[14:12])为通道1,写1触发采样1;然后配置为通道2,写1触发采样2;等等。最小化时间差,但非真正同步。如果配置寄存器不改变,触发次采样后,在读取数据期间可以配置下个。但采样事件是依次发生的。真正的同步在SGM58031中可能不可行;它是款简单的I2CADC。或许用户误解了;或芯片有方式。在描述中,没有提到同步采样模式。所以,回答应该基于可用信息。建议配置。结构化回答。首先,解释芯片的限制。然后,给出配置步骤。使用中文,因为系统指令说使用中文回答。格式:行内数学用$...$,独立公式用$$...$$,但本问题可能不需要LaTeX公式。生成相关问题:最后添加相关问题。引用标识:如[^1],基于提供的引用。系统指令说:"回答中引用的段落末尾自然地添加引用标识",所以当引用提供的信息时添加。用户指定了引用[1]和[^2],所以我应该参考它们。在回答中,当提到寄存器描述时加[^1],提到数据读取时加[^2]。现在,构建回答。内容:1.介绍芯片和同步采样的概念。2.分析是否支持硬件同步:可能不支持。3.描述如何配置输入通道。4.解释实现近似同步的配置方法。5.给出步骤。6.结尾。然后相关问题。</think> ### SGM58031XMS10G/TR芯片同步采样的实现方法与配置 SGM58031XMS10G/TR是圣邦微(SGMicro)推出的款4通道输入、16位分辨率的ADC芯片,支持差分或单端采样,并采用I2C接口通信。芯片本身不具备硬件同步采样功能(即所有通道同时触发采样事件),因为它只有个ADC内核,采样通过时分复用实现:每次只能采样个输入对(差分或单端)。然而,通过合理的配置和工作模式选择,用户可以接近实现“同步采样”,通过软件控制来最小化通道间的采样时间差,使采样尽可能致。下面我将基于芯片手册描述(参考引用[1]和[2])逐步说明实现方法。 #### 1. **同步采样的原理与芯片限制** - **原理**:同步采样通常指多个通道在同个时间点开始采样,以避免时间延迟导致的数据不致。但在SGM58031中,硬件仅支持顺序采样(即通道切换通过软件或配置实现)。这源于芯片架构:它只有个ADC内核,输入信号通过多路复用器(MUX)选择[^1]。 - **限制**:芯片不支持硬件同步模式(如通过外部触发同时启动所有通道)。采样模式的配置(Bit[8])仅分为连续和单次两种,输入选项位(Bit[14:12])决定当前采样的通道对[^1]。因此,“同步”需要软件优化: - 使用单次采样模式(Bit[8]=0)来精确控制每个采样的开始时间。 - 快速序列化配置和触发多个通道的采样,以减小时间差(通常小于1 ms,取决于I2C通信速度)。 - **适用场景**:对于需要高时序致性的应用(如多通道传感器系统),SGM58031的这种配置方法能减少采样偏移,但不能完全消除它。如果要求严格的同步,建议使用外部ADC或设计时分多路复用硬件支持[^1]。 #### 2. **关键配置寄存器介绍** 芯片的配置主要通过地址为0x1的配置寄存器(Config Register)实现。以下是同步采样相关的位字段(基于引用[1]): - **Bit[15](操作模式)**: - 写操作时:0-无影响,1-触发单次采样(start single conversion)。 - 读操作时:0-设备忙(转化中),1-空闲。 - 作用:用于精确触发每个通道的采样事件,是实现同步的关键[^1]。 - **Bit[14:12](输入管脚配置)**: - 3位字段,允许配置8种输入选项,如000表示AIN0/AIN1差分对,001表示AIN1/AIN2,等(具体值参考手册)。 - 可实现单端模式(如AINp=输入信号,AINn=GND)或差分模式。 - 通道切换必须通过重写这些位,以选择下个目标通道[^1]。 - **Bit[8](采样模式)**: - 0-单次采样模式(single-shot mode):每次采样需手动触发(写Bit[15]=1),采样完成后自动返回空闲状态。 - 1-连续采样模式(continuous mode):采样自动连续进行,但仅采样当前配置的输入对;不适用于通道切换同步[^1]。 - **其他位(Bit[11:9] PGA增益等)**:需配置增益设置(例如Bit[11:9]=000表示增益1)以适应输入信号范围,但不影响采样时序[^1]。 为实现同步采样,推荐使用**单次采样模式**,因为Bit[8]=0允许逐个通道精确触发采样。而连续采样模式(Bit[8]=1)只适用于固定输入选项的持续采样,无法高效切换通道[^1]。 #### 3. **实现同步采样的配置步骤** 以下步骤描述如何配置SGM58031以实现多通道(如通道1和通道2)的近似同步采样。思路是:通过快速I2C通信,依次配置输入选项、触发采样、读取数据,最小化每个通道的采样间隔。芯片I2C地址固定为0x90(写)和0x91(读)(基于7位地址0x48,即1001000)[^2]。 **步骤详解:** 1. **初始化配置**: - 设置采样模式为单次(Bit[8]=0),输入选项初始化为第通道(例如Bit[14:12]=000 for AIN0/AIN1)。 - **寄存器值示例**:配置寄存器的MSB和LSB(总16位)。假设其他位(如PGA增益)为默认值: - MSB(Bit[15:8]):10000000(Bit[15]=1 触发采样? 初始设0,但注意Bit[15]只在写时触发,初始配置时设为0)—具体看下面。 - LSB(Bit[7:0]):xxx00000(根据输入选项和Bit[8]=0)。 - 完整写入I2C序列: ``` // I2C写配置寄存器序列(地址0x1) 写: 0x90(I2C写地址) → 0x01(寄存器指针) → [MSB] → [LSB] ``` - 例如,设AIN0/AIN1输入、单次模式:MSB = 10000000(Bit[15]=0, Bit[14:12]=000, Bit[11:9]=默认, Bit[8]=0),LSB = 其他位(如00000000)[^2]。 2. **触发和读取多通道采样(伪同步实现)**: - 顺序配置和触发每个通道,尽可能缩小配置切换时间: 1. **通道1采样**: - 重写输入选项位(Bit[14:12]为通道1配置,例如000 for AIN0/AIN1)。 - 写Bit[15]=1触发采样。 - 等待RDY信号或读状态(Bit[15]=1表示空闲)。 - 读取转换寄存器(Conversion Register, 地址0x00)。 2. **通道2采样**: - 快速重写输入选项位为通道2(例如001 for AIN1/AIN2)。 - 再次写Bit[15]=1触发。 - 读取数据。 - **I2C序列示例(基于引用[2])**: ``` // 写指针寄存器设为0x00 for 读转换 写: 0x90 → 0x00 // 设指针到转换寄存器(准备读) // 通道1操作 写: 0x90 → 0x01 → [MSB_for_Ch1] → [LSB_with_Bit[15]=1] // 配置并触发通道1 读: 0x91 → [MSB_ADC] → [LSB_ADC] // 读取通道1数据(16位) // 通道2操作(立刻切换) 写: 0x90 → 0x01 → [MSB_for_Ch2] → [LSB_with_Bit[15]=1] // 配置并触发通道2 读: 0x91 → [MSB_ADC] → [LSB_ADC] // 读取通道2数据 ``` 这里,MSB_for_Ch1包括输入选项和Bit[15]=1触发;通过优化I2C总线速度(例如400kHz或更高),总切换时间可控制在几百微秒内,实现近似同步[^2]。 3. **优化建议**: - **I2C速度**:使用高速模式(400kHz)减少通信延迟;计算采样速率(SPS)匹配最小间隔。 - **时序考虑**:SGM58031的采样时间约10-30ms(取决于配置和温度)。连续切换时,读Bit[15]等待空闲可以减少采样丢失风险。 - **误差降低**:对于2-4个通道,配置切换延迟典型值<1ms;如果需要更精确的同步,使用外部MCU或FPGA生成统触发信号(引用[2]提到基于FPGA的读取)[^2]。 - **固件设计**:在MCU或FPGA中设置定时器中断,在毫秒级内完成所有通道的序列采样。 #### 4. **注意事项** - **芯片状态管理**:在读数据时,需检查Bit[15]确保设备空闲后再切换通道,以避免冲突[^1]。 - **性能限制**:由于硬件限制,这种方法不适用于高动态信号(如音频)。最大同步通道数受采样速率和I2C延迟约束。 - **PGA和输入范围**:配置Bit[11:9]增益设置(如000-111对应1-8倍增益),确保信号在范围内,不影响采样时序[^1]。 通过这种配置,SGM58031能实现低成本的多通道“同步”采样方案。虽然非硬件级同步,但在低速传感应用(如温度或压力监测)中已足够可靠[^1][^2]。
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