PCB Teknik - Elektromagnetik Kompatibillik (EMC) Tek Chip Mikrobilgisayar Sisteminin Tasarımı

Bu makalede bahsettiği tek çip mikrobilgisayar sisteminin elektromagnetik uyumluluğu (EMC) tasarımı genellikle donanım ve yazılım iki tarafından tasarlanmıştır. Sonra, Yazılım işlemesinin PCB tahtası tasarımından elektromagnetik uyumluluğu (EMC) tasarımı yazılım makinesine sahip bir mikro bilgisayarının tek çip tasarımından tanıştırılır. Kaldır.

Elektromagnetik uyumluluğa etkileyici faktörler (EMC)

(1) PCB tahta tasarımı: Doğru PCB tahta sürücüsü elektromagnetik araştırmalarını engellemek için gerekli.

(2) Voltage: Elektrik tasarrufu voltasyonu daha yüksek, voltasyon amplitüsü daha yüksek, daha fazla emisyon ve düşük enerji tasarrufu voltasyonu duyarlığı etkiler.

(3) Güç deşikliği: Aygıt kapatıldığında, geçici akışlar elektrik hattında oluşturulacak ve bu geçici akışlar yenilenmeli ve filtremeli. Yüksek di/dt kaynaklarından geçici akışlar yere çıkar ve "emisyon" voltajlarını izler. Yüksek di/dt, radiat için heyecan verici komponentler ve kablolar olan yüksek frekans akışlarının geniş bir menzili oluşturur. Şimdiki değişiklik ve kablo tarafından akışan induktans, zamanında induktans veya mevcut değişiklikleri azaltarak küçültülebilir voltaj düşürmesine neden olur.

(4) Yerleştirme: Bütün elektromagnetik uyumluluğu (EMC) sorunlarında önemli sorun yanlış yerleştirme yüzünden sebep oluyor. Üç sinyal yerleştirme metodları var: tek nokta yerleştirme, çoklu nokta yerleştirme ve karışık yerleştirme. Frekans 1MHz'den aşağı olduğunda, tek nokta yerleştirme yöntemi kullanabilir, ama yüksek frekans için uygun değil. yüksek frekans uygulamalarında, çoklu noktaları yerleştirmek en iyidir. Hybrid grounding is a single-point grounding method for low frequency and multi-point grounding for high frequency. Yer tel düzeni anahtardır ve yüksek frekans dijital devrelerin ve düşük seviye analog devrelerin yerel devreleri karıştırmamalı.

(5) Frekans: Yüksek frekans daha fazla emisyon üretir ve periyodik sinyal daha fazla emisyon üretir. Yüksek frekans bir mikro bilgisayar sisteminde, aygıt değiştirildiğinde şu anki süpük sinyali oluşturulacak; analog sisteminde, güncel yük değişikliklerinde şu anki süpük sinyali oluşturulacak.

Müdahale ölçüleri için yazılım işleme metodu

(1) MCU reset devresinin tasarımı

Tek çip mikro bilgisayar sisteminde gözlemci sistemi tüm tek çip mikro bilgisayarının operasyonunda özellikle önemli bir rol oynuyor. Bütün müdahale kaynakları ayrılmaz veya yok edilemez çünkü CPU program ın normal operasyonuna engel olduğunda, reset sistemi yazılım işleme ile birleştirildi Ölçümler hata düzeltmesine karşı etkili bir savunma oldu. Genelde kullanılan iki reset sistemi var:

1) Dışarı reset sistemi.

Dışarıdaki "watchdog" devresi kendiniz tasarlanabilir ya da özel "watchdog" çipi ile inşa edilebilir. Fakat onlar kendi avantajları ve sıkıntıları vardır. "watchdog" çipinlerin çoğu düşük frekans "köpek besleyen" sinyallerine cevap veremez, yüksek frekans "köpek besleyen" sinyallerin cevap verebilir, böylece düşük frekans "köpek besleyen" sinyallerin altında üretilebilir. Tekrar ayarlama eylemi yüksek frekans "besleyen köpek" sinyali altında bir tekrar ayarlama eylemi üretilmez. Bu şekilde, program a sistemi sonsuz bir döngüde tutuklanırsa ve döngüde "besleyen köpek" sinyali olursa, reset devresi bunu fark edemez. Ancak, bir sistemi "köpek besleme" devrelerinde ve diğer yenileme devrelerinde çok etkili bir dış kontrol sistemi oluşturabiliriz.

2) On-chip reset sistemi.

Şimdi daha fazla mikro bilgisayarlarının kendi çip reset sistemi vardır. Bu yüzden kullanıcılar iç reset zamanını kolayca kullanabilir. Ancak, yeniden ayarlama talimatları çok basit olduğu tek çip mikro bilgisayarlarının modelleri var. Yukarıdaki sonsuz döngü gibi bir "besleme köpeği" talimatı var, bu da kontrol fonksiyonunu kaybediyor. Bazı mikrokontrolörler daha iyi yapacak bir yerleştirme talimatları var. Genelde "besleyen köpek" sinyalini sabitlenmiş bir şekilde çoklu talimatlara yapıyorlar ve sıralamaya çalışıyorlar. Eğer belli bir hata varsa, "besleme köpeği" operasyonu geçersiz. Rezert devresinin güveniliğini geliştirdi.

(2) Tek çip mikrobilgisayar sisteminde giriş/çıkış sisteminin elektromagnetik uyumluluğu (EMC) tasarımı

Tek çip mikrobilgisayar sisteminde, girdi/çıkış da araştırma kaynağının yönetimi ve radyo frekansı araştırma sinyalini almak için alınma kaynağı. Elektromagnetik uyumluluğu tasarladığında etkileyici ölçümler almalıyız.

1) İlişkilerin girişini azaltmak için gerekli ortak mod/farklı mod baskı devrelerini kullan ve belirli filtreleme ve elektromagnetik koruması önündeki ölçüler de alın.

2) Şartlar izin verirse, araştırmaların yayılmasını engellemek için mümkün olduğunca farklı izolasyon ölçülerini (fotoelektrik izolasyon ya da magnetoelektrik izolasyon) edin.

(3) PCB tahtasının elektromagnetik uyumluluğu (EMC) tasarımı

PCBboard, devre elementlerinin ve aygıtlarının tek çip mikrobilgisayar sistemindeki desteğidir ve devre elementlerin ve aygıtların arasındaki elektrik bağlantıları sağlar. Elektronik teknolojinin hızlı gelişmesi ile PCB tahtalarının yoğunluğu yükseliyor. PCB tahta tasarımının kalitesi, tek çip mikrobilgisayar sisteminin elektromagnetik uyumluluğu (EMC) üzerinde büyük bir etkisi var. Çeviri şematik tasarımı doğru ve yazılmış devre tahtası yanlış tasarlanmış olsa bile, tek çip mikro bilgisayar sisteminin güveniliğini de etkileyeceğini kanıtladı. Eğer yazılmış devre tahtasının iki ince paralel çizgileri birlikte yaklaşırsa, bu sinyal dalga formunun geçirmesine neden olur ve transmis çizginin sonunda refleks edilen sesi oluşturur. Bu yüzden, basılı devre tahtasını tasarladığında doğru yöntemi kabul edilmeli, PCB tahta tasarımının genel prensipleri takip edilmeli ve karşılaşmaya karşı tasarım talepleri uygulamalı. Elektronik devrelerin en iyi performansını almak için, komponentlerin düzeni ve kabloların düzeni çok önemlidir.

(4) Işık koruma ölçüleri

Tek çip mikro bilgisayar sistemi dışarıdaki dışarıda kullanılmış veya iç güç hatlarının ve dışarıdaki sinyal hatlarının girişmesi için sistemin yıldırım koruması gerekiyor. Genelde kullanılan yıldırım koruması aygıtları: gaz boşaltma tüpü, TVS, etc. benzin boşaltma tüpü, elektrik teslimatının voltajı belli değerlerden daha büyük olduğunda, genelde on yüzlerce V veya yüzlerce V'den daha büyük, gaz boşaltma tüpü ve elektrik hattındaki güçlü şok pulsu yeryüzüne sürüklenir. TVS paralel ve tersi yönlerde bağlı iki Zener diodi olarak görülebilir. İki taraftaki voltaj belli değerden yüksek olduğunda a çılır. Onun özelliği yüzlerce veya binlerce bir akış geçebilir.

(5) OscillatorName

Çoğu mikrokontrolörler dış kristal veya keramik resonatöre bağlı bir osilatör devresi var. PCB tahtasında, kapasitörlerin, kristallerin veya keramik resonatörlerin ön kabloları mümkün olduğunca kısa olması gerekiyor. RC oscillatörü son zamanlarda araştırma sinyallerine hassas ve çok kısa bir saat döngüsü oluşturabilir. Bu yüzden kristal veya keramik rezonantörü seçmek en iyisi. Ayrıca kvartz kristalinin kabuğu yerleştirilmeli.

Araştırma ölçüleri için yazılım işleme metodları

Elektromagnetik araştırma kaynağı tarafından oluşturduğu araştırma sinyali birkaç özel durumda tamamen yok edilemez (böylece ciddi elektromagnet çevresinde) ve sonunda CPU işlemlerinin çekirdek birimini girecek, böylece birkaç büyük ölçek döngülerde integre edilmesi sık sık rahatsız edilir, yani hata durumunda doğru çalışmıyor ya da çalışmıyor. Özellikle, depolamak için bistabel depolama kullanan RAM gibi aygıtlar sık sık sık güçlü bir araştırma altında dönüşecektir ve ilk olarak "0" depolanmış "1" veya "1" ile "0" dönüşecektir. bazı seri İletişim sıralaması ve veriler araştırmaları yüzünden değişecektir; daha ciddi olanlar, bazı önemli veri parametrelerini yok edecekler. sonuçlar sık sık çok ciddidir. Bu durumda, yazılım tasarımının kalitesi tüm sistemin karşılaşma yeteneğine doğrudan etkiler.

(1) RAM ve FLASH (ROM) Detection of RAM and FLASH (ROM)

Programı birleştirerken RAM ve FLASH (ROM) veri kodlarını test etmek için bazı testi programları yazmalıyız. Bir keresinde, hemen düzeltilmeli. Eğer düzeltilemezse, kullanıcının anlaşması için zamanında bir hata belirtisi vermelidir. Programı birleştirdiğimizde program ın redundancisini eklemek gerekmez. Belirli bir yerde üç ya da daha fazla NOP talimatlarını eklemek program ın yeniden düzenlemesine çok etkili bir önleme etkisi var. Aynı zamanda program ın çalıştığı durumda bayrağın verilerini ve tanıma durumunu tanıtmak ve zamanında hatalarını keşfetmek ve düzeltmek için gerekli.

(2) Önemli parametreleri depolamak için ölçüler

Normal koşullarda, bu durumu etkili olarak azaltmak veya kaçırmak için hata tanımlamak ve düzeltmek için kullanabiliriz. Hata tanımı ve düzeltme prensipine göre, ana fikir, veri yazıldığında, yazılmış verilere göre yazılmış ve uyumlu verilerle birlikte kaydedilmiş bir sayı kontrol kodu oluşturulmuştur; Okuduğunda kontrol kodu aynı zamanda kontrol edilir. Kodu okuyur ve yargılama yapılır. Eğer bir bit hatası olursa, otomatik düzeltilecek, doğru veri yollanacak ve düzeltilmiş veriler, orijinal yanlış verileri aynı and a üstüne yazmak için geri yazılacak; Eğer iki bit hata olursa, bölüm raporu oluşturulacak ve CPU istisna yönetimi için bildirilecek. Bütün bu ameller gerçek zamanlı ve otomatik tamamlama özellikleriyle yazılım tasarımı ile otomatik olarak tamamlandırılır. Böyle bir tasarım aracılığıyla sistemin karşılaşma yeteneği büyük bir şekilde geliştirilebilir, bu yüzden sistemin güveniliğini geliştirebilir.

Hata keşfetme ve düzeltme принциpleri:

İlk olarak, hata keşfetme ve düzeltmenin temel prensiplerine bakalım. Hata kontrolünün temel fikri, bazı kurallara göre bilgi kodu grupına farklı şekilde redundant kodları eklemek, böylece bilgi okuduğunda, redundant izleme kodları veya kalibre kodları otomatik olarak hataları bulmak veya düzeltmek için kullanılabilir. Hata oluşturduğu özelliklerin görünüşüne göre, yani, hata oluşturduğu rastgeleliğin ve rastgeleliğinin görünüşüne göre, neredeyse her zaman bir bayta biraz rastgele etkiler. Bu yüzden, tasarım otomatik olarak biraz hata düzeltebilirse ve iki hata için kodlama yöntemini kontrol ederse. Sistemin güveniliğini çok geliştirebilir.

(3) Elektromagnetik müdahale prosedürleri yüzünden yaklaşık şu durumlar var:

Program kaçtı.

Bu durum en sık araştırma sonuçlarıdır. Genelde konuşurken, iyi bir reset sistemi veya yazılım çerçevesi test sistemi yeterli ve tüm çalışma sistemine pek etkisi olmayacak.

2) Sonsuz döngü veya abnormal program kodu operasyonu.

Tabii ki, bu tür sonsuz döngü ve abnormal programa kodu tasarımcı tarafından niyetli yazılmıyor. Programın talimatlarının bytes ile oluşturduğunu biliyoruz, bazıları tek bajt talimatları ve bazıları çok bajt talimatları. İlişkisi gerçekleştiğinde, PC belirtici oluyor. Değiştirmek için orijinal program ı kodu önlenemez programlı kodu üretmek için yeniden düzenlenmiş, sonra bu tür hata ölümcüdür, önemli veri parametreleri değiştirebilir, önlenemez kontrol üretebilir. Çıkış gibi bir dizi hata durumları üretebilir.

Yukarıdaki şey, donanım ve yazılımın iki tarafından elektromagnet uyumluluğunun (EMC) bir mikro bilgisayar sisteminin tasarımı ve işlemdir.