PCB科技 - 單片機系統的電磁相容性設計

這個 電磁相容性（EMC）設計 的 single-chip microcomput呃 system 本文所提到的主要是 設計從硬體和軟件兩方面進行ed. 下一個, 這個 電磁相容性（EMC）設計 從 印刷電路板板 設計 介紹了單片機在軟件處理中的應用. 手柄.

影響電磁相容性（EMC）的因素

(（1）) 印刷電路板板 設計：正確 印刷電路板板 wiring 是 essential to prevent electromagnetic interference (EMI).

（2）電壓：電源電壓越高，電壓幅值越大，發射越多，低電源電壓影響靈敏度。

（3）電源去耦：當設備打開和關閉時，電源線上會產生瞬態電流，這些瞬態電流必須衰减和過濾。 來自高di/dt源的瞬態電流會導致接地和跟踪“發射”電壓。 高di/dt產生大範圍的高頻電流，激勵元件和電纜進行輻射。 流經導線的電流變化和電感將導致電壓降，通過减少電感或電流隨時間的變化，可以將電壓降降至最低。

（4）接地：在所有電磁相容性（EMC）問題中，主要問題是由接地不當引起的。 訊號接地管道有3種：單點接地、多點接地、混合接地。 當頻率低於1MHz時，可採用單點接地管道，但不適用於高頻； 在高頻應用中，最好使用多點接地。 混合接地是一種低頻單點接地管道，高頻多點接地管道。 地線佈置是關鍵，高頻數位電路和低電平類比電路的接地電路不得混用。

（5）頻率：高頻產生更多發射，週期信號產生更多發射。 在高頻單片機系統中，當設備切換時產生電流尖峰訊號； 在類比系統中，負載電流變化時會產生電流尖峰訊號。

干擾量測的硬體處理方法

（1）單片機復位電路的設計

在 單片機系統, 看門狗系統在整個單片機的運行中起著特別重要的作用. 因為無法隔離或消除所有干擾源, 一旦CPU干擾程式的正常運行, 復位系統與軟件處理相結合，這些措施已成為防止糾錯的有效措施. 有兩種常用的重置系統：

1）外部復位系統。

外部“看門狗”電路可以自己設計，也可以用特殊的“看門狗”晶片構建。 然而，它們有自己的優缺點。 大多數專用“看門狗”晶片無法響應低頻“喂狗”訊號，而高頻“喂狗”訊號可以響應，囙此它們可以在低頻“喂狗”訊號下產生。 復位動作不會在高頻“喂狗”訊號下產生復位動作。 這樣，如果程式系統被困在一個無限迴圈中，並且迴圈中碰巧有一個“喂狗”訊號，則復位電路無法實現它。 它應該具有的功能。 然而，我們可以設計一個帶有帶通“饋電狗”電路和其他復位電路的系統，以形成一個非常有效的外部監控系統。

2）晶片復位系統。

現在越來越多的單片機都有自己的片上復位系統，用戶可以方便地使用自己的內部復位計时器。 然而，有些型號的單片機復位指令過於簡單。 有一個類似於上述無限迴圈的“feed dog”指令，這會使其失去監視功能。 一些微控制器具有效能更好的片上重置指令。 通常，它們將“喂狗”訊號以固定格式轉換為多條指令，並按順序執行。 如果出現某種錯誤，“喂狗”操作無效。 提高了復位電路的可靠性。

（2）單片機系統輸入/輸出的電磁相容性設計

在單片機系統中，輸入/輸出也是干擾源的傳導線，也是接收射頻干擾訊號的拾取源。 在設計電磁相容性（EMC）時，我們必須採取有效措施：

1）使用必要的共模/差模抑制電路，並採取一定的濾波和防電磁遮罩措施，以减少干擾的進入。

2）在條件允許的情况下，盡可能採取各種隔離措施（如光電隔離或磁電隔離），封锁干擾的傳播。

（3）印刷電路板板的電磁相容性（EMC）設計

這個 印刷電路板板 is the support 屬於 the circuit elements and devices in the 單片機系統, 它在電路元件和設備之間提供電力連接. 隨著電子技術的飛速發展, 密度 印刷電路板板s越來越高. 質量 印刷電路板板 設計 對 電磁相容性（EMC） 的 單片機系統. 實踐證明，即使電路原理圖 設計 正確且印刷電路 板 is 設計不適當的ed, 這也會對 單片機系統. 如果印刷電路的兩條細平行線 板 靠得很近, 它將導致訊號波形延遲，並在傳輸線末端形成反射雜訊. 因此, 什麼時候 設計對印刷電路進行佈線 板, 應採用正確的方法, 一般原則 印刷電路板板 設計 應遵守, 以及 設計 應滿足抗干擾要求. 以獲得最佳的電子電路效能, 元件的佈局和導線的佈局非常重要.

（4）防雷措施

對於室外使用的單片機系統或從室外引入室內電源線和訊號線，必須考慮系統的防雷。 常用的防雷裝置有：氣體放電管、電視等。氣體放電管是指當電源電壓大於一定值時，通常為數十V或數百V，氣體擊穿放電，電源線上的强衝擊脈衝被引入地面。 TVS可以看作是兩個齊納二極體並聯並反向連接，當兩端的電壓高於某個值時，它們就會導通。 它的特點是可以瞬間通過數百或數千A電流。

（5）振盪器

大多數微控制器都有一個耦合到外部晶體或陶瓷諧振器的振盪器電路. 上 印刷電路板板, 要求電容器的引線, 晶體或陶瓷諧振器應盡可能短. RC振盪器對干擾訊號潜在敏感, 它可以產生很短的時鐘週期, 囙此，最好選擇晶體或陶瓷諧振器. 此外, 石英晶體的外殼應接地.

干擾量測的軟件處理方法

電磁干擾源產生的干擾訊號在某些特定情况下（如在某些惡劣的電磁環境中）無法完全消除，最終會進入CPU處理的覈心單元，使其在一些大規模集成電路中經常受到干擾，導致不能正常工作或工作在錯誤狀態。 特別是，使用雙穩態記憶體進行存儲的設備（如RAM）經常會在强干擾下翻轉，導致原來存儲的“0”變為“1”或“1”變為“0”； 某些串列傳輸序列和數據會因干擾而改變； 更嚴重的會破壞一些重要的數據參數等。； 由此產生的後果往往非常嚴重。 在這種情況下，軟體設計的質量直接影響到整個系統的抗干擾能力。

（1）RAM和閃存（ROM）檢測

在編譯程式時，我們最好編寫一些測試程式來測試RAM和閃存（ROM）數據程式碼，以查看是否有任何錯誤。 一旦發生，必須立即糾正。 如果無法糾正，必須及時給出錯誤訓示，以便用戶處理。 在編譯程式時，新增程式冗餘是必不可少的。 在某個地方添加3條或更多NOP指令對程式重組有非常有效的預防作用。 同時，有必要在程式的運行狀態中引入標誌數據和檢測狀態，以便及時發現和糾正錯誤。

（2）存儲重要參數的措施

在正常情况下，我們可以使用錯誤檢測和更正來有效地减少或避免這種情況。 根據檢錯糾錯原理，其主要思想是在寫入數據時，根據寫入的數據生成一定數量的校驗碼，並與相應的數據一起存儲； 讀取時，也會在讀取程式碼並做出判斷的同時檢查檢查程式碼。 如果發生一比特錯誤，將自動校正，發送正確的數據，並將更正後的數據寫回，同時覆蓋原來的錯誤數據； 如果發生兩位錯誤，將生成中斷報告，並通知CPU進行異常處理。 所有這些動作都是通過軟體設計自動完成的，具有實时性和自動完成的特點。 通過這樣的設計，可以大大提高系統的抗干擾能力，從而提高系統的可靠性。

錯誤檢測和糾正原則：

首先，讓我們看看錯誤檢測和更正的基本原則。 差錯控制的基本思想是根據一定的規則以不同的管道向資訊程式碼組中添加冗餘程式碼，以便在讀取資訊時，可以使用冗餘的監控程式碼或校準程式碼來發現或自動校正錯誤。 鑒於錯誤發生的特點，即錯誤發生的隨機性和隨機性，它幾乎總是隨機影響位元組中的一比特。 囙此，如果設計能自動糾正一個位錯誤，並檢查兩個錯誤的編碼方法。 可以大大提高系統的可靠性。

（3）由於電磁干擾程式，大致有以下情况：

1）程式失控了。

這種情況是最常見的干擾結果。 一般來說，一個好的復位系統或軟件框架測試系統就足够了，它不會對整個運行系統產生太大影響。

2）無限迴圈或程式碼運行异常。

當然，這種無限迴圈和异常程式碼並不是設計者故意編寫的。 我們知道程式指令是由位元組組成的，有些是單位元組指令，有些是多位元組指令。 發生干擾時，PC指針出現。 更改，使原始程式碼被重新組織以生成不可預測的可執行程式碼，那麼，這種錯誤是致命的，它可能會修改重要的數據參數，可能會產生不可預測的控制輸出等一系列錯誤狀態。

以上是 設計 和處理 電磁相容性（EMC） 的 單片機系統 從硬體和軟件兩個方面.