PCB技術 - 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

The 電磁両立性 の シングルチップマイクロコンピュータシステム 本稿では主に デザインハードウェアとソフトウェアの二つの側面から. 次, the 電磁両立性 から PCBボード デザイン シングルチップマイクロコンピュータのソフトウェア処理への導入. ハンドル.

電磁両立性に影響する要因

(( 1 )) PCBボード デザイン適切 PCBボード wiring is essential to prevent electromagnetic interference (EMI).

（2）電圧：電源電圧が高くなるほど、電圧振幅、発光量、低電源電圧の方が感度に影響する。

（3）パワー・デカップリング：デバイスがオン・オフしたとき、過渡電流が電力線上に発生し、これらの過渡電流を減衰させ、フィルタリングする必要がある。高di／dt源からの過渡電流は接地とトレース“放出”電圧を引き起こす高di／dtは，コンポーネントとケーブルを励起する広範囲の高周波電流を放射する。電流変化とインダクタンスがワイヤを流れることによって電圧降下が生じ、これはインダクタンスまたは電流変化を時間的に減少させることによって最小化することができる。

（4）接地：すべての電磁両立性（emc）問題では，主な問題は不適切な接地に起因する。つの信号接地方法：シングルポイント接地、多点接地、および混合接地です。周波数が1 MHzより低い場合は、シングルポイント接地方式を用いることができるが、高周波には適しない。高周波用途では、多点接地を使用するのがベストである。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。グランド配線はキーであり、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混ざらない。

（5）周波数：高周波は、より多くの発光を生成し、周期的な信号は、より多くの発光を生成します。高周波シングルチップマイクロコンピュータシステムにおいて、デバイスが切替えられるときに、現在のスパイク信号は生成されるアナログ系では、負荷電流が変化すると電流スパイク信号が発生する。

干渉対策のためのハードウェア処理方法

1 . MCUリセット回路の設計

に シングルチップマイクロコンピュータシステム, 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されることができないか、排除されないので, 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、ソフトウェア処理と組み合わせて、対策は、エラー訂正に対して効果的な防御になっている. 一般的なリセットシステムは2つあります。

1）外部リセットシステム。

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、彼らは独自の利点と欠点があります。専用の「ウォッチドッグ」チップの大部分は低周波数「餌犬」信号に反応することができません、一方、高周波「餌犬」信号は反応することができます、その結果、彼らは低周波「給餌犬」信号の下で生成されることができます。リセット動作は高周波「餌ドッグ」信号の下でリセット動作を生じない。このように、プログラムシステムが無限ループに捕捉され、ループ内の「餌ドッグ」信号が発生した場合、リセット回路はそれを実現することができない。それが持つべき関数。しかし、我々は非常に効果的な外部監視システムを形成するためにバンドパス“餌ドッグ”回路と他のリセット回路を持つシステムを設計することができます。

2）オンチップリセットシステム。

現在、ますます多くのシングルチップ・マイクロコンピュータは、彼ら自身のオンチップ・リセットシステムを持っています。その結果、ユーザーは彼らの内部のリセットタイマーを簡単に使うことができます。しかしながら、リセット命令があまりに単純である単一チップマイクロコンピュータの若干のモデルが、ある。上記無限ループのような「フィードドッグ」命令があり、監視機能を失う。若干のマイクロコントローラは、よりよくするオンチップ・リセット命令を有する。一般的に、それらは固定形式で複数の命令に「餌犬」信号を作り、それらを順次実行する。あるエラーがあれば、「餌ドッグ」操作は無効です。リセット回路の信頼性を改善した。

（2）単一チップマイクロコンピュータにおける入出力の電磁両立性（EMC）設計

シングルチップマイクロコンピュータシステムにおいて、入出力は干渉源の伝導線であり、また、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である。電磁両立性を設計する際に効果的な対策を講じなければならない。

1）必要なコモンモード／ディファレンシャルモード抑圧回路を使用し，また，干渉のエントリを減らすためにあるフィルタリングと反電磁シールド対策をとる。

2）条件が成立すると、干渉の広がりを阻止するために、できるだけ多くの分離措置（例えば光電分離または磁気分離）を採用する。

3）PCBボードの電磁両立性（EMC）設計

The PCB板 の回路素子とデバイスのサポートです シングルチップマイクロコンピュータシステム, そして、それは回路素子とデバイス間の電気的接続を提供する. 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 デザイン に大きな影響を与える 電磁両立性 の シングルチップマイクロコンピュータシステム. サーキットの回路図でも実践が証明されている デザイン が正しいと印刷回路 板 is デザイン不当に, また、それはまた、 シングルチップマイクロコンピュータシステム. 印刷回路の2つの細い平行線ならば 板 接近している, それは、信号波形の遅延を引き起こし、伝送線路の端部で反射ノイズを形成する. したがって, 時 デザイン印刷回路を作る 板, 正しい方法を採用すべきだ, 一般的な原則 PCBボード デザイン フォローすべき, と デザイン 干渉防止の必要条件. 電子回路の最高の性能を得る, 部品のレイアウトと配線のレイアウトは非常に重要である.

雷害対策

屋外で使用されるシングルチップマイクロコンピュータシステムや外部からの屋内電力線や信号線の導入には，システムの雷保護を考慮する必要がある。一般的に使用される雷保護装置は、ガス放電管、TVなどである。ガス放電管は、電源の電圧がある値よりも大きいとき、通常数十Vまたは数百V、ガス絶縁破壊放電、および電力線上の強い衝撃パルスがアースに導かれる。テレビは、両端の電圧がある値よりも高いときにオンとなるように並列に接続された2つのツェナーダイオードとして見ることができる。その特徴は、何百または数千の電流を過渡的に通過できることである。

（5）発振器

ほとんどのマイクロコントローラは、外部水晶又はセラミック共振器に結合された発振器回路を有する. で PCBボード, コンデンサのリード線が必要である, 水晶またはセラミック共振器は、できるだけ短くなければなりません. RC発振器は、干渉信号に敏感に敏感である, そして、それは非常に短いクロックサイクルを生成することができます, だから、水晶やセラミック共振器を選択するのがベストです. 加えて, 水晶のシェルは接地されなければならない.

干渉対策のためのソフトウェア処理法

電磁干渉源によって生成された干渉信号は、いくつかの特定の状況（例えば、いくつかの厳しい電磁環境）において完全に除去されず、最終的には、CPU処理のコアユニットに入ることができず、いくつかの大規模回路において積分されることがしばしば妨げられ、結果として正しく動作しないか、エラー状態で動作しない。特に、記憶のための双安定記憶装置を使用するRAMのようなデバイスはしばしば強い干渉の下でフリップする。そして、元々格納された「0」が「1」または「1」に「0」になる原因となるいくつかのシリアル送信シーケンスとデータの干渉のために変更されますより深刻なものは重要なデータパラメタなどを破壊するでしょう結果の結果は、しばしば非常に深刻です。この場合、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。

1）RAM及びフラッシュ（ROM）の検出

プログラムをコンパイルするとき、エラーがあるかどうかを確かめるためにRAMとFlash（ROM）データコードをテストするためにいくつかのテストプログラムを書きます。一旦彼らが起こるならば、彼らはすぐに修正されなければなりません。彼らが訂正されないならば、エラー表示はユーザーに対処するために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際にプログラム冗長性を追加することが不可欠である。特定の場所に3つ以上のNOP命令を加えることはプログラム再編成に非常に効果的な予防効果を持っています。同時に、プログラムの実行状態においてフラグデータや検出ステータスを導入して、時間内のエラーを発見して修正する必要がある。

重要なパラメータを格納するための措置

通常の状況下では、この状況を効果的に減少または回避するためにエラー検出と訂正を使用することができます。エラー検出・訂正の原理によれば、データが書き込まれると、書き込まれたデータに応じて一定のチェックコードが生成され、対応するデータとともに記憶されることが主な考えである。読み出されると、チェックコードもチェックされ、コードが読み出され、判断される。つのビットエラーが発生すると、自動的に訂正され、正しいデータが送信され、訂正されたデータが同時に元の間違ったデータを上書きするために書き込まれます2ビットのエラーが発生した場合、割り込みレポートが生成され、CPUは例外処理のために通知されます。これらのすべてのアクションは自動的にリアルタイムで自動補完の特性を持つソフトウェア設計によって完了します。これにより、システムの干渉防止能力を大幅に向上させることができ、システムの信頼性を向上させることができる。

誤り検出と訂正の原理

最初に、エラー検出と訂正の基本原則を見てみましょう。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。その結果、情報が読み出されるとき、冗長監視コードまたは較正コードを使用して、エラーを見つけるか、または自動的に訂正することができる。エラー発生の特徴、すなわちエラー発生のランダム性とランダム性の観点から、ほとんど常にランダムにバイトのビットに影響を与えます。したがって、デザインが自動的にビット誤りを訂正することができて、2つの誤りのために符号化方法をチェックするならば。システムの信頼性を大幅に向上させることができます。

（3）電磁干渉のため、次のような状況がある。

1 )プログラムが実行されます。

この状況は最も一般的な干渉の結果です。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・テスト・システムは十分である。

2）無限ループまたは異常プログラムコード操作。

もちろん、この種の無限ループと異常プログラムコードは、意図的に設計者によって書かれていない。私たちは、プログラム命令がバイトで構成されるということを知っています、いくつかはシングルバイト命令です、そして、いくつかはマルチバイト命令です。干渉が発生すると、PCポインタが発生する。変更すると、元のプログラムコードが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たので、この種のエラーは致命的であり、重要なデータパラメータを変更することができ、出力のような一連のエラー状態を予測できない制御を生成することがあります。

以上が デザイン との処理 電磁両立性 の シングルチップマイクロコンピュータシステム ハードウェアとソフトウェアの2つの側面から.