PCB Блог - проектирование электромагнитной совместимости с панелей печатных плат на программное обеспечение

От конструкции печатные платы одночипового микрокомпьютера до обработки программного обеспечения — это внедрение обработки электромагнитной совместимости.

1.  Факторы, влияющие на эмс

(1) напряжение: более высокое напряжение питания означает большую амплитуду напряжения и больше выбросов, в то время как более низкое напряжение питания влияет на чувствительность.

(2) частота: высокие частоты генерируют больше выбросов, периодические сигналы генерируют больше выбросов. В высокочастотной системе микроконтроллера при переключении устройства генерируется текущий скачок; В аналоговой системе при изменении тока нагрузки генерируется скачок тока.

(3) заземление: среди всех проблем емс основная проблема связана с неправильным заземлением. Есть три способа заземления сигнала: одноточечный, мноточечный и смешанный. При частоте ниже 1 МГЦ может использоваться метод одноточечного заземления, но он не подходит для высокой частоты; В высокочастотных приложениях используется многоточечное заземление. Гибридный метод заземления представляет собой одноточечный метод заземления для низких частот и многоточечный метод заземления для высоких частот. Ключевое значение имеет схема наземной проволоки, и наземные цепи высокочастотных цифровых схем и низкоуровневых аналоговых схем невозможно смешивать в максимально возможной степени.

(4) конструкция печатной платы: надлежащая маршрутизация печатной платы (печатной платы) имеет решающее значение для предотвращения Эми.

(5) разъединение электропитания: при выключении устройства на линии электропитания генерируются переходные токи, которые должны быть ослаблены и отфильтрованы. Временные токи из источников высокого di/dt приводят к образованию грунтовых и следящих за собой "выстрельных" напряжений, а высокий di/dt генерирует крупномасштабные высокочастотные токи, которые возбуждают компоненты и излучают кабели. Изменения в потоке тока и индуктивности через проволоку вызывают падение напряжения, которое может быть вызвано снижением индуктивности или изменениями тока во времени.

2. Аппаратная обработка мер вмешательства

(1) конструкция электромагнитной совместимости печатных плат (ПХД)

PCB-плата является поддержкой компонентов и устройств цепи в одночипной микрокомпьютерной системе, и она обеспечивает электрическое соединение между компонентами цепи и устройствами. С быстрым развитием электронной технологии плотность плат PCB становится все выше и выше. Качество конструкции плат PCB оказывает большое влияние на электромагнитную совместимость микрокомпьютерной системы с одним чипом. Практика показала, что даже если схема схемы является правильной, а схема печатной платы неправильной, это также негативно скажется на надежности микрокомпьютерной системы с одним чипом. Например, если две тонкие параллельные линии на печатной плате находятся очень близко друг от друга, то это приводит к задержке сигнала и отражению шума в конце линии передачи. Поэтому при проектировании печатной платы следует обращать внимание на использование правильного метода, соответствующего общим принципам проектирования печатной платы, а также на соблюдение требований к проектированию противопомех. Для обеспечения эффективности электронных схем очень важное значение имеет компоновка компонентов и компоновка проводов.

(2) конструкция электромагнитной совместимости входа/выхода

В одночипной микрокомпьютерной системе вход/выход также является проводниковой линией источника помех и приемником сигнала радиочастотных помех. Как правило, мы принимаем эффективные меры при разработке:

1) принять необходимые общие/дифференциальные схемы подавления режима, а также принять определенные меры фильтрации и антиэлектромагнитной защиты, чтобы уменьшить помехи.

2) принимать различные меры изоляции (такие, как фотоэлектрическая изоляция или магнитоэлектрическая изоляция), насколько это возможно, чтобы блокировать распространение помех.

(3) конструкция схемы сброса MCU

В одночипной микрокомпьютерной системе система сторожевого пса играет особенно важную роль в работе всего одночипного микрокомпьютера. Поскольку все источники помех не могут быть изолированы или удалены, как только процессор вмешивается в нормальную работу программы, система перезагрузки в сочетании с программным обеспечением меры обработки становятся барьером на пути эффективной защиты для исправления ошибок. Существуют две широко используемые системы сброса:

1) внешняя система перезагрузки. Внешний контур "сторожевой собаки" может быть спроектирован самостоятельно или построен с помощью специального чипа "сторожевой собаки". Однако у них есть свои преимущества и недостатки. Большая часть выделенных чипов «сторожевой собаки» не может отвечать на низкочастотный сигнал «корми собаку», но может отвечать на высокочастотный сигнал «корми собаку», так что его можно генерировать под низкочастотным сигналом «корми собаку». Сброс не происходит под высокочастотным сигналом "кормить собаку". Таким образом, если программная система попадает в бесконечную петлю, а петля имеет сигнал "feed the dog", то схема перезагрузки не может его реализовать. Это правильная функция. Тем не менее, мы можем создать систему с помощью пластыря "feed the dog" цепи и других перезагрузки цепи, что является очень эффективной внешней системой мониторинга.

2) в настоящее время все больше и больше одночиповых микрокомпьютеров имеют свою собственную систему перезагрузки чипов, так что пользователи могут легко использовать свои внутренние таймеры перезагрузки. Однако некоторые модели одночиповых микрокомпьютеров имеют слишком простые инструкции по перезагрузке. Таким образом, будут также "кормить собаку" инструкции, как выше бесконечный цикл, что делает его потерять свою функцию мониторинга. Инструкции по перезагрузке некоторых одночиповых микрокомпьютеров лучше. Как правило, они создают сигнал "кормить собаку" в несколько инструкций в фиксированном формате и выполняют их последовательно. Если есть определенная ошибка, операция "кормить собаку" недействительна, что значительно повышает надежность перезагрузки цепи.

(4) осциллятор

Большинство микроконтроллеров имеют контур осциллятора, соединенного с внешним кристаллическим или керамическим резонатором. На печатной плате требуется, чтобы провода внешних конденсаторов, кристаллов или керамических резонаторов были как можно короче. RC-осцилляторы имеют скрытую чувствительность к сигналам помех и могут создавать очень короткие тактовые циклы, поэтому выбираются кристаллические или керамические резонаторы. Кроме того, дело кварцевого хрусталя должно быть обосновано.

(5) меры защиты от молний

Одночиповая микрокомпьютерная система, используемая на открытом воздухе, или линии электропередачи и сигнальные линии, введенные в помещение снаружи, должны рассматриваться в качестве противомолниеносных ударов системы. Обычно используются следующие устройства защиты от молний: газоразрядные трубки, телевизоры и т.д. Газоразрядная труба-это когда напряжение питания превышает определенное значение, как правило, десятки или сотни в, газ выходит из строя и разряжается, а сильный импульсный импульс на линии электропередачи направляется в землю. Телевизоры можно рассматривать как два диода zener параллельно и в противоположных направлениях, которые включаются, когда напряжение на обоих концах выше определенного значения. Его особенность заключается в Том, что он может транзитно проходить через течения сотен или тысяч A.

3.  Метод обработки программного обеспечения для измерения помех

Сигнал помех, генерируемый источником электромагнитных помех, не может быть полностью устранен в некоторых конкретных случаях (например, в некоторых случаях, когда электромагнитная среда является относительно суровой) и будет входить в блок, обрабатываемый процессором, так что в некоторых крупных интегральных цепях часто может быть нарушен, в результате чего он не работает должным образом или работает в неправильном состоянии. Особенно такое устройство, как ОЗУ, которое использует бистабильный для хранения, часто перекидывается под сильным вмешательством, так что первоначально сохраненный "0" становится "1", или "1" становится "0"; Некоторые последовательные сроки и данные передачи изменятся из-за помех; Более серьезно, это уничтожит некоторые важные параметры данных и т.д.; Последствия зачастую очень серьезны. В этом случае качество разработки программного обеспечения напрямую влияет на способность всей системы противостоять вмешательству.

(1) программа будет примерно в следующих ситуациях из-за электромагнитных помех:

1) Программа уходит. Эта ситуация является общим результатом вмешательства. В целом, достаточно хорошей системы перезагрузки или системы измерения кадров программного обеспечения, и она не окажет значительного влияния на всю работающую систему.

2) Бесконечная петля или ненормальная операция программного кода. Конечно, такой бесконечный цикл и ненормальный программный код не был намеренно написан дизайнерами. Мы знаем, что инструкции программы состоят из байтов, некоторые являются однобайтными инструкциями, а некоторые многобайтными инструкциями. Когда происходит интерференция, возникает указатель PC. Изменение, так что исходный код программы реорганизован, чтобы создать непредсказуемый исполняемый код программы, то этот вид ошибки фатальный, он может изменить важные параметры данных, и может создать непредсказуемый контроль серии состояния ошибки, такие как выход.

(2) меры по хранению важных параметров

В целом, мы можем использовать обнаружение и исправление ошибок, чтобы эффективно уменьшить или избежать этой ситуации. В соответствии с принципом обнаружения и исправления ошибок основная идея заключается в Том, что при записи данных определенное число контрольных кодов генерируется на основе письменных данных и хранится вместе с соответствующими данными; Прочитайте кодекс и примите решение. Если есть одна-битная ошибка, она будет автоматически исправлена, правильные данные будут отправлены, и в то же время исправленные данные будут записаны обратно, чтобы покрыть первоначальные неправильные данные; Если произошла двухбитная ошибка, то будет создано прерывание и процессор будет уведомлен для обработки исключений. Все эти действия автоматически выполняются с помощью программного обеспечения и имеют характеристики автоматического завершения в режиме реального времени. Благодаря такой конструкции можно значительно повысить способность системы предотвращать помехи, повысив тем самым ее надежность. Принципы обнаружения и исправления ошибок: рассмотрим основные принципы обнаружения и исправления ошибок. Основная идея управления ошибками заключается в Том, чтобы различными способами добавлять резервные коды в группу информационных кодов в соответствии с определенными правилами, с тем чтобы полагаться на избыточный код мониторинга или проверить код для обнаружения или автоматического исправления ошибок при чтении информации. В соответствии с характеристиками возникновения ошибки бита, то есть случайностью и случайностью возникновения ошибки, она почти всегда влияет немного (бит) в определенном байте случайным образом. Поэтому, если он может быть разработан для автоматического исправления ошибки бит, и проверить двухзначное кодирование ошибки. Это может значительно повысить надежность системы.

(3) обнаружение оперативной памяти и вспышки (ROM)

При программировании мы пишем несколько программ тестирования для проверки кодов данных RAM и FLASH (ROM), чтобы увидеть, если есть какая-либо ошибка. Как только это произойдет, она должна быть немедленно исправлена. Если она не может быть исправлена, то необходимо своевременно указать на ошибку, с тем чтобы пользователи могли справиться с ней. Необходимо добавить избыточность программы при компиляции программ. Добавление трех или более инструкций NOP в определенном месте может эффективно предотвратить реорганизацию программы. В то же время, данные флага и состояние обнаружения должны быть введены в работоспособное состояние программы, чтобы вовремя обнаружить и исправить ошибку печатные платы.