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单片机抗电磁搅扰计划办法

2017-08-06 09:08分类:电工考证知识 阅读:

  对电磁搅扰的计划咱们首要从硬件和软件方面进行计划处理,下面便是从单片机的PCB计划到软件处理方面来介绍对电磁兼容性的处理。
  一、影响EMC的因数
  1.电压
  电源电压越高,意味着电压振幅越大,发射就更多,而低电源电压影响活络度。
  2.频率
  高频发作更多的发射,周期性信号发作更多的发射。在高频单片机体系中,当器材开关时发作电流尖峰信号;在仿照体系中,当负载电流改动时发作电流尖峰信号。
  3.接地
  在悉数EMC标题中,首要标题是不恰当的接地致使的。有三种信号接本地法:单点、多点和混合。在频率低于1MHz时,可选用单点接本地法,但不适合高频;在高频运用中,最佳选用多点接地。混合接地是低频用单点接地,而高频用多点接地的办法。地线计划是要害,高频数字电路和低电平仿照电路的接地电路尽不能混合。
  4.PCB计划
  恰当的打印电路板(PCB)布线对防止EMI是至关首要的。
  5.电源往耦
  当器材开关时,在电源线上会发作瞬态电流,有必要衰减和滤掉这些瞬态电流。来自高di/dt源的瞬态电流致使地和线迹“发射”电压,高di/dt发作大计划的高频电流,鼓动部件和线缆辐射。流经导线的电流改动和电感会致使压降,减小电感或电流随时刻的改动可使该压降最小。
  二、对搅扰办法的硬件处理办法
  1.打印线路板(PCB)的电磁兼容性计划
  PCB是单片机体系中电路元件和器材的支持件,它供应电路元件和器材之间的电气联接。跟着电子技能的飞速翻开,PCB的密度越来越高。PCB计划的好坏对单片机体系的电磁兼容性影响很大,实习证明,即便电路原理图计划精确,打印电路板计划不妥,也会对单片机体系的牢靠性发作倒运影响。例如,假定打印电路板的两条细平行线靠的很近,会构成信号波形的推延,在传输线的终端构成反射噪声。因而,在计划打印电路板的时分,应留神选用精确的办法,遵循PCB计划的通常准则,并应契合抗搅扰的计划恳求。要使电子电路取得最佳功用,元器材的计划及导线的布设是很首要的。
  2.输入/输出的电磁兼容性计划
  在单片机体系中输进/输出也是搅扰源的传导线,和接纳射频搅扰信号的拾检源,咱们计划时通常要选用有用的办法:
  ①选用必要的共模/差模按捺电路,一同也要选用必定的滤波和防电磁屏蔽办法以减小搅扰的进进。
  ②在条件容许的情况下尽或许选用各种阻隔办法(如光电阻隔或许磁电阻隔),然后阻断搅扰的传达。
  3.单片机复位电路的计划
  在的单片机体系中,看门狗体系对悉数单片机的作业起着分外首要的效果,由于悉数的搅扰源不或许悉数被阻隔或往除,一旦进进CPU搅扰程序的正常作业,那么复位体系联络软件处理办法就成了一道有用的纠错防护的屏障了。常用的复位体系有以下两种:
  ①外部复位体系。外部“看门狗”电路能够自个计划也能够用专门的“看门狗”芯片来树立。可是,他们各有优缺点,大大都专用“看门狗”芯片对低频 “喂狗”信号不能照应,而高频“喂狗”信号都能照应,使其在低频“喂狗”信号下发作复位动作而在高频的“喂狗”信号下不发作复位动作,这么,假定程序体系陷进一个死循环,而该循环中恰巧有着“喂狗”信号的话,那么该复位电路就无法完毕它的应有的功用了。可是,咱们自个能够计划一个具有带通的“喂狗”电路和别的复位电路构成的体系便是一个很有用外部监控体系了。
  ②如今不断添加的单片机都带有自个的片上复位体系,这么用户就能够很便当的运用其内部的复位守时器了,可是,有一些类型的单片机它的复位指令过火于简略,这么也会存在象上述死循环那样的“喂狗”指令,使其失往监控效果。有一些单片机的片上复位指令就做的比照好,通常他们把“喂狗”信号做成固定格局的多条指令顺次第来施行,假定有必定过错则该“喂狗”操作无效,这么就大大跋涉了复位电路的牢靠性。
  4.振动器
  大大都的单片机都有一个耦合于外部晶体或陶瓷谐振器的振动器电路。在PCB上,恳求外接是电容、晶体或陶瓷谐振器的引线越短越好。RC振动器对搅扰信号有埋伏的活络性,它能发作很短的时钟周期,因而最佳选晶体或陶瓷谐振器。别的,石英晶体的外壳要接地。
  5.防雷击办法
  室外运用的单片机体系或从室外架空引入室内的电源线、信号线,要思考体系的防雷击标题。常用的防雷击器材有:气体放电管、TVS(Transient Voltage Suppression)等。气体放电管是当电源的电压大于某一数值时,通常为数十V或数百V,气体击穿放电,将电源线上强冲击脉冲导进大地。TVS能够当作两个并联且方向相反的齐纳二极管,当两头电压高于某一值时导通。其特征是能够瞬态通过数百乃上千A的电流。
  三、对搅扰办法的软件处理办法
  电磁搅扰源所发作的搅扰信号在一些特定的情况下(比方在一些电磁环境比照恶劣的情况下)是无法彻底消除的,终极将会进进CPU处理的的基地单元,这么在一些大计划集成电路常常会遭到搅扰,致使不能正常作业或在过错情况下作业。分外是像RAM这种运用双稳态进行存储的器材,通常会在强搅扰下发作翻转,使正本存储的“0”变为“1”,或许“1”变为“0”;一些串行传输的时序及数据会因搅扰而发作改动;更严峻的会损坏一些首要的数据参数等;构成的效果通常是很严峻的。在这种情况下软件计划的好坏直接影响到悉数体系的抗搅扰才干的凹凸。
  1. 程序会由于电磁搅扰大致会一下几种情况:
  ①程序跑飞。
  这种情况是最多见的搅扰效果,通常来说有一个好的复位体系或软件帧测体系即可,对悉数作业体系的不会发作太大的影响。
  ②死循环或不正常程序代码作业。
  当然这种死循环和不正常程序代码并非计划职工有意写进的,咱们知道程序的指令是由字节构成的,有的是单字节指令而有的是多字节指令,当搅扰发作后使得 PC指针发作改动,然后使正本的程序代码发作了重组发作了不行猜想的可施行的程序代码,那么,这种过错是丧身的,它会有或许会往批改首要的数据参数,有或许发作不行猜想的操控输出等一系列过错情况。
  2.对首要参数贮存的办法
  通常情况下,咱们能够选用过错查看与纠正来有用地削减或防止这种情况的呈现。依据检错、纠错的原理,首要思维是在数据写进时,依据写进的数据天然生成必定位数的校验码,与相应的数据一同保留起来;当读出时,一同也将校验码读出,进行断定。假定呈现一位过错则主动纠正,将精确的数据送出,并一同将改正往后的数据回写掩盖正本过错的数据;假定呈现两位过错则发作接连陈说,告诉CPU进行反常处理。悉数这悉数动作都是靠软件计划主动完毕的,具有实时性和主动完毕的特征。通过这么的计划,能大大跋涉体系的抗搅扰才干,然后跋涉体系的牢靠性。
  检错与纠错原理:
  首要来看看检错和纠错的底子原理。进行过错操控的底子思维是在信息码组中以必定规矩加进纷歧样办法的冗余码,以便在信息读出的时分依托剩下的监督码或校码码来发现或主动纠正过错。
  关于误码发作的特征,即过错发作的随机性和小概顽固,它简直老是随机地影响某个字节中的某一位(bit),因而,假定能够计划主动纠正一位过错,而查看两位过错的编码办法。就能够大大跋涉体系的牢靠性。
  3.对RAM和FLASH(ROM)的查看
  在编制程序时咱们最佳是写进一些查看程序来查验RAM和FLASH(ROM)的数据代码,看有无发作过错,一旦发作要当即纠正,纠正不了的要及时给出过错指示,以便用户往处理。
  别的,在编制程序时加进程序冗余是不行短少的。在必定的本地加进三条或三条以上NOP指令对程序的重组有着很有用防止效果。一同,在程序的作业情况中要引入象征数据和查看情况,然后及时发现和纠正过错发作。

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