tinyxml

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随着高速数据传输业务需求的增加，如何高质量的解决高速IC芯片间的互连变得越来越重要。低功耗及优异的噪声性能是有待解决的主要问题。芯片间互连通常有三种接口：PECL (Positive Emitter-Coupled Logic)、LVDS (Low-Voltage Differential Signals)、CML (Current Mode Logic)。在设计高速数字系统时，人们常会遇到不同接口标准芯片间的互连，为解决这一问题，我们首先需要了解每一种接口标准的输入输出电路结构，由此可以知道如何进行直流偏置和终端匹配。本文介绍了高速通信系统中PECL、CML和LVDS之间相互连接的几种方法，并给出了Maxim产品的应用范例。

PECL接口

PECL由ECL标准发展而来，在PECL电路中省去了负电源，较ECL电路更便于使用。PECL信号的摆幅相对ECL要小，这使得该逻辑更适合于高速数据的串行或并行连接。PECL标准最初由Motorola公司提出，经过很长一段时间才在业内推广开。

2.1 PECL接口输出结构

PECL电路的输出结构如图1所示，包含一个差分对管和一对射随器。输出射随器工作在正电源范围内，其电流始终存在，这样有利于提高开关速度。标准的输出负载是接50电阻至VCC-2V的电平上，如图1所示，在这种负载条件下，OUT+与OUT-的静态电平典型值为VCC-1.3V，OUT+与OUT-输出电流为14mA。PECL结构的输出阻抗很低，典型值为4-5，这表明它有很强的驱动能力，但当负载与PECL的输出端之间有一段传输线时，低阻抗造成的失配将导致信号时域波形的振铃现象。

图1. PECL接口输出结构

2.2 PECL接口输入结构

PECL输入结构如图2所示，它是一个具有高输入阻抗的差分对。该差分对共模输入电压需偏置到VCC-1.3V，这样允许的输入信号电平动态范围最大。Maxim公司的PECL接口有两种形式的输入结构，一种是在芯片上已加有偏置电路，如MAX3885，另一种则需要外加直流偏置，如MAX3867、MAX3675。

图2. PECL接口输入结构

表I中给出了Maxim公司PECL接口输入输出的具体电气指标。

表I. PECL输入和输出规格

在+5.0V和+3.3V供电系统中，PECL接口均适用，+3.3V供电系统中的PECL常被称作低压PECL，简写为

图5. CML输入电路匹配

表II以MAX3831/MAX3832为例列出了CML器件的输入输出技术参数

表II. CML输入和输出规格(负载 = 50

至VCC)

注：Maxim不同产品CML输入灵敏度不同，如MAX3875、MAX3876。

4 LVDS接口

LVDS用于低压差分信号点到点的传输，该方式有三大优点，使其更具有吸引力。A) LVDS传输的信号摆幅小，从而功耗低，一般差分线上电流不超过4mA，负载阻抗为100。这一特征使它适合做并行数据传输。B) LVDS信号摆幅小，从而使得该结构可以在2.5V的低电压下工作。C) LVDS输入单端信号电压可以从0V到2.4V变化，单端信号摆幅为400mV，这样允许输入共模电压从0.2V到2.2V范围内变化，也就是说LVDS允许收发两端地电势有±1V的落差。

4.1 LVDS接口输出结构

Maxim公司LVDS输出结构在低功耗和速度方面做了优化，电路如图6所示。电路差分输出阻抗为100，表III列出了其它一些指标。

图6. LVDS接口输出结构

4.2 LVDS接口输入结构

LVDS输入结构如图7所示，IN+与IN-输入差分阻抗为100，为适应共模电压宽范围内的变化，输入级还包括一个自动电平调整电路，该电路将共模电压调整为一固定值，该电路后面是一个施密特触发器。施密特触发器为防止不稳定，设计有一定的滞回特性，施密特后级是差分放大器。

图7. LVDS接口输入结构

表III总结了Maxim公司LVDS输入与输出技术指标(MAX3831, MAX3821和MAX3890)

表III. LVDS输入和输出规格

5 接口互连

5.1 CML到CML的连接

如果接收器与发送器之间采用相同的VCC电源，CML驱动器输出可以直流耦合到CML接收器输入，无需额外的元件。如果接收器与发送器采用不同的电源，系统需要用交流

图11. PECL与PECL之间的交流耦合

R2和R3的选择应考虑如下几点：(1) PECL输入直流偏压应固定在VCC-1.3V；(2)输入阻抗应等于传输线阻抗；(3)低功耗；(4)外围器件少。最常用的就是图11中的两种。在图11(a)中，R2和R3的选择应满足下面方程组：

求解得到：

图11(a)的缺陷是：由终端网络引起的功耗较大。如果系统对于功耗要求较高，可以采用图11(b)所示电路。这时，我们需要满足：

解得:

PECL的输出共模电压需固定在VCC-1.3V，在选择直流偏置电阻(R1)时仅需该电阻能够提供14mA到地的通路，这样R1=(VCC-1.3V)/14mA。在+3.3V供电时，R1 = 142，+5.0V供电时，R1 = 270。然而这种方式给出的交流负载阻抗低于50，在实际应用中，+3.3V供电时，R1可以从142到200之间选取，+5.0V供电时，R1可以从270 到350之间选取，原则是让输出波形达到最佳。

可以通过两种方式进一步改善PECL的终端匹配：(1)增加一个与耦合电容串联的电阻，使得PECL驱动器端的等效交流阻抗接近50；(2)添加一个与R1串联的电感，使交流阻抗受控于接收器阻抗，与R1无关。

5.3 LVDS与LVDS的连接

因为LVDS的输入与输出都是内匹配的，所以LVDS间的连接可以如图12中那样直接连接。

图12. LVDS与LVDS的连接

6 LVDS，PECL，CML间的互连

在下面的讨论中，假设采用+3.3V PECL。

6.1 LVPECL到CML的连接

LVPECL与CML之间的耦合方式可以是交流方式，也可以是直流方式。

6.1.1 交流耦合情况

LVPECL到CML的一种连接方式就是交流耦合方式，如图13所示。在LVPECL的两个输出端各加一个到地的偏置电阻，电阻值选取范围可以从142到200。如果LVPECL的输出信号摆幅大于CML的接收范围，可以在信号通道上串一个25的电阻，这时CML输入端的电压摆幅变为原来的0.67倍。

图13. LVPECL与CML之间的交流耦合

6.1.2 直流耦合情况

在LVPECL到CML的直流耦合连接方式中需要一个电平转换网络，如图14中所示。该电平转换网络的作用是匹配LVPECL的输出与CML的输入共模电压。一般要求该电平转换网络引入的损耗要小，以保证LVPECL的输出经过衰减后仍能满足CML输入灵敏度的要求；另外还要求自LVPECL端看到的负载阻抗近似为50。下面以LVPECL驱动MAX3875的CML输入为例说明该电平转换网络。

图14. LVPECL与CML之间的电阻网络(MAX3875)

下面是该电阻网络必须满足的方程：

(注：假定LVPECL的最小差分输出摆幅为1200mV，而MAX3875的输入灵敏度为50mV，这样电阻网络的最小增益必须大于50mV/400mV = 0.042。)

求解上面的方程组，我们得到R1 = 215，R2 = 82.5，R3 = 274 (标准值的1%)，VA = 1.35V，VB = 3.11V，增益 = 0.147，ZIN = 49。把LVPECL输出与MAX3875输入连接好，实测得：VA = 2.0V，VB = 3.13V。

LVPECL到MAX3875的直流耦合结构如图15所示，对于其它的CML输入，最小共模电压和灵敏度可能不同，读者可根据上面的考虑计算所需的电阻值。

图15. LVPECL与CML之间的直流耦合(MAX3875)

6.2 CML到LVPECL的连接

图16给出了CML到LVPECL三种交流耦合解决方案。

图16. CML与LVPECL之间的交流耦合

6.3 LVPECL到LVDS的连接

6.3.1 直流耦合情况

LVPECL到LVDS的直流耦合结构需要一个电阻网络，如图17中所示，设计该网络时有这样几点必须考虑：首先，我们知道当负载是50接到VCC-2V时，LVPECL的输出性能是最优的，因此我们考虑该电阻网络应该与最优负载等效；然后我们还要考虑该电阻网络引入的衰减不应太大，LVPECL输出信号经衰减后仍能落在LVDS的有效输入范围内。注意LVDS的输入差分阻抗为100，或者每个单端到虚拟地为50 (图7所示)，该阻抗不提供直流通路，这里意味着LVDS输入交流阻抗与直流阻抗不等。LVPECL到LVDS的直流耦合所需的电阻网络需满足下面方程组：

. LVPECL与LVDS之间的直流耦合

考虑VCC = +3.3V情况，解上面的方程组得到：R1 = 182，R2 = 47.5，R3 = 47.5，VA = 1.13V，RAC = 51.5，RDC = 62.4，增益 = 0.337。通过该终端网络连接LVPECL输出与LVDS输入时，实测得VA = 2.1V，VB = 1.06V。假定LVPECL差分最小输出电压为930mV，在LVDS的输入端可达到313mV，能够满足LVDS输入灵敏度要求。考虑信号较大时，如果LVPECL的最大输出为1.9V，LVDS的最大输入电压则为640mV，同样可以满足LVDS输入指标要求。

6.3.2 交流耦合情况

LVPECL到LVDS的交流耦合结构如图18所示，LVPECL的输出端到地需加直流偏置电阻(142到200)，同时信号通道上一定要串接50电阻，以提供一定衰减。LVDS的输入端到地需加5.0k电阻，以提供共模偏置。

图18. LVPECL与LVDS之间的交流耦合

6.4 LVDS到LVPECL的连接

LVDS与LVPECL之间的直流和交流耦合需要进行几项匹配。

6.4.1 直流耦合情况

LVDS与LVPECL之间采用直流耦合结构时，需要加一个电阻网络，如图19所示。该电阻网络完成LVDS输出电平(1.2V)到LVPECL输入电平(VCC-1.3V)的转换。由于LVDS的输出是以地为参考，而LVPECL的输入是以VCC 为参考，这需要在构建电平转换网络时注意LVDS的输出不会对供电电源的变化敏感；另一个问题是需要在功耗和速度方面折中考虑，如果电阻值(R1、R2、R3)取得较小，由电阻网络和LVPECL输入寄生电容构成的时间常数较小，允许电路在更高的速度下工作。但是，由于这些电阻上流过较大的电流，使得总功耗增大。这时，LVDS的输出性能容易受电源波动的影响。还有一个问题就是要考虑阻抗匹配和网络衰减问题，电阻值可以通过下面的方程导出。

图19. LVDS与LVPECL之间的直流耦合

在VCC电压为+3.3V时，解上面的方程得：R1 = 374，R2 = 249，R3 = 402，VA = 1.2V，VB = 2.0V，RIN = 49，增益 = 0.62。LVDS的最小差分输出信号摆幅为500mVP-P，在上面结构中加到LVPECL输入端的信号摆幅变为310mVP-P，该幅度低于LVPECL的输入标准，但对于绝大多数Maxim公司的LVPECL电路来说，该信号幅度是足够的，原因是Maxim公司LVPECL输入端有较高的增益。在实际应用中，读者可根据器件的实际性能作出自己的判断。

6.4.2 交流耦合情况

LVDS到LVPECL的交流耦合结构较为简单，图20给出了两个例子。

图20. LVDS与LVPECL之间的交流耦合

6.5 CML和LVDS间互连

CML与LVDS之间采用交流耦合方式连接时(图21)，注意，CML输出信号摆幅应该在LVDS输入能够处理的范围以内。

图21. CML与LVDS之间的交流耦合

如果LVDS驱动器需要驱动一个CML接收器，可以采用图22所示的交流耦合方式。

图22. LVDS与CML之间的交流耦合

TinyXML2使用教程

1.TinyXML2概述

TinyXML2是simple、small、efficient开源的C++ XML文件解析库，可以很方便的应用到现有的项目之中。非常适合存储简单数据，配置文件，对象序列化等数据量不是很大的操作。

TinyXML2详细介绍与源码获取方法详见：TinyXML2官网。

2. TinyXML1与TinyXML2对比

TinyXML1与TinyXML2这两个著名的开源XML文件解析库均出自Lee Thomason之手，向这位满怀开源精神的大家致敬。

TinyXML2适用于大部分的C/C++项目开发，经得住考验，是最好的选择。较TinyXML1而言，TinyXML2化繁为简，使用时只需要包含两个文件，而TinyXML1需要6个文件，一般生成静态链接库供项目的使用。TinyXML1详细介绍与源码见：TinyXML1官网。TinyXML1用法用例可以参考博文：TinyXML快速入门。

TinyXML2使用了与TinyXML1相似都可API，并且拥有丰富的测试案例。但TinyXML2解析器相对TinyXML1在代码上是完全重写，使其更适合于游戏开发中使用。它使用更少的内存，更快，并使用更少的内存分配。

TinyXML2无需STL，也放弃了对STL支持。所有字符串查询均使用C风格字符串“const char *”来表示，省去string类型对象的构造，并使代码更简单。

二者共同点：

（1）都使用了简单易用的API。

（2）都是基于DOM（Document Object Model，文档对象模型）的解析器。

（3）都支持UTF-8编码。

TinyXML2的优点：

（1）对大部分大部分的C/C++项目具有普适性。

（2）使用较少的内存（约TinyXML1的40%），速度变得更快。

（3）没有C++的STL的要求。

（4）更接近现代C++的特性，如使用了适当的命名空间。

（5）适当有效的处理了的空白字符（空格，TAB和回车）。

TinyXML1的优点：

（1）可以报告分析错误的位置。

（2）提供一些C++ STL公约支持：流和字符串。

（3）拥有非常成熟和良好的调试代码库。

3. TinyXML2的用法用例

TinyXML2的网上教程并不多见，醍醐灌顶，受益匪浅的教程更是凤毛麟角。有的也是蜻蜓点水、参差不齐的泛泛而谈。最终，所能参考的资料也就是官网的文档和示例代码，但却有点晦涩难懂。因此，本文就为了解决这个尴尬的局面，结合官网的资料和网上资源，尽量详细的列出TinyXML2的常见用法用例，不足之处，请留言补充，后续增加修改。

XML文件本质就是小型的数据库，换个角度来说就是，对数据库有什么操作，那么对XML文件就应能实现什么操作。一般而言，对数据库的操作包括以下几种：新建数据库和对数据库增删查改。那么对应XML文件就是新建XML文件、增加XML文件的节点，删除XML文件的指定节点，查询XML文件指定节点的值，修改XML文件节点的值。

使用方法：将tinyxml2.cpp和tinyxml2.h拷贝至项目目录，使用时包含#include "tinyxml2.h"和using namespace tinyxml2。

使用场景：存储用户信息。

用户数据表设计如下：

对应XML文件实现如下：

从中可以看出，XML由三大部分组成，分别是声明、根节点和其它节点。其中xml文件的声明包括三方面的内容：Version、Standalone和Encoding。下面将详细列出常见tinyxml2的用法。

注意：以下示例代码针对本人下载使用的TinyXML2，官网的TinyXML2在不断的完善和更新当中，最新的TinyXML2和本人的示例代码可能会有出入。本人使用的TinyXML2是2015.9.23从官网下载的，已上传至CSDN下载，见：TinyXML2。

3.1创建XML文件

示例代码：

创建结果：

<?xml version="1.0" encoding="UTF-8" standalone="no"?><DBUSER/>123.2增加XML文件的节点

示例代码：

//用户类

class Ur

{

public:

Ur(){

gender=0;

};

Ur(const string& urName, const string& password, int gender, const string& mobile, const string& email){

this->urName=urName;

this->password=password;

this->gender=gender;

this->mobile=mobile;

this->email=email;

};

string urName;

string password;

int gender;

string mobile;

string email;

};

//function:inrt XML node

//param:xmlPath:xml文件路径; ur:用户对象

//return:0:成功; 非0:失败

int inrtXMLNode(const char* xmlPath,const Ur& ur)

{

XMLDocument doc;

int res=doc.LoadFile(xmlPath);

if(res!=0)

{

cout<<"load xml file failed"<<endl;

return res;

}

XMLElement* root=doc.RootElement();

XMLElement* urNode = doc.NewElement("Ur");

urNode->SetAttribute("Name",ur.urName.c_str());

urNode->SetAttribute("Password ",ur.password.c_str());

root->InrtEndChild(urNode);

XMLElement* gender = doc.NewElement("Gender");

XMLText* genderText=doc.NewText(itoa(ur.gender));

gender->InrtEndChild(genderText);

urNode->InrtEndChild(gender);

XMLElement* mobile = doc.NewElement("Mobile");

mobile->InrtEndChild(doc.NewText(ur.mobile.c_str()));

urNode->InrtEndChild(mobile);

XMLElement* email = doc.NewElement("Email");

email->InrtEndChild(doc.NewText(ur.email.c_str()));

urNode->InrtEndChild(email);

return doc.SaveFile(xmlPath);

}

创建结果：

3.3查询XML文件的指定节点

Xml文件中，一个用户节点存储一个用户的信息。因此，对用户信息的增删查改，即无论查询节点、删除节点、修改节点和增加节点，都需要获取需要操作的节点。那么先实现一个根据用户名获取节点指针的函数：

//function:根据用户名获取用户节点

//param:root:xml文件根节点；urName：用户名

//return：用户节点

XMLElement* queryUrNodeByName(XMLElement* root,const string& urName)

{

XMLElement* urNode=root->FirstChildElement("Ur");

while(urNode!=NULL)

{

if(urNode->Attribute("Name")==urName)

break;

urNode=urNode->NextSiblingElement();//下一个兄弟节点

}

return urNode;

}

在以上函数的基础上，获取用户信息的函数：

3.4修改XML文件的指定节点

验证代码：

修改结果：

3.5删除XML文件的指定节点的信息总结；资料内容包括：C/C++，Linux，golang,Nginx，ZeroMQ，MySQL，Redis，fastdfs，MongoDB，ZK，流媒体，CDN，P2P，K8S，Docker，TCP/IP，协程，DPDK，嵌入式 等。。。后台私信；资料；两个字可以免费领取