Data PCB - Rancangan kompatibilitas elektromagnetik dari papan PCB ke pemprosesan perisian

Dari rekaan papan PCB mikrokomputer cip tunggal ke proses perisian adalah untuk memperkenalkan proses kompatibilitas elektromagnetik.1. Faktor yang mempengaruhi voltaj EMC1.1: Tengah bekalan yang lebih tinggi bermakna amplitud tenaga yang lebih besar dan lebih banyak emisi, sementara tenaga bekalan yang lebih rendah mempengaruhi sensitiviti.1.2 Frekuensi: Frekuensi tinggi menghasilkan lebih banyak emisi, isyarat periodik menghasilkan lebih banyak emisi. Dalam sistem mikrokawal frekuensi tinggi, titik semasa dijana apabila peranti bertukar; dalam sistem analog, titik semasa dihasilkan apabila muatan semasa berubah.1.3 Mendarat: Di antara semua masalah EMC, masalah utama disebabkan oleh pendaratan tidak betul. Terdapat tiga kaedah pendaratan isyarat: titik tunggal, titik berbilang, dan campuran. Apabila frekuensi lebih rendah daripada 1MHz, kaedah pendaratan titik tunggal boleh digunakan, tetapi ia tidak sesuai untuk frekuensi tinggi; dalam aplikasi frekuensi tinggi, pendaratan berbilang titik digunakan. Pendaratan hibrid adalah kaedah pendaratan titik tunggal untuk frekuensi rendah dan pendaratan berbilang titik untuk frekuensi tinggi. Bentangan wayar tanah adalah kunci, dan sirkuit tanah sirkuit digital frekuensi tinggi dan sirkuit analog tahap rendah tidak boleh dicampur sebanyak mungkin. Strom sementara dari sumber di/dt tinggi menyebabkan tanah dan jejak ke "menembak", dan di/dt tinggi menghasilkan strom frekuensi tinggi skala besar yang menggairahkan komponen dan radiasi kabel. Perubahan dalam aliran semasa dan induksi melalui wayar menyebabkan titik tegangan, yang boleh disebabkan oleh mengurangkan induksi atau perubahan semasa melalui masa.

Kedua, kaedah pemprosesan perkakasan mengukur gangguan2.1 Kaedah Kompatibiliti Elektromagnetik Papan Sirkuit Cetak (PCB)Papan PCB adalah sokongan komponen sirkuit dan peranti dalam sistem mikrokomputer cip tunggal, dan ia menyediakan sambungan elektrik antara komponen sirkuit dan peranti. Dengan pembangunan cepat teknologi elektronik, ketepatan papan PCB semakin meningkat. Kualiti desain papan PCB mempunyai pengaruh besar pada kompatibilitas elektromagnetik sistem mikrokomputer cip tunggal. Praktik telah membuktikan bahawa walaupun rancangan skematik sirkuit adalah betul dan rancangan papan sirkuit dicetak tidak betul, ia juga akan mempunyai kesan negatif pada kepercayaan sistem mikrokomputer cip tunggal. Contohnya, jika dua garis selari tipis pada papan sirkuit cetak sangat dekat bersama, akan ada lambat dalam bentuk gelombang isyarat dan bunyi refleksi di hujung garis trasmis. Oleh itu, apabila merancang papan sirkuit cetak, perhatian patut diberikan kepada menggunakan kaedah yang betul, mematuhi prinsip umum desain papan PCB, dan patut memenuhi keperluan desain untuk anti-gangguan. Untuk mendapatkan prestasi sirkuit elektronik, bentangan komponen dan bentangan wayar adalah sangat penting.

2.2 Design kompatibilitas elektromagnetik input/output Dalam sistem mikrokomputer cip tunggal, input/output juga adalah garis kondukti sumber gangguan, dan sumber pickup untuk menerima isyarat gangguan frekuensi radio. Kami secara umum mengambil tindakan berkesan bila merancang:(1) Ambil sirkuit penahanan mod/mod berbeza yang diperlukan, dan juga mengambil tindakan penapisan dan perlindungan anti-elektromagnetik tertentu untuk mengurangi gangguan. (2) Ambil berbagai tindakan pengasingan (seperti pengasingan fotoelektrik atau pengasingan magnetoelektrik) sebanyak mungkin untuk menghalang penyebaran gangguan.

2.3 Design sirkuit reset MCUIn the single-chip microcomputer system, the watchdog system plays a particularly important role in the operation of the entire single-chip microcomputer. Oleh kerana semua sumber gangguan tidak boleh diusingkan atau dibuang, apabila CPU mengganggu operasi normal program, sistem reset bergabung dengan perisian Ukuran rawatan menjadi penghalang untuk pertahanan penyelesaian ralat yang efektif. Terdapat dua sistem reset biasa digunakan:(1) Sistem reset luaran. Sirkuit "watchdog" luar boleh dirancang sendiri atau dibina dengan cip "watchdog" istimewa. Namun, mereka mempunyai keuntungan dan kelemahan mereka sendiri. Kebanyakan cip "watchdog" yang ditugaskan tidak dapat menjawab kepada isyarat frekuensi rendah "memberi makan anjing", tetapi boleh menjawab isyarat frekuensi tinggi "memberi makan anjing", sehingga ia boleh dijana di bawah isyarat frekuensi rendah "memberi makan anjing". Tindakan reset tidak berlaku di bawah isyarat frekuensi tinggi "memberi makan anjing". Dengan cara ini, jika sistem program jatuh ke dalam loop yang tidak terbatas, dan loop kebetulan mempunyai isyarat "memberi makan anjing", maka sirkuit reset tidak dapat menyedarinya. fungsi yang betul. Namun, kita boleh merancang sistem dengan sirkuit band-pass "feed the dog" dan sirkuit reset lain yang sangat efektif sistem pengawasan luar. (2) Sekarang, lebih dan lebih mikrokomputer cip tunggal mempunyai sistem reset pada cip mereka sendiri, sehingga pengguna boleh menggunakan pemasa reset dalaman mereka dengan mudah. Namun, beberapa model mikrokomputer cip tunggal mempunyai arahan penyelesaian semula yang terlalu mudah. Dengan cara ini, akan ada arahan "memberi makan anjing" seperti loop tak terbatas di atas, membuat ia kehilangan fungsi pengawasan. Arahan reset pada cip beberapa mikrokomputer cip tunggal lebih baik. Secara umum, mereka membuat isyarat "memberi makan anjing" ke arahan berbilang dalam format tertentu dan melaksanakannya dalam urutan. Jika terdapat ralat tertentu, operasi "memberi makan anjing" tidak sah, yang sangat Kekepercayaan sirkuit reset diperbaiki.

2.4 OscillatorKebanyakan pengendali mikro mempunyai sirkuit oscillator yang dipasang dengan kristal luar atau resonator keramik. Pada papan PCB, diperlukan petunjuk kondensator luaran, kristal atau resonator keramik sebagai pendek yang mungkin. Oscilator RC mempunyai sensitiviti tersembunyi kepada isyarat gangguan dan boleh menghasilkan siklus jam yang sangat pendek, jadi resonator kristal atau keramik dipilih. Selain itu, kes kristal kuarz perlu ditanda.

2.5 Ukuran perlindungan cahayaThe single-chip microcomputer system used outdoor or the power lines and signal lines introduced into the room from the outside should be considered against the lightning strike of the system. Peranti perlindungan kilat yang biasa digunakan adalah: tabung pembuangan gas, TVS dan sebagainya. Tabung pembuangan gas adalah apabila tenaga bekalan kuasa lebih besar dari nilai tertentu, biasanya puluh atau ratusan V, gas pecah dan pembuangan, dan denyutan impuls kuat pada garis kuasa dipandu ke tanah. TVS boleh dianggap sebagai dua diod zener dalam selari dan arah bertentangan, yang diaktifkan apabila tekanan di kedua-dua hujung lebih tinggi daripada nilai tertentu. Karakteristiknya ialah ia boleh melalui aliran ratusan atau ribuan A.3. Kaedah pemprosesan perisian untuk ukuran gangguanThe interference signal generated by the electromagnetic interference source cannot be completely eliminated in some specific cases (such as in some cases where the electromagnetic environment is relatively harsh), and will enter the unit processed by the CPU, so that in some large-scale integrated circuits often may be disturbed, - menyebabkan ia tidak berfungsi dengan betul atau berfungsi dalam keadaan yang salah. Terutama peranti seperti RAM yang menggunakan bistable untuk penyimpanan, ia sering terbalik di bawah gangguan kuat, sehingga asal yang disimpan "0" menjadi "1", atau "1" menjadi "0"; beberapa siri Masa dan data penghantaran akan berubah kerana gangguan; lebih serius, ia akan menghancurkan beberapa parameter data penting, dll.; akibatnya sering sangat serius. Dalam kes ini, kualiti desain perisian secara langsung mempengaruhi kemampuan anti-gangguan seluruh sistem.

3.1 Program akan berada dalam situasi berikut disebabkan gangguan elektromagnetik:(1) Program melarikan diri. Situasi ini adalah hasil gangguan umum. Secara umum, sistem pengukuran bingkai perisian atau sistem pengukuran sistem reset yang baik cukup, dan ia tidak akan mempunyai banyak kesan pada seluruh sistem berjalan. (2) Gelung tak terbatas atau operasi kod program yang tidak normal. Sudah tentu, gelung tak terbatas ini dan kod program yang tidak normal tidak ditulis secara sengaja oleh perancang. Kita tahu bahawa arahan program terdiri dari bait, beberapa adalah arahan satu-bait dan beberapa adalah arahan berbilang-bait. Apabila gangguan berlaku, penunjuk PC berlaku. Ubah, supaya kod program asal diubahsuai untuk menghasilkan kod program yang tidak dapat dijangka, kemudian, ralat semacam ini adalah fatal, ia boleh mengubahsuai parameter data penting, dan boleh menghasilkan kawalan yang tidak dapat dijangka Seri keadaan ralat seperti output.

3.2 Tindakan untuk penyimpanan parameter penting Secara umum, kita boleh guna pengesan ralat dan penyesuaian untuk mengurangi atau menghindari situasi ini secara efektif. Menurut prinsip pengesan ralat dan pembetulan, idea utama ialah apabila data ditulis masuk, sejumlah kod semak tertentu dijana menurut data ditulis dan disimpan bersama dengan data yang sepadan; Baca kod dan buat keputusan. Jika ada ralat satu bit, ia akan secara automatik diperbaiki, data yang betul akan dihantar, dan pada masa yang sama, data yang betul akan ditulis semula untuk menutupi data yang salah asal; jika ada ralat dua bit, penggangguan akan dijana dan CPU akan diberitahu untuk pengendalian pengecualian. Semua tindakan ini selesai secara automatik oleh rancangan perisian, dan mempunyai ciri-ciri kelulusan masa-sebenar dan automatik. Melalui rancangan seperti itu, kemampuan anti-gangguan sistem boleh diperbaiki jauh, dengan demikian meningkatkan kepercayaan sistem. Prinsip pengesan ralat dan penyesuaian: Mari kita terlebih dahulu melihat prinsip asas pengesan ralat dan penyesuaian. Idea as as kawalan ralat ialah menambah kod ketidaktepatan dengan cara yang berbeza ke kumpulan kod maklumat menurut peraturan tertentu, supaya bergantung pada kod pengawasan ketidaktepatan atau kod semak untuk mencari atau automatik betulkan ralat apabila maklumat dibaca. Menurut ciri-ciri ralat bit, iaitu, rawak dan rawak kejadian ralat, ia hampir sentiasa mempengaruhi sedikit (bit) dalam bait tertentu pada rawak. Oleh itu, jika ia boleh direka untuk membetulkan ralat sedikit secara automatik, dan Semak untuk pengekodan ralat dua digit. Ia boleh meningkatkan kepercayaan sistem.

3.3 Pengesanan RAM dan FLASH (ROM)Bila program, kita tulis beberapa program ujian untuk uji kod data RAM dan FLASH (ROM) untuk melihat jika ada ralat. Apabila ia berlaku, ia perlu diperbaiki segera. Jika ia tidak dapat diperbaiki, penunjuk ralat patut diberikan pada masa sehingga pengguna boleh menanganinya. Ia tidak diperlukan untuk menambah kelebihan program apabila kita kumpil program. Menambah tiga atau lebih arahan NOP di tempat tertentu boleh mencegah pengurusan semula program secara efektif. Pada masa yang sama, data bendera dan keadaan pengesan patut diperkenalkan dalam keadaan berjalan program, supaya mengesan dan betulkan ralat papan PCB pada masa.