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嵌入式產(chǎn)品開發(fā)設計需要考慮的問題總結

2017-08-23

  嵌入式開發(fā)項目中,,首先需要做需求分析,,然后根據(jù)需求分析進行綜合考慮,朗銳智科(www.lrist.com)這里給出幾個特別要注意的問題.

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  1.MCU的選擇

  選擇 MCU 時要考慮 MCU 所能夠完成的功能,、MCU 的價格,、功耗,、供電電壓、I/O 口電平,、管腳數(shù)目以及 MCU 的封裝等因素,。MCU 的功耗可以從其電氣性能參數(shù)中查到。供電電壓有 5V,、3.3V 以及 1.8V 超低電壓供電模式,。為了能合理分配 MCU 的I/O資源,在 MCU 選型時可繪制一張引腳分配表,,供以后的設計使用,。

  2.電源

  (1)考慮系統(tǒng)對電源的需求,例如系統(tǒng)需要幾種電源,,如24V,、12V,、5V或者3.3V等,,估計各需要多少功率或最大電流(mA)。在計算電源總功率時要考慮一定的余量,,可按公式“電源總功率=2×器件總功率”來計算,。

  (2)考慮芯片與器件對電源波動性的需求。一般允許電源波動幅度在 ±5% 以內(nèi),。對于A/D轉(zhuǎn)換芯片的參考電壓一般要求 ±1% 以內(nèi),。

  (3)考慮工作電源是使用電源模塊還是使用外接電源。

  3.普通I/O口

  (1)上拉,、下拉電阻:考慮用內(nèi)部或者外部上/下拉電阻,,內(nèi)部上/下拉阻值一般在 700Ω 左右,低功耗模式不宜使用,。外部上/下拉電阻根據(jù)需要可選 10KΩ~1MΩ 之間,。

  (2)開關量輸入:一定要保證高低電壓分明。理想情況下高電平就是電源電壓,,低電平就是地的電平,。如果外部電路無法正確區(qū)分高低電平,但高低仍有較大壓差,,可考慮用 A/D 采集的方式設計處理,。對分壓方式中的采樣點,要考慮分壓電阻的選擇,,使該點通過采樣端口的電流不小于采樣最小輸入電流,,否則無法進行采樣。

  (3)開關量輸出:基本原則是保證輸出高電平接近電源電壓,,低電平接近地電平,。I/O 口的吸納電流一般大于放出電流。對小功率元器件控制最好是采用低電平控制的方式。一般情況下,,若負載要求小于10mA,,則可用芯片引腳直接控制;電流在 10~100mA 時可用三極管控制,在 100mA~1A 時用 IC 控制;更大的電流則適合用繼電器控制,,同時建議使用光電隔離芯片,。

  4.A/D電路與D/A電路

  (1)A/D電路:要清楚前端采樣基本原理,對電阻型,、電流型和電壓型傳感器采用不同的采集電路,。如果采集的信號微弱,還要考慮如何進行信號放大,。

  (2)D/A電路:考慮 MCU 的引腳通過何種輸出電路控制實際對象,。

  5.控制電路

  對外控制電路要注意設計的冗余與反測,要有合適的信號隔離措施等,。在評估設計的布板時,,一定要在構件的輸入輸出端引出檢測孔,以方便排查錯誤時測量,。

  6. 考慮低功耗

  低功耗設計并不僅僅是為了省電,,更多的好處在于降低了電源模塊及散熱系統(tǒng)的成本。由于電流的減小也減少了電磁輻射和熱噪聲的干擾,。隨著設備溫度的降低,,器件壽命則相應延長,要做到低功耗一般需要注意以下幾點:

  (1)并不是所有的總線信號都要上拉,。上下拉電阻也有功耗問題需要考慮,。上下拉電阻拉一個單純的輸入信號,電流也就幾十微安以下,。但拉一個被驅(qū)動了的信號,,其電流將達毫安級。所以需要考慮上下拉電阻對系統(tǒng)總功耗的影響,。

  (2)不用的I/O口不要懸空,,如果懸空的話,受外界的一點點干擾就可能成為反復振蕩的輸入信號,,而MOS器件的功耗基本取決于門電路的翻轉(zhuǎn)次數(shù),。

  (3)對一些外圍小芯片的功耗也需要考慮。對于內(nèi)部不太復雜的芯片功耗是很難確定的,,它主要由引腳上的電流確定,。例如有的芯片引腳在沒有負載時,耗電大概不到1毫安,,但負載增大以后,,可能功耗很大,。

  7.考慮低成本

  (1)正確選擇電阻值與電容值。比如一個上拉電阻,,可以使用4.5K-5.3K的電阻,,你覺得就選個整數(shù)5K,事實上市場上不存在5K的阻值,,最接近的是4.99K(精度1%),,其次是5.1K(精度5%),其成本分別比精度為20%的4.7K高4倍和2倍,。20%精度的電阻阻值只有1,、1.5、2.2,、3.3,、4.7、6.8幾個類別(含10的整數(shù)倍);類似地,,20%精度的電容也只有以上幾種值,,如果選了其它的值就必須使用更高的精度,成本就翻了幾倍,,卻不能帶來任何好處,。

  (2)指示燈的選擇。面板上的指示燈選什么顏色呢?有些人按顏色選,,比如自己喜歡藍色就選藍色。但是其它紅綠黃橙等顏色的不管大小(5mm以下)封裝如何,,都已成熟了幾十年,,價格一般都在5毛錢以下,而藍色卻是近三四年才發(fā)明的,,技術成熟度和供貨穩(wěn)定度都較差,,價格卻要貴四五倍。 (注: 這一已經(jīng)是幾年前的看法了.)

  (3)不要什么都選最好的,。在一個高速系統(tǒng)中并不是每一部分都工作在高速狀態(tài),,而器件速度每提高一個等級,價格差不多要翻倍,,另外還給信號完整性問題帶來極大的負面影響.


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