PCBブログ - PCBボードからソフトウェア処理への電磁両立性設計

から PCBボード デザイン of the single-chip microcomputer to the software processing is to introduce the processing of electromagnetic compatibility.
1. Factors affecting EMC
1.1電圧：より高い供給電圧は、より大きな電圧振幅とより多くの放出を意味します, 低い供給電圧は感度に影響する.
1.2頻度：高い頻度は、より多くの放出を生み出します, 周期的信号はより多くの放出を発生する. 高周波マイクロコントローラシステムにおいて, デバイスが切り替わると、電流スパイクが発生するアナログ方式で, 負荷電流が変化すると電流スパイクが発生する.
1.3接地：すべてのEMC問題の間で, 主な問題は不適切な接地に起因する. つの信号接地方法, マルチポイント, アンドミックス. 周波数が1 MHzより低いとき, シングルポイント接地方式, しかし、それは高周波に適していません高周波用途, 多点接地. ハイブリッド接地は高周波用の低周波数および多点接地用の単一点接地法である. 接地線のレイアウトは鍵である, そして、高周波デジタル回路と低レベルアナログ回路の接地回路は、できるだけ混合することができない.
1.4 PCB Board Design: Proper printed circuit board (PCB) routing is critical to preventing EMI.
1.5電源のデカップリング：デバイススイッチの場合, 過渡電流は、電源線14上に生成される, そして、これらの過渡電流を減衰させなければならない. 高diからの過渡電流/DT源がグラウンドとトレースを「シュート」電圧にする, ハイディ/DTはコンポーネントを励起し、ケーブルを放射する大規模な高周波電流を発生する. 電流による電流とインダクタンスの変化は電圧降下を引き起こす, これは、インダクタンスを減少させることによって生じることができるか、または時間にわたって電流が変化することによって生じる.

二番目, the hardware processing method of interference measures
2.1電磁両立性設計 プリント回路基板 (PCB)
The PCBボード シングルチップマイクロコンピュータシステムにおける回路部品とデバイスのサポート, そして、それは回路コンポーネントおよびデバイス間の電気接続を提供する. 電子技術の急速な発展, の密度 PCBボードsはますます高くなっています. 品質 PCBボード 設計は単一チップマイクロコンピュータシステムの電磁両立性に大きな影響を及ぼす. 回路設計が正しいとしても、プリント回路基板の設計が不適切であることを実証した, また、シングルチップマイクロコンピュータシステムの信頼性に悪影響を及ぼす. 例えば, プリント回路基板の2つの細い平行線が非常に接近しているならば, 伝送線路の端部における信号波形と反射雑音の遅延が生じる. したがって, プリント回路基板の設計, 正しい方法で注意を払うべきだ, 一般的な原則に従うさま PCBボード design, 反干渉の設計要件を満たすべきである. 電子回路の性能を得る, 部品のレイアウトや配線のレイアウトはとても重要です.

2.2入力の電磁両立性設計/output
In the single-chip microcomputer system, 入力/出力も干渉源の伝導線である, そして、無線周波数干渉信号を受信するためのピックアップ・ソース. We generally take effective measures when designing:
(1) Adopt necessary common mode/差動モード抑制回路, また、干渉を減らすために特定のフィルタリングと反電磁シールド対策を取る.
(2) Take various isolation measures (such as photoelectric isolation or magnetoelectric isolation) as far as possible to block the spread of interference.

2.3 Design of MCU reset circuit
In the single-chip microcomputer system, ウォッチドッグシステムは、シングルチップマイクロコンピュータ全体の動作において特に重要な役割を果たす. すべての干渉源が分離または除去できないので, 一旦CPUがプログラムの通常の操作を妨げるならば, リセットシステムはソフトウェアと組み合わせて処置が効果的な誤り訂正防御への障壁となる. There are two commonly used reset systems:
(1) External reset system. 外部の「ウォッチドッグ」回路は、あなた自身によって設計されることができるか、特別な「ウォッチドッグ」チップで造られることができます. しかし, 彼らには彼ら自身の利点と欠点がある. 専用の「ウォッチドッグ」チップのほとんどは、低周波, しかし、高周波に対応することができます, それは低周波の下で生成できるように. リセット動作は、高周波「餌」信号の下で発生しない. このように, プログラム系が無限ループに陥るならば, そして、ループは、「餌犬」信号を持っています, その後、リセット回路は. 適切な関数. しかし, 非常に効果的な外部監視システムであるバンドパス「フィードドッグ」回路と他のリセット回路を備えたシステムを設計することができる.
(2) Nowadays, より多くの単一チップマイクロコンピュータは独自のオンチップ・リセットシステムを有する, ユーザーが簡単に内部のリセットタイマを使用できるように. しかし, 単一チップマイクロコンピュータのいくつかのモデルは単純なリセット命令を有する. このように, また、上記の無限ループのような, 監視機能を失う. いくつかの単一チップマイクロコンピュータのオンチップリセット命令はよりよい. 一般に, 彼らは、固定された形式で複数の命令に「餌」犬信号を作り、順番にそれらを実行します. ある誤りがあれば, 「犬フィード」操作は無効です, リセット回路の信頼性が大幅に向上する.

2.4 Oscillator
Most microcontrollers have an oscillator circuit coupled to an external crystal or ceramic resonator. で PCBボード, 外部コンデンサのリードが必要である, 水晶またはセラミック共振器はできるだけ短い. RC発振器は干渉信号に潜在的な感度を有し、非常に短いクロックサイクルを生成することができる, したがって、水晶またはセラミック共振器が選択される. 加えて, 水晶の場合は接地されるべきである.

2.5 Lightning protection measures
The single-chip microcomputer system used outdoors or the power lines and signal lines introduced into the room from the outside should be considered against the lightning strike of the system. 一般的に使用される雷保護装置は：ガス放電管, テレビなど. ガス放電管は、電源の電圧がある値より大きいときである, 通常、数十または数百v, ガスが故障して放電する, そして、電力線の上の強い衝動パルスは、地面に導かれます. TVSは、並列および逆方向に2つのツェナーダイオードとみなすことができる, 両端の電圧がある値より高いとき、それはオンにされる. その特徴は、何百または数千の電流を一時的に流すことができるということです.

3. Software processing method for interference measures
The 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), そして、CPUによって処理された単位に入ります, いくつかの大規模集積回路ではしばしば妨害される, 正しく働かないか、または間違った状態で働くようにさせるさま. 特に記憶のために双安定性を使うRAMのような装置, 強い干渉の下でしばしば反転する, オリジナルの“0”が“1”になるように, または“1”が“0”になるいくつかのシリアル伝送のタイミングとデータの干渉のために変更されますもっと真剣に, いくつかの重要なデータパラメータを破壊します, etc.; 結果はしばしば非常に深刻である. この場合は, ソフトウェア設計の品質はシステム全体の干渉防止能力に直接影響する.

3.1 The program will be roughly in the following situations due to electromagnetic interference:
(1) The program runs away. この状況は、一般的な干渉結果である. 一般的に言えば, 良いリセットシステムまたはソフトウェアフレーム測定システムは十分です, そして、それは実行中のシステムに大きな影響を与えません.
(2) Infinite loop or abnormal program code operation. もちろん, この種の無限ループと異常なプログラムコードは、意図的にデザイナーによって書かれません. プログラムの命令がバイトで構成されていることを知っている, いくつかはシングルバイト命令で、いくつかはマルチバイト命令です. 干渉が起こると, PCポインタが発生する. チェンジ, したがって、元のプログラムコードは、予測不可能な実行可能プログラムコードを生成するために再編成される, then, この種の誤りは致命的だ, 重要なデータパラメータを変更する, そして、出力のような一連のエラー状態を予測不能に制御することができる.

3.2 Measures for storage of important parameters
In general, 我々は、この状況を効果的に減らすか、避けるために誤り発見と訂正を使うことができます. 誤り検出と訂正の原則によって, 主な考えは、データが書き込まれるときです, 特定の数のチェックコードは、書き込まれたデータに従って生成されて、対応するデータと共に記憶されるコードを読み、決定を下す. ビット誤りがあるならば, これは自動的に修正されます, 正しいデータが送られます, それと同時に, 訂正されたデータは元の間違ったデータをカバーするために書き戻されるビット誤りがあるならば, 割り込みが発生し、CPUは例外処理のために通知されます. すべてのこれらのアクションを自動的にソフトウェア設計によって完了されて, リアルタイムと自動補完の特徴がある. そのようなデザインを通して, システムの干渉防止能力を大幅に改善することができる, これにより、システムの信頼性を向上させる. 誤り検出と訂正の原理：誤り検出と訂正の基本原理を最初に見る. エラー制御の基本的な考え方は、特定の規則に従って異なる方法で冗長コードを情報コードグループに追加することである, 冗長な監視コードまたはチェックコードに頼って、情報が読まれるとき、誤りを見つけるか、自動的に訂正するために. ビット誤り発生の特性による, それで, 誤り発生のランダム性とランダム性, it almost always affects a bit (bit) in a certain byte at random. したがって, それが自動的にビット誤りを訂正するように設計されることができるなら, を返します。. システムの信頼性を大幅に向上させることができる.

3.3 Detection of RAM and FLASH (ROM)
When programming, we write some testing programs to test the data codes of RAM and FLASH (ROM) to see if there is any error. 一度起こる, すぐに修正すべき. 訂正できないなら, ユーザーがそれを扱うことができるように、エラー表示は時間内に与えられなければなりません. プログラムをコンパイルするときにプログラムの冗長性を追加することが不可欠です. 特定の場所で3つ以上のNOP命令を加えることは、プログラム再編成を効果的に防ぐことができます. 同時に, フラグデータと検出状態はプログラムの実行状態で導入されるべきである, を検出し、修正する PCBボード 時エラー.