零基礎(chǔ)學(xué)會(huì)arm嵌入式_嵌入式系統(tǒng)應(yīng)該怎樣設(shè)計(jì)硬件電路

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零基礎(chǔ)學(xué)會(huì)arm嵌入式_嵌入式系統(tǒng)應(yīng)該怎樣設(shè)計(jì)硬件電路,   

1、MCU的選擇

選擇MCU時(shí)要考慮MCU所能夠完成的功能、MCU的價(jià)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(shí)可繪制一張引腳分配表，供以后的設(shè)計(jì)使用。

2、電源

（1）考慮系統(tǒng)對(duì)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(jì)各需要多少功率或最大電流（mA）。在計(jì)算電源總功率時(shí)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(jì)算。

（2）考慮芯片與器件對(duì)電源波動(dòng)性的需求。一般允許電源波動(dòng)幅度在±5%以內(nèi)。對(duì)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(guān)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(shè)計(jì)處理。對(duì)分壓方式中的采樣點(diǎn)，要考慮分壓電阻的選擇，使該點(diǎn)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(jìn)行采樣。

（3）開關(guān)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(duì)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(fù)載要求小于10mA，則可用芯片引腳直接控制；電流在10~100mA時(shí)可用三極管控制，在100mA～1A時(shí)用IC控制；更大的電流則適合用繼電器控制，同時(shí)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(duì)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(hào)微弱，還要考慮如何進(jìn)行信號(hào)放大。

（2）D/A電路：考慮MCU的引腳通過何種輸出電路控制實(shí)際對(duì)象。

5、控制電路

對(duì)外控制電路要注意設(shè)計(jì)的冗余與反測(cè)，要有合適的信號(hào)隔離措施等。在評(píng)估設(shè)計(jì)的布板時(shí)，一定要在構(gòu)件的輸入輸出端引出檢測(cè)孔，以方便排查錯(cuò)誤時(shí)測(cè)量。

6、考慮低功耗

低功耗設(shè)計(jì)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(shè)備溫度的降低，器件壽命則相應(yīng)延長，要做到低功耗一般需要注意以下幾點(diǎn)：

（1）并不是所有的總線信號(hào)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(gè)單純的輸入信號(hào)，電流也就幾十微安以下。但拉一個(gè)被驅(qū)動(dòng)了的信號(hào)，其電流將達(dá)毫安級(jí)。所以需要考慮上下拉電阻對(duì)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(diǎn)點(diǎn)干擾就可能成為反復(fù)振蕩的輸入信號(hào)，而MOS器件的功耗基本取決于門電路的翻轉(zhuǎn)次數(shù)。

（3）對(duì)一些外圍小芯片的功耗也需要考慮。對(duì)于內(nèi)部不太復(fù)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(fù)載時(shí)，耗電大概不到1毫安，但負(fù)載增大以后，可能功耗很大。

來源：玩轉(zhuǎn)單片機(jī)