嵌入式电路设计必备的知识有哪些?

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嵌入式是一个综合性比较强的编程开发语言,既涉及了软件开发相关知识还涉及了硬件相关知识,今天小编将为大家分享几个嵌入式硬件电路设计的几个注意事项。 1、确定电源 电源至于嵌入式系统,好比空气之于人,人呼吸的空气中有二氧化碳和氮气等,这就相当于电源系统中各种杂波,如果期望得到纯净的稳定的电源,还需注意这两个方面: (1)电压 嵌入式系统需要各种量级的电源比如常见的5v、3.3v、1.8v等,为尽量减小电源的纹波,在嵌入式系统中使用LDO器件。如果采用DCDC不仅个头大,其纹波也是一个很头疼的问题。 (2)电流 嵌入式系统的正常运行不但需要稳定足够的电源,还要有足够的电流,因此在选择电源器件的时候需要考虑其负载,建议设计时一般留30%的余量。 如果是多层板,电源部分在layout的时候需电源分割,这时需要注意分割路径,尽量将一定量的电源放置在一起。如果是双面板,则走线宽度需要注意,在板子允许的情况下尽量加宽。合适的退耦电容尽量靠近电源管脚。 2、晶振确定 晶振是什么呢?晶振在嵌入式系统中,扮演者心脏的角色,其稳定与否直接关系到系统的运行状态和通讯性能。在嵌入式系统中,常见的晶振有无源晶振,有源晶振,首先要确定其振荡频率,其次要确定晶振类型。 (1)无源晶振 其匹配电容和匹配电阻的选择,这部分一般依据参考手册。在单片机设计中,经常使用插件晶振配合瓷片电容。在ARM中,为了减少空间和便于布线,经常使用四角无源晶振配合贴片电容。虽然我们对于固定晶振的匹配电路比较熟悉,但是为了达到万无一失,还是要看参考手册确定电容大小,是否需要匹配电阻等细节。 (2)有源晶振 相比无源晶振,有源晶振具有更好的更准确的时钟信号,但价格也更高,因此这也是在硬件电路设计中需要关注的成本。在做电路板设计时需要注意晶振走线尽量靠近芯片,关键信号远离时钟走线。在条件允许的情况下增加接地保护环。如果是多层板,也要讲关键信号远离晶振的走线。 3、 预留测试IO口 在嵌入式调试阶段,在管脚资源丰富的情况下,建议预留一个IO口连接led或者喇叭,为下一步软件的编写做铺垫。在嵌入式系统运行过程中适当控制该IO接口,从而判断系统是否正常运行。 4、外扩存储设备 如果有了电源、晶振和CPU,那么这就是一个小的嵌入式系统了。如果该嵌入式系统需要运行大点的操作系统,那么不但需要CPU具有 MMU,还需要CPU外接SDRAM和NANDFLASH。如果该cpu具有SDRAM和NANDFLASH控制器,那么在硬件设计上不用过多的考虑地址线的使用。如果没有相关的控制器,那么需要注意地址线的使用。 这部分在LAYOUT的时候是一个重点,究其原因就是要使相关信号线等长以确保信号的延时相等,时钟和DQS的差分信号线走线。在布线的时候各种布线技巧需要综合使用,例如与cpu对称分布,菊花链布线、T型布线,这都需要依据内存的个数多少来进行选择,一般来说个数越多,布线越复杂,但是知道其关键点,一切迎刃而解。 5、功能接口 一个嵌入式系统最重要的就是通过各种接口来控制外围模块,达到设计者预设的目的。常用的接口有串口(可用来连接蓝牙,wifi和3G等模块),USB接口、 网络接口、JTAG接口、音视频接口、HDMI接口等等。由于这些接口与外部模块连接,做好电磁兼容设计是重要的一项工作。除此之外,在LAYOUT的时候注意差分线的使用。 6、屏幕 这个功能之所以单独列出来,是由于其可有可无。如果一个嵌入式系统只是作为一个连接器连接外围设备模块,通过相关接口连接到电脑主机或者直接挂在网络上,那么屏幕就不需要了。但是如果做出来的是一个消费类产品,与用户交互频繁,这就不得不用到屏幕了。 电容屏幕是嵌入式屏幕的首选,在电路设计中需要注意触屏连接线和显示屏连接线的布局。在走线的过程中尽量短的靠近主控cpu,同时注意配对信号走差分线,RGB控制信号走等长。各种信号走线间距遵循3W规则,避免相互干扰。 在屏幕的设计中,一定要确保功率和防止干扰,以防屏幕闪屏和花屏现象的出现。 以上就是嵌入式中硬件电路设计不可不知的6点知识,希望对出学嵌入式的童鞋有所帮助。 相关阅读:《嵌入式新手必看:学习它要掌握的知识!》http://www.maiziedu.com/group/article/5724/

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1 回复  |  直到 2015-09-21 08:44:28
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