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嵌入式体系硬件电路设计时需求考虑的基本问题

设计以MCU为核心的嵌入式系统硬件电路需要根据需求分析进行综合考虑,需要考虑的问题较多,这里给出几个特别要注意的问题.1.MCU的选择选择 MCU 时要

规划以MCU为中心的嵌入式体系硬件电路需求依据需求剖析进行归纳考虑,需求考虑的问题较多,这儿给出几个特别要留意的问题.

1.MCU的挑选

挑选 MCU 时要考虑 MCU 所能够完结的功用、MCU 的价格、功耗、供电电压、I/O 口电平、管脚数目以及 MCU 的封装等要素。MCU 的功耗能够从其电气性能参数中查到。供电电压有 5V、3.3V 以及 1.8V 超低电压供电形式。为了能合理分配 MCU 的I/O资源,在 MCU 选型时可制作一张引脚分配表,供今后的规划运用。

2.电源

(1)考虑体系对电源的需求,例如体系需求几种电源,如24V、12V、5V或许3.3V等,估量各需求多少功率或最大电流(mA)。在核算电源总功率时要考虑必定的余量,可按公式“电源总功率=2×器材总功率”来核算。

(2)考虑芯片与器材对电源动摇性的需求。一般答应电源动摇起伏在 ±5% 以内。关于A/D转化芯片的参阅电压一般要求 ±1% 以内。

(3)考虑作业电源是运用电源模块仍是运用外接电源。

3.一般I/O口

(1)上拉、下拉电阻:考虑用内部或许外部上/下拉电阻,内部上/下拉阻值一般在 700Ω 左右,低功耗形式不宜运用。外部上/下拉电阻依据需求可选 10KΩ~1MΩ 之间。

(2)开关量输入:必定要确保凹凸电压清楚。抱负情况下高电平便是电源电压,低电平便是地的电平。假如外部电路无法正确区分凹凸电平,但凹凸仍有较大压差,可考虑用 A/D 收集的方法规划处理。对分压方法中的采样点,要考虑分压电阻的挑选,使该点经过采样端口的电流不小于采样最小输入电流,不然无法进行采样。

(3)开关量输出:根本原则是确保输出高电平挨近电源电压,低电平挨近地电平。I/O 口的吸纳电流一般大于放出电流。对小功率元器材操控最好是选用低电平操控的方法。一般情况下,若负载要求小于10mA,则可用芯片引脚直接操控;电流在 10~100mA 时可用三极管操控,在 100mA~1A 时用 IC 操控;更大的电流则适合用继电器操控,一起主张运用光电阻隔芯片。

4.A/D电路与D/A电路

(1)A/D电路:要清楚前端采样根本原理,对电阻型、电流型和电压型传感器选用不同的收集电路。假如收集的信号弱小,还要考虑怎么进行信号扩大。

(2)D/A电路:考虑 MCU 的引脚经过何种输出电路操控实践目标。

5.操控电路

对外操控电路要留意规划的冗余与反测,要有适宜的信号阻隔办法等。在评价规划的布板时,必定要在构件的输入输出端引出检测孔,以便利排查错误时丈量。

6. 考虑低功耗

(可拜见这儿)

低功耗规划并不只是是为了省电,更多的优点在于下降了电源模块及散热体系的本钱。因为电流的减小也减少了电磁辐射和热噪声的搅扰。跟着设备温度的下降,器材寿数则相应延伸,要做到低功耗一般需求留意以下几点:

(1)并不是一切的总线信号都要上拉。上下拉电阻也有功耗问题需求考虑。上下拉电阻拉一个单纯的输入信号,电流也就几十微安以下。但拉一个被驱动了的信号,其电流将达毫安级。所以需求考虑上下拉电阻对体系总功耗的影响。

(2)不必的I/O口不要悬空,假如悬空的话,受外界的一点点搅扰就或许成为重复振动的输入信号,而MOS器材的功耗根本取决于门电路的翻转次数。

(3)对一些外围小芯片的功耗也需求考虑。关于内部不太杂乱的芯片功耗是很难确认的,它主要由引脚上的电流确认。例如有的芯片引脚在没有负载时,耗电大约不到1毫安,但负载增大今后,或许功耗很大。

7.考虑低本钱

(可拜见这儿)

(1)正确挑选电阻值与电容值。比方一个上拉电阻,能够运用4.5K-5.3K的电阻,你觉得就选个整数5K,事实上市场上不存在5K的阻值,最挨近的是 4.99K(精度1%),其次是5.1K(精度5%),其本钱别离比精度为20%的4.7K高4倍和2倍。20%精度的电阻阻值只要1、1.5、2.2、 3.3、4.7、6.8几个类别(含10的整数倍);类似地,20%精度的电容也只要以上几种值,假如选了其它的值就必须运用更高的精度,本钱就翻了几倍,却不能带来任何优点。

(2)指示灯的挑选。面板上的指示灯选什么色彩呢?有些人按色彩选,比方自己喜爱蓝色就选蓝色。可是其它红绿黄橙等色彩的不论巨细(5mm以下)封装怎么,都已成熟了几十年,价格一般都在5毛钱以下,而蓝色却是近三四年才创造的,技能成熟度和供货安稳度都较差,价格却要贵四五倍。 (注: 这一已经是几年前的观点了.)

(3)不要什么都选最好的。在一个高速体系中并不是每一部分都作业在高速状况,而器材速度每进步一个等级,价格差不多要翻倍,别的还给信号完好性问题带来极大的负面影响.

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