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单片机设计开发中问题

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浅谈单片机设计软件开发需要注意的问题

摘要:MCU技术在各行各业的控制中有较广泛的应用。在单片机开发过程中,硬件的设计是一个非常重要的环节,如果设计合理,它将会取得事半功倍的效果。因此本文就单片机硬件设计中需要注意的问题进行总结分析,以供参考。

关键词:单片机   硬件设计   单片机设计   单片机开发

1、引言

单片机应用系统硬件设计中,首要的问题是确定电路的总体方案,并对其进行详细的技术论证。一般所谓的硬件电路设计,就是为了实现该项目的全部基本功能所需的电气连线原理图。初学这方面的设计人员常常急于在设计总图上花更多的时间,太过他自己去做制版和调试。这样的做法不但不妥当,而且常常会得不偿失。由于在硬件系统中,电路的各个部分相互联系、相互协调,任何一部分的考虑不足,都会给其他部分带来难以预料的影响,轻则使系统整体结构受破坏,重则导致硬件整体大返工,造成手果问题是可想而知的。

2、在条件允许的情况下,尽可能选用功能强、集成度高的电路或芯片

由于采用该装置可以替代某一部分电路,不但减少了元件的数量、插件和互连,还降低了系统的可靠性,而且其成本往往比使用多个元件实现的电路要低。

注重选用适用性强、市场货源充足的零部件,特别是需要大批量生产的场合,更应注意这方面的问题。它的优点是:一旦某一种元件不能得到,也可以用其他元件直接替换,或稍作修改后再用其他元件替代。

3、当考虑硬件系统的整体结构时,同样需要注意通用性问题。

对较复杂的系统,设计人员通常希望将其模块化,即对中曲控制单元、输入接口、输出接口、人机接口等部分进行设计,然后采用一定的边接方式将它们结合成一个完整的系统。因此,可以选择 STD总线结构、 PC总线结构、 GPIB总线结构等通用接口方式来实现这些接口的连接方式。由于目前这些总线结构边接应用较多,不少厂家已经开发了适合这种总线结构的接口板,如输入板、输出板、 A/D板等。如果需要,选择现成的模块板作为系统的一部分,虽然成本稍高,但可以大大缩短开发周期,提高工作效率。当然,在一些特殊的、小系统的场合,用户必须自己设计接口,并定义连接方式。这时要注意的是接口协议,一旦接口方式决定,每个模块的设计者都应遵循该接口方式。

4、该系统的扩展和各功能模块的设计,在满足应用系统功能需求的基础上,应有一定的空间,为以后的修改、扩充提供了空间。

实际上,很少有电路设计一次成功而不做任何修改,而且如果在设计开始时没有足够的空间,一些小的修改和扩展会导致后期的完全返工。举例来说,在进行 ROM扩展时,尽量选择2764以上的芯片,这样不仅以后升级容易,成本也会降低;在进行 RAM扩展时,为了使系统升级或增加存储器方便,系统的 RAM空间应该留出位置,即使多设计一个 RAM插槽,也不能插到多个 RAM插槽,这样就不能插芯片。当进行剪切外接板的设计时,可适当布置一些机动布线区,在该区域内布置多个集成芯片插孔和金属化孔,但不能对其进行布线,在研制这种样机时,如发现硬件电路存在缺陷,可在该区域安排一系列集成芯片插头和金属化孔,但不需要布线。这一点在设计模拟信号处理电路时要特别注意。在设计这类电路时,经常要添加一些电容、电阻等元件。试验结束后,当然,在制作正式电路板后,可以将活动区域移除。

5、设计时应尽可能地作些调研,采用最新的技术

由于电子技术发展迅速,器件更新速度很快,市场上不断推出性能更优、功能更强的芯片,只有时刻关注这方面的发展动态,采用新技术、新工艺,才能使产品具有最先进的性能,不落后于时代潮流。

6、在进行电路设计时,应充分考虑应用系统各部分的驱动能力。

有些经验不足的人常常忽略电路的驱动能力“时序”问题,认为原理上可以通,其实不然。因驱动能力不同,后级系统对输入阻抗的要求也不同。若阻抗匹配不当,系统驱动能力不足,将导致系统不可靠甚至无法工作。需要指出的是,用常规测试方法很难确定这种不可靠,而排除这种故障通常需要对系统进行较大的调整。所以,在进行电路设计时,应注意提高系统的驱动能力或降低系统功耗。

7、结语

在硬件总体方案设计中,涉及的具体电路可以借鉴别人在这方面所做的工作。由于经他人调试和测试过的电路通常具有一定的合理性(尽管它们常常与教科书和手册中提供的电路不完全一致,但这也可能是经验所致)。若在此基础上结合自己的设计目的作一些修改,则是一种简单、快捷的做法。一些电路当然也需要自行设计,完全复制也是不可能的。

当参考他人的电路时,对其工作原理有比较深入的分析和理解,从工作机理入手,了解其适用范围,确定其移植的可能性和修改位置;对于一些关键的不能完全理解的电路,需要在设计前进行详细的分析,以确定这部分电路的正确性,并在可靠性和精度等方面进行检验,特别是模拟电路部分,更需要做这方面的工作。