单片机

作者:叶子

FLASH的全称是FLASH EEPROM,但跟常规EEPROM的操作方法不同

FLASH 和EEPROM的最大区别是FLASH按扇区操作,EEPROM则按字节操作,二者寻址方法不同,存储单元的结构也不同,FLASH的电路结构较简单,同样容量占芯片面积较小,成本自然比EEPROM低,因而适合用作程序存储器,EEPROM则更多的用作非易失的数据存储器。当然用FLASH做数据存储器也行,但操作比EEPROM麻烦的多,所以更“人性化”的MCU设计会集成FLASH和EEPROM两种非易失性存储器,而廉价型设计往往只有 FLASH,早期可电擦写型MCU则都是EEPRM结构,现在已基本上停产了。

至于那个“总工”说的话如果不是张一刀记错了的话,那是连基本概念都不对,只能说那个“总工”不但根本不懂芯片设计,就连MCU系统的基本结构都没掌握。在芯片的内电路中,FLASH和EEPROM不仅电路不同,地址空间也不同,操作方法和指令自然也不同,不论冯诺伊曼结构还是哈佛结构都是这样。技术上,程序存储器和非易失数据存储器都可以只用FALSH结构或EEPROM结构,甚至可以用“变通”的技术手段在程序存储区模拟“数据存储区”,但就算如此,概念上二者依然不同,这是基本常识问题。

没有严谨的工作精神,根本无法成为真正的技术高手。

EEPROM:电可擦除可编程只读存储器,Flash的操作特性完全符合EEPROM的定义,属EEPROM无疑,首款Flash推出时其数据手册上也清楚的标明是EEPROM,现在的多数Flash手册上也是这么标明的,二者的关系是“白马”和“马”。至于为什么业界要区分二者,主要的原因是 Flash EEPROM的操作方法和传统EEPROM截然不同,次要的原因是为了语言的简练,非正式文件和口语中Flash EEPROM就简称为Flash,这里要强调的是白马的“白”属性而非其“马”属性以区别Flash和传统EEPROM。

Flash的特点是结构简单,同样工艺和同样晶元面积下可以得到更高容量且大数据量下的操作速度更快,但缺点是操作过程麻烦,特别是在小数据量反复重写时,所以在MCU中Flash结构适于不需频繁改写的程序存储器。

在很多应用中,需要频繁的改写某些小量数据且需掉电非易失,传统结构的EEPROM在此非常适合,所以很多MCU内部设计了两种EEPROM结构,FLASH的和传统的以期获得成本和功能的均衡,这极大的方便了使用者。随着ISP、IAP的流行,特别是在程序存储地址空间和数据存储地址空间重叠的MCU系中,现在越来越多的MCU生产商用支持IAP的程序存储器来模拟EEPROM对应的数据存储器,这是低成本下实现非易失数据存储器的一种变通方法。为在商业宣传上取得和双EEPROM工艺的“等效”性,不少采用Flash程序存储器“模拟”(注意,技术概念上并非真正的模拟)EEPROM数据存储器的厂家纷纷宣称其产品是带EEPROM的,严格说,这是非常不严谨的,但商人有商人的目的和方法,用Flash“模拟”EEPROM可以获取更大商业利益,所以在事实上,技术概念混淆的始作俑者正是他们。

从成本上讲,用Flash“模拟”EEPROM是合算的,反之不会有人干,那么那位“总工”和楼上某网友所说的用EEPROM模拟Flash是怎么回事呢?这可能出在某些程序存储空间和数据存储空间连续的MCU上。这类MCU中特别是存储容量不大的低端MCU依然采用EEPROM作为非易失存储器,这在成本上反而比采用Flash和传统EEPROM双工艺的设计更低,但这种现象仅仅限于小容量前提下。因Flash工艺的流行,现在很多商人和不够严谨的技术人员将程序存储器称为Flash,对于那些仅采用传统EEPROM工艺的MCU而言,他们不求甚解,故而错误的将EEPROM程序存储器称为“ 模拟Flash”,根本的原因是他们未理解Flash只是一种存储器结构而非存储器的用途,错误的前提自然导致错误的结论。商业上讲,用EEPROM模拟 Flash是不会有人真去做的愚蠢行为,这违背商业追求最大利益的原则,技术上也不可行,而对于技术人员而言,尤其是IC业内的“总工”如果再这么讲那只能说明他或她要么根本不了解相关技术细节,要么非常不严谨,这都不符合“总工”的身份。本质的问题是Flash是一种存储器类型而非MCU中的程序存储器,即使MCU的程序存储器用的是Flash,但其逆命题不成立。

在此写此文,一方面是要澄清技术概念,另一方面更是不想令错误的说法误人子弟,搞技术也需要严谨的科学精神。

28系列是最早的EEPROM,28F则是最早的Flash,甚至Flash一词是Intel在1980S为推广其28F系列起的“广告名”,取其意“快”,仅此而已。当年的Flash不比传统EEPROM容量更大只是容量起点稍高。至于现在的手册中有无EEPROM字样并不重要,非要“较枝”的话,看看内容有无“电可擦除”存储器的说法,至少我随手打开SST的Flash手册上都写的很清楚,不过这些根本就是无意义的皮毛,典型的白马非马论。

至于AVR的地址连续问题是我随手之误,应指68HC系列,但即使如此,就算我没有用过包括AVR在内的任何MCU也跟Flash的性质毫无关系。

来源:电子发烧友

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工作中经过摸索实验,总结出单片机大致应用程序的架构有三种:

1、简单的前后台顺序执行程序,这类写法是大多数人使用的方法,不需用思考程序的具体架构,直接通过执行顺序编写应用程序即可。

2、时间片轮询法,此方法是介于顺序执行与操作系统之间的一种方法。

3、操作系统,此法应该是应用程序编写的最高境界。

下面就分别谈谈这三种方法的利弊和适应范围等。

一、顺序执行法

这 种方法,这应用程序比较简单,实时性,并行性要求不太高的情况下是不错的方法,程序设计简单,思路比较清晰。但是当应用程序比较复杂的时候,如果没有一个 完整的流程图,恐怕别人很难看懂程序的运行状态,而且随着程序功能的增加,编写应用程序的工程师的大脑也开始混乱。即不利于升级维护,也不利于代码优化。 本人写个几个比较复杂一点的应用程序,刚开始就是使用此法,最终虽然能够实现功能,但是自己的思维一直处于混乱状态。导致程序一直不能让自己满意。

这种方法大多数人都会采用,而且我们接受的教育也基本都是使用此法。对于我们这些基本没有学习过数据结构,程序架构的单片机工程师来说,无疑很难在应用程序的设计上有一个很大的提高,也导致了不同工程师编写的应用程序很难相互利于和学习。

本人建议,如果喜欢使用此法的网友,如果编写比较复杂的应用程序,一定要先理清头脑,设计好完整的流程图再编写程序,否则后果很严重。当然应该程序本身很简单,此法还是一个非常必须的选择。

下面就写一个顺序执行的程序模型,方便和下面两种方法对比:

代 码
/**************************************************************************************
* FunctionName : main()
* Description : 主函数
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
int main(void)
{
uint8 keyValue;

InitSys(); // 初始化

while (1)
{
TaskDisplayClock();
keyValue = TaskKeySan();
switch (keyValue)
{
case x: TaskDispStatus(); break;
...
default: break;
}
}
}

二、时间片轮询法

时间片轮询法,在很多书籍中有提到,而且有很多时候都是与操作系统一起出现,也就是说很多时候是操作系统中使用了这一方法。不过我们这里要说的这个时间片轮询法并不是挂在操作系统下,而是在前后台程序中使用此法。也是本贴要详细说明和介绍的方法。

对于时间片轮询法,虽然有不少书籍都有介绍,但大多说得并不系统,只是提提概念而已。下面本人将详细介绍这种模式,并参考别人的代码建立的一个时间片轮询架构程序的方法,我想将给初学者有一定的借鉴性。

在这里我们先介绍一下定时器的复用功能。

使用1个定时器,可以是任意的定时器,这里不做特殊说明,下面假设有3个任务,那么我们应该做如下工作:

1、 初始化定时器,这里假设定时器的定时中断为1ms(当然你可以改成10ms,这个和操作系统一样,中断过于频繁效率就低,中断太长,实时性差)。

2、定义一个数值:

代 码
#define TASK_NUM (3) // 这里定义的任务数为3,表示有三个任务会使用此定时器定时。

uint16 TaskCount[TASK_NUM] ; // 这里为三个任务定义三个变量来存放定时值
uint8 TaskMark[TASK_NUM]; // 同样对应三个标志位,为0表示时间没到,为1表示定时时间到。

3、在定时器中断服务函数中添加:

代 码
/**************************************************************************************
* FunctionName : TimerInterrupt()
* Description : 定时中断服务函数
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
void TimerInterrupt(void)
{
uint8 i;

for (i=0; i {
if (TaskCount[i])
{
TaskCount[i]--;
if (TaskCount[i] == 0)
{
TaskMark[i] = 0x01;
}
}
}
}

代码解释:定时中断服务函数,在中断中逐个判断,如果定时值为0了,表示没有使用此定时器或此定时器已经完成定时,不着处理。否则定时器减一,知道为零时,相应标志位值1,表示此任务的定时值到了。

4、在我们的应用程序中,在需要的应用定时的地方添加如下代码,下面就以任务1为例:

代 码
TaskCount[0] = 20; // 延时20ms
TaskMark[0] = 0x00; // 启动此任务的定时器

到此我们只需要在任务中判断TaskMark[0] 是否为0x01即可。其他任务添加相同,至此一个定时器的复用问题就实现了。用需要的朋友可以试试,效果不错哦。。。。。。。。。。。

通过上面对1个定时器的复用我们可以看出,在等待一个定时的到来的同时我们可以循环判断标志位,同时也可以去执行其他函数。

循环判断标志位:

那么我们可以想想,如果循环判断标志位,是不是就和上面介绍的顺序执行程序是一样的呢?一个大循环,只是这个延时比普通的for循环精确一些,可以实现精确延时。

执行其他函数:

那么如果我们在一个函数延时的时候去执行其他函数,充分利用CPU时间,是不是和操作系统有些类似了呢?但是操作系统的任务管理和切换是非常复杂的。下面我们就将利用此方法架构一直新的应用程序。

时间片轮询法的架构:

1、设计一个结构体:

代 码
// 任务结构
typedef struct _TASK_COMPONENTS
{
uint8 Run; // 程序运行标记:0-不运行,1运行
uint8 Timer; // 计时器
uint8 ItvTime; // 任务运行间隔时间
void (*TaskHook)(void); // 要运行的任务函数
} TASK_COMPONENTS; // 任务定义
这个结构体的设计非常重要,一个用4个参数,注释说的非常详细,这里不在描述。

2、任务运行标志出来,此函数就相当于中断服务函数,需要在定时器的中断服务函数中调用此函数,这里独立出来,并于移植和理解。

代 码
/**************************************************************************************
* FunctionName : TaskRemarks()
* Description : 任务标志处理
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
void TaskRemarks(void)
{
uint8 i;
for (i=0; i {
if (TaskComps[i].Timer) // 时间不为0
{
TaskComps[i].Timer--; // 减去一个节拍
if (TaskComps[i].Timer == 0) // 时间减完了
{
TaskComps[i].Timer = TaskComps[i].ItvTime; // 恢复计时器值,从新下一次
TaskComps[i].Run = 1; // 任务可以运行
}
}
}
}

大家认真对比一下次函数,和上面定时复用的函数是不是一样的呢?

3、任务处理:

代 码
/**************************************************************************************
* FunctionName : TaskProcess()
* Description : 任务处理
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
void TaskProcess(void)
{
uint8 i;
for (i=0; i {
if (TaskComps[i].Run) // 时间不为0
{
TaskComps[i].TaskHook(); // 运行任务
TaskComps[i].Run = 0; // 标志清0
}
}
}

此函数就是判断什么时候该执行那一个任务了,实现任务的管理操作,应用者只需要在main()函数中调用此函数就可以了,并不需要去分别调用和处理任务函数。

到此,一个时间片轮询应用程序的架构就建好了,大家看看是不是非常简单呢?此架构只需要两个函数,一个结构体,为了应用方面下面将再建立一个枚举型变量。

下面就说说怎样应用吧,假设我们有三个任务:时钟显示,按键扫描,和工作状态显示。

1、定义一个上面定义的那种结构体变量:

代 码
/**************************************************************************************
* Variable definition
**************************************************************************************/
static TASK_COMPONENTS TaskComps[] =
{
{0, 60, 60, TaskDisplayClock}, // 显示时钟
{0, 20, 20, TaskKeySan}, // 按键扫描
{0, 30, 30, TaskDispStatus}, // 显示工作状态
// 这里添加你的任务。。。。
};

在定义变量时,我们已经初始化了值,这些值的初始化,非常重要,跟具体的执行时间优先级等都有关系,这个需要自己掌握。

①大概意思是,我们有三个任务,没1s执行以下时钟显示,因为我们的时钟最小单位是1s,所以在秒变化后才显示一次就够了。

②由于按键在按下时会参数抖动,而我们知道一般按键的抖动大概是20ms,那么我们在顺序执行的函数中一般是延伸20ms,而这里我们每20ms扫描一次,是非常不错的出来,即达到了消抖的目的,也不会漏掉按键输入。

③为了能够显示按键后的其他提示和工作界面,我们这里设计每30ms显示一次,如果你觉得反应慢了,你可以让这些值小一点。后面的名称是对应的函数名,你必须在应用程序中编写这函数名称和这三个一样的任务。

2、任务列表:

代 码
// 任务清单
typedef enum _TASK_LIST
{
TAST_DISP_CLOCK, // 显示时钟
TAST_KEY_SAN, // 按键扫描
TASK_DISP_WS, // 工作状态显示
// 这里添加你的任务。。。。
TASKS_MAX // 总的可供分配的定时任务数目
} TASK_LIST;
好好看看,我们这里定义这个任务清单的目的其实就是参数TASKS_MAX的值,其他值是没有具体的意义的,只是为了清晰的表面任务的关系而已。

3、编写任务函数:

代 码
/**************************************************************************************
* FunctionName : TaskDisplayClock()
* Description : 显示任务
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
void TaskDisplayClock(void)
{

}
/**************************************************************************************
* FunctionName : TaskKeySan()
* Description : 扫描任务
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
void TaskKeySan(void)
{

}
/**************************************************************************************
* FunctionName : TaskDispStatus()
* Description : 工作状态显示
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
void TaskDispStatus(void)
{

}
// 这里添加其他任务。。。。。。。。。

现在你就可以根据自己的需要编写任务了。

4、主函数:

代 码
/**************************************************************************************
* FunctionName : main()
* Description : 主函数
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
int main(void)
{
InitSys(); // 初始化
while (1)
{
TaskProcess(); // 任务处理
}
}

到此我们的时间片轮询这个应用程序的架构就完成了,你只需要在我们提示的地方添加你自己的任务函数就可以了。是不是很简单啊,有没有点操作系统的感觉在里面?

不防试试把,看看任务之间是不是相互并不干扰?并行运行呢?当然重要的是,还需要,注意任务之间进行数据传递时,需要采用全局变量,除此之外还需要注意划分任务以及任务的执行时间,在编写任务时,尽量让任务尽快执行完成。。。。。。。。

三、操作系统

操作系统的本身是一个比较复杂的东西,任务的管理,执行本事并不需要我们去了解。但是光是移植都是一件非常困难的是,虽然有人说过“你如果使用过系统,将不会在去使用前后台程序”。但是真正能使用操作系统的人并不多,不仅是因为系统的使用本身很复杂,而且还需要购买许可证(ucos也不例外,如果商用的话)。

这里本人并不想过多的介绍操作系统本身,因为不是一两句话能过说明白的,下面列出UCOS下编写应该程序的模型。大家可以对比一下,这三种方式下的各自的优缺点。

代 码
/**************************************************************************************
* FunctionName : main()
* Description : 主函数
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
int main(void)
{
OSInit(); // 初始化uCOS-II
OSTaskCreate((void (*) (void *)) TaskStart, // 任务指针
(void *) 0, // 参数
(OS_STK *) &TaskStartStk[TASK_START_STK_SIZE - 1], // 堆栈指针
(INT8U ) TASK_START_PRIO); // 任务优先级
OSStart(); // 启动多任务环境

return (0);
}

代 码
/**************************************************************************************
* FunctionName : TaskStart()
* Description : 任务创建,只创建任务,不完成其他工作
* EntryParameter : None
* ReturnValue : None
**************************************************************************************/
void TaskStart(void* p_arg)
{
OS_CPU_SysTickInit(); // Initialize the SysTick.
#if (OS_TASK_STAT_EN > 0)
OSStatInit(); // 这东西可以测量CPU使用量
#endif
OSTaskCreate((void (*) (void *)) TaskLed, // 任务1
(void *) 0, // 不带参数
(OS_STK *) &TaskLedStk[TASK_LED_STK_SIZE - 1], // 堆栈指针
(INT8U ) TASK_LED_PRIO); // 优先级
// Here the task of creating your

while (1)
{
OSTimeDlyHMSM(0, 0, 0, 100);
}
}

不难看出,时间片轮询法优势还是比较大的,即由顺序执行法的优点,也有操作系统的优点。结构清晰,简单,非常容易理解。

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一片外围芯片具有一定的地址空间。例如11根地址线的芯片,其地址空间为2KB(2048)。这2KB地址空间在微处理器的内存空间(如8位微处理器有16根地址线,能寻址64KB)中被分配在什么位置,由高位地址线A11~A15产生的片选信号来分别确定。当外围芯片多于一片时,为了避免误操作,必须利用片选信号来分别确定各芯片的地址分配。产生片选信号的方式不同,存储器的地址分配也就不同。片选方式有线选、全译码和局部译码。

线选方式

线选方式,就是把一根高位地址线直接连外围芯片的片选端,如图1。图中Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ都是2KB×8位存储器芯片,地址线 A10~A0 实现片内寻址B。现用3根高位地址线A11、A12、A13实现片选,均为低电平有效。为了不出现寻址错误,当All、A12、A13之中有一根地址线为低电平时,其余两根必须为高电平,即每次操作只能选中其中一个芯片,假设剩下的两根高位地址线 Al4、A15都为低电平,这样可得到3个芯片的地址分配,见表1。

图1 用线选方式实现片选

表1 线选方式地址分配表

可以看出 3 个芯片的内部寻址 A10~A0与都是从0~0(共11位),为2KB空间,而依靠不同的片选信号---高位地址线A11、A12、A13之中某一根为0,来区分这3个芯片的地址空间。
也可以用一根高位地址线加一“非门”,对两片存储器实现片选,如图2所示。图中当A11为低电平时选通芯片Ⅰ,当A11为高电平时选通芯片Ⅱ。类似上例方法,可得到两芯片的地址空间为:

芯片Ⅰ 0000H 一 07FFH

芯片Ⅱ 0800H 一 0FFFH

线选方式的接口电路简单,其缺点是芯片的地址空间相互之间可能不连续,不能充分利用微处理器的内存空间或者存在着地址重叠现象。不能充分利用内存空间的原因是:用作片选信号的高位地址线的信号状态得不到充分利用。在图1中,All、A12、A13这3根地址线的信号状态从000到111应有8种,若采用译
码方式能选通8个2KB 芯片,存储空间共计16KB。但在线选方式下,只能使用其中3种状态(即 3 位数码中只允许1位为“0”) ,选通3个2KB芯片,存储空间减为6KB。

图2 用一根高位地址线对两片储器实现片选

所谓“地址重叠”是指一个存储器芯片占用

一个以上的地址空间,或者说不同的地址会选通同一存储单元。这是因为作为片选信号的某根高位地址线有效而选通该芯片时,其它的高位地址线可能闲置未用,它们的电平可以为高也可以为低,这并不影响这个芯片的选通,但这样该芯片就会有不同的地址空间。以图1为例,当 Al1为低电平选通芯片I 时,此时 A12 、 A13 必须为高电平,然而表1中的 A14、A15的电平可高可低,这样对于芯片I ,实现上存在 4 个地址空间,它们是 3000H 一 37FFH 、 7000H 一 77FFH 、 B000H 一 B7FFH 和 F000H 一 F7FFH 。同理,芯片Ⅱ和Ⅲ也有4个地址空间。对于地址重叠现象,使用者要清楚,并认定其中一个地址空间进行编程使用。

由于线选方式不能充分利用内存空间,因此这种方式一般适用于存储容量较小的系统。

来源:玩转单片机

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我们在进行pcb布线时总会面临一块板上有两种、三种地的情况,傻瓜式的做法当然是不管三七二十一,只要是地,就整块敷铜了。这种对于低速板或者对干扰不敏感的板子来讲还是没问题的,否则可能导致板子就没法正常工作了。当然若碰到一块板子上有多种地时,即使板子没什么要求,但从做事严谨认真的角度来讲,咱们也还是有必要采用本文即将讲到的方法去布线,以将整个系统最优化,使其性能发挥到极致!当然关于这些地的一些基础概念、为什么要将它们分开,本文就不讲了,不懂的同学自己查哈!

一、对于板子上有数字地、模拟地、电源地这种情况:
  

从这个图可以看出:模拟地和数字地是完全分开的,最后都单点接到了电源地,这样可以防止地信号的相互串扰而影响某些敏感元件,众所周知数字元件对干扰的容忍度要强于模拟元件,而数字地上的噪声一般比较大所以将它们的地分开就可以降低这种影响了。还有单点接地的位置应该尽量靠近板子电源地的入口(起始位置),这样利用电流总是按最短路径流回的原理可将干扰降到最小。

二、对于板子上只有数字地、电源地这种情况:
  

从此图可以看出:只在电源地和数字地之间用一个0欧电阻或磁珠之类的单点接地就行了,同样单点接地的位置应该尽量靠近板子电源地的入口(起始位置)。

三、展示一些第二种情况的pcb系统

1、地线分区

2、0欧电阻单点接地

3、板子正面图

总结:本文图解非常适合于单片机控制系统的pcb地线布局,其它系统也可参考!

来源:网络(版权归原著作者所有)

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本文中所提到的对电磁干扰的设计我们主要从硬件和软件方面进行设计处理,下面就是从单片机的PCB设计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,而低电源电压影响敏感度。

2、频率:高频产生更多的发射,周期性信号产生更多的发射。在高频单片机系统中,当器件开关时产生电流尖峰信号;在模拟系统中,当负载电流变化时产生电流尖峰信号。

3、接地:在所有EMC题目中,主要题目是不适当的接地引起的。有三种信号接地方法:单点、多点和混合。在频率低于1MHz时,可采用单点接地方法,但不适宜高频;在高频应用中,最好采用多点接地。混合接地是低频用单点接地,而高频用多点接地的方法。地线布局是关键,高频数字电路和低电平模拟电路的接地电路尽不能混合。

4、PCB设计:适当的印刷电路板(PCB)布线对防止EMI是至关重要的。

5、电源往耦:当器件开关时,在电源线上会产生瞬态电流,必须衰减和滤掉这些瞬态电流。来自高di/dt源的瞬态电流导致地和线迹“发射”电压,高di/dt产生大范围的高频电流,激励部件和线缆辐射。流经导线的电流变化和电感会导致压降,减小电感或电流随时间的变化可使该压降最小。

二、对干扰措施的硬件处理方法

1、印刷线路板(PCB)的电磁兼容性设计

PCB是单片机系统中电路元件和器件的支撑件,它提供电路元件和器件之间的电气连接。随着电子技术的飞速发展,PCB的密度越来越高。PCB设计的好坏对单片机系统的电磁兼容性影响很大,实践证实,即使电路原理图设计正确,印刷电路板设计不当,也会对单片机系统的可靠性产生不利影响。例如,假如印刷电路板的两条细平行线靠的很近,会形成信号波形的延迟,在传输线的终端形成反射噪声。因此,在设计印刷电路板的时候,应留意采用正确的方法,遵守PCB设计的一般原则,并应符合抗干扰的设计要求。要使电子电路获得最佳性能,元器件的布局及导线的布设是很重要的。

2、输入/输出的电磁兼容性设计

在单片机系统中输进/输出也是干扰源的传导线,和接收射频干扰信号的拾检源,我们设计时一般要采取有效的措施:

①采用必要的共模/差模抑制电路,同时也要采取一定的滤波和防电磁屏蔽措施以减小干扰的进进。

②在条件许可的情况下尽可能采取各种隔离措施(如光电隔离或者磁电隔离),从而阻断干扰的传播。

3、单片机复位电路的设计

在单片机系统中,看门狗系统对整个单片机的运行起着特别重要的作用,由于所有的干扰源不可能全部被隔离或往除,一旦进进CPU干扰程序的正常运行,那么复位系统结合软件处理措施就成了一道有效的纠错防御的屏障了。常用的复位系统有以下两种:

①外部复位系统。外部“看门狗”电路可以自己设计也可以用专门的“看门狗”芯片来搭建。然而,他们各有优缺点,大部分专用“看门狗”芯片对低频“喂狗”信号不能响应,而高频“喂狗”信号都能响应,使其在低频“喂狗”信号下产生复位动作而在高频的“喂狗”信号下不产生复位动作,这样,假如程序系统陷进一个死循环,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实现它的应有的功能了。然而,我们自己可以设计一个具有带通的“喂狗”电路和其他复位电路构成的系统就是一个很有效外部监控系统了。

②现在越来越多的单片机都带有自己的片上复位系统,这样用户就可以很方便的使用其内部的复位定时器了,但是,有一些型号的单片机它的复位指令太过于简单,这样也会存在象上述死循环那样的“喂狗”指令,使其失往监控作用。有一些单片机的片上复位指令就做的比较好,一般他们把“喂狗”信号做成固定格式的多条指令依顺序来执行,假如有一定错误则该“喂狗”操纵无效,这样就大大进步了复位电路的可靠性。

4、振荡器

大部分的单片机都有一个耦合于外部晶体或陶瓷谐振器的振荡器电路。在PCB上,要求外接是电容、晶体或陶瓷谐振器的引线越短越好。RC振荡器对干扰信号有潜伏的敏感性,它能产生很短的时钟周期,因而最好选晶体或陶瓷谐振器。另外,石英晶体的外壳要接地。

5、防雷击措施

室外使用的单片机系统或从室外排挤引进室内的电源线、信号线,要考虑系统的防雷击题目。常用的防雷击器件有:气体放电管、TVS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可以看成两个并联且方向相反的齐纳二极管,当两端电压高于某一值时导通。其特点是可以瞬态通过数百乃上千A的电流。

三、对干扰措施的软件处理方法

电磁干扰源所产生的干扰信号在一些特定的情况下(比如在一些电磁环境比较恶劣的情况下)是无法完全消除的,终极将会进进CPU处理的的核心单元,这样在一些大规模集成电路经常会受到干扰,导致不能正常工作或在错误状态下工作。特别是像RAM这种利用双稳态进行存储的器件,往往会在强干扰下发生翻转,使原来存储的“0”变为“1”,或者“1”变为“0”;一些串行传输的时序及数据会因干扰而发生改变;更严重的会破坏一些重要的数据参数等;造成的后果往往是很严重的。在这种情况下软件设计的好坏直接影响到整个系统的抗干扰能力的高低。

1、程序会由于电磁干扰大致会一下几种情况:

①程序跑飞。这种情况是最常见的干扰结果,一般来说有一个好的复位系统或软件帧测系统即可,对整个运行系统的不会产生太大的影响。

②死循环或不正常程序代码运行。当然这种死循环和不正常程序代码并非设计职员有意写进的,我们知道程序的指令是由字节组成的,有的是单字节指令而有的是多字节指令,当干扰产生后使得PC指针发生变化,从而使原来的程序代码发生了重组产生了不可猜测的可执行的程序代码,那么,这种错误是致命的,它会有可能会往修改重要的数据参数,有可能产生不可猜测的控制输出等一系列错误状态。

2、对重要参数储存的措施

一般情况下,我们可以采用错误检测与纠正来有效地减少或避免这种情况的出现。根据检错、纠错的原理,主要思想是在数据写进时,根据写进的数据天生一定位数的校验码,与相应的数据一起保存起来;当读出时,同时也将校验码读出,进行判决。假如出现一位错误则自动纠正,将正确的数据送出,并同时将改正以后的数据回写覆盖原来错误的数据;假如出现两位错误则产生中断报告,通知CPU进行异常处理。所有这一切动作都是靠软件设计自动完成的,具有实时性和自动完成的特点。通过这样的设计,能大大进步系统的抗干扰能力,从而进步系统的可靠性。

检错与纠错原理:

首先来看看检错和纠错的基本原理。进行差错控制的基本思想是在信息码组中以一定规则加进不同方式的冗余码,以便在信息读出的时候依靠多余的监视码或校码码来发现或自动纠正错误。针对误码发生的特点,即错误发生的随机性和小概任性,它几乎总是随机地影响某个字节中的某一位(bit),因此,假如能够设计自动纠正一位错误,而检查两位错误的编码方式。就可以大大进步系统的可靠性。

3、对RAM和FLASH(ROM)的检测

在编制程序时我们最好是写进一些检测程序来测试RAM和FLASH(ROM)的数据代码,看有无发生错误,一旦发生要立即纠正,纠正不了的要及时给出错误指示,以便用户往处理。

最后,我们在编制程序时加进程序冗余是不可缺少的。在一定的地方加进三条或三条以上NOP指令对程序的重组有着很有效防止作用。同时,在程序的运行状态中要引进标志数据和检测状态,从而及时发现和纠正错误产生。

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围观 108

一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容:一是系统扩展,即单片机内部的功能单元,如ROM、RAM、I/O、定时器/计数器、中断系统等不能满足应用系统的要求时,必须在片外进行扩展,选择适当的芯片,设计相应的电路。二是系统的配置,即按照系统功能要求配置外围设备,如键盘、显示器、打印机、A/D、D/A转换器等,要设计合适的接口电路。

系统的扩展和配置应遵循以下原则:

1、尽可能选择典型电路,并符合单片机常规用法。为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础。

2、系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求,并留有适当余地,以便进行二次开发。

3、硬件结构应结合应用软件方案一并考虑。硬件结构与软件方案会产生相互影响,考虑的原则是:软件能实现的功能尽可能由软件实现,以简化硬件结构。但必须注意,由软件实现的硬件功能,一般响应时间比硬件实现长,且占用CPU时间。

4、系统中的相关器件要尽可能做到性能匹配。 如选用CMOS芯片单片机构成低功耗系统时,系统中所有芯片都应尽可能选择低功耗产品。

5、可靠性及抗干扰设计是硬件设计必不可少的一部分,它包括芯片、器件选择、去耦滤波、印刷电路板布线、通道隔离等。

6、单片机外围电路较多时,必须考虑其驱动能力。驱动能力不足时,系统工作不可靠,可通过增设线驱动器增强驱动能力或减少芯片功耗来降低总线负载。

7、尽量朝“单片”方向设计硬件系统。系统器件越多,器件之间相互干扰也越强,功耗也增大,也不可避免地降低了系统的稳定性。随着单片机片内集成的功能越来越强,真正的片上系统SoC已经可以实现。

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围观 336

在单片机应用开发中,代码的使用效率、单片机抗干扰性和可靠性等问题仍困扰着很多工程师。现归纳出单片机开发中应掌握的几个基本技巧,供大家参考。

1、如何减少程序中的bug

对于如何减少程序的bug,应该先考虑系统运行中应考虑的超范围管理参数。物理参数:这些参数主要是系统的输入参数,它包括激励参数、采集处理中的运行参数和处理结束的结果参数。资源参数:这些参数主要是系统中的电路、器件、功能单元的资源,如记忆体容量、存储单元长度、堆叠深度。应用参数:这些应用参数常表现为一些单片机、功能单元的应用条件。过程参数:指系统运行中的有序变化的参数。

2、如何提高C语言编程代码的效率

用C语言进行单片机程序设计是单片机开发与应用的必然趋势。如果使用C编程时,要达到最高的效率,最好熟悉所使用的C编译器。先试验一下每条C语言编译以后对应的汇编语言的语句行数,这样就可以很明确的知道效率。在今后编程的时候,使用编译效率最高的语句。各家的C编译器都会有一定的差异,故编译效率也会有所不同,优秀的嵌入式系统C编译器代码长度和执行时间仅比以汇编语言编写的同样功能程度长5-20%。

对于复杂而开发时间紧的项目,可以采用C语言,但前提是要求你对该MCU系统的C语言和C编译器非常熟悉,特别要注意该C编译系统所能支持的数据类型和算法。虽然C语言是最普遍的一种高级语言,但由于不同的MCU厂家其C语言编译系统是有所差别的,特别是在一些特殊功能模块的操作上。所以如果对这些特性不了解,那么调试起来问题就会很多,反而导致执行效率低于汇编语言。

3、如何解决单片机的抗干扰性问题

防止干扰最有效的方法是去除干扰源、隔断干扰路径,但往往很难做到,所以只能看单片机抗干扰能力够不够强了。在提高硬件系统抗干扰能力的同时,软件抗干扰以其设计灵活、节省硬件资源、可靠性好越来越受到重视。单片机干扰最常见的现象就是复位;至于程序跑飞,其实也可以用软件陷阱和看门狗将程序拉回到复位状态;所以单片机软件抗干扰最重要的是处理好复位状态。

一般单片机都会有一些标志寄存器,可以用来判断复位原因;另外你也可以自己在RAM中埋一些标志。在每次程序复位时,通过判断这些标志,可以判断出不同的复位原因;还可以根据不同的标志直接跳到相应的程序。这样可以使程序运行有连续性,用户在使用时也不会察觉到程序被重新复位过。

4、如何测试单片机系统的可靠性

当一个单片机系统设计完成,对于不同的单片机系统产品会有不同的测试项目和方法,但是有一些是必须测试的:测试单片机软件功能的完善性;上电、掉电测试;老化测试;ESD和EFT等测试。有时候,我们还可以模拟人为使用中,可能发生的破坏情况。例如用人体或者衣服织物故意摩擦单片机系统的接触端口,由此测试抗静电的能力。用大功率电钻靠近单片机系统工作,由此测试抗电磁干扰能力等。

综上所述,单片机已成为计算机发展和应用的一个重要方面,单片机应用的重要意义还在于,它从根本上改变了传统的控制系统设计思想和设计方法。从前必须由模拟电路或数字电路实现的大部分功能,现在已能用单片机通过软件方法来实现了。这种软件代替硬件的控制技术也称为微控制技术,是传统控制技术的一次革命。此外在开发和应用过程中我们更要掌握技巧,提高效率,以便于发挥它更加广阔的用途。

来源:网络(版权归原著作者所有)

围观 275

最近做一个项目,要求写一个脚本文件来编译单片机源文件。当时就纳闷了,编写单片机源程序的Keil平台不是已经够强大了,为什么还要单独写一个bat脚本来对源程序进行编译???经过向大神请教,原来大神编写了智能家居的控制程序,调试时对于不同的家电都需要修改不同的宏定义(对于任何家电的控制都用一个宏定义来表示),这样每次调试时都得进Keil编译器,很浪费时间,再说由于有时候改动并不一定在已打开IED的情况,也不想每次都必须打开Keil来编译。于是就需要编写一个脚本文件来实现对源程序的编译,并且根据输入的不同能选择不同的宏定义来编译,这样就不需要每次都运行Keil了。

写bat脚本就得先明白它的命令语句。由于bat脚本文件是将一系列的DOS命令按一定的顺序集合为一个可执行的文本文件,该文本文件能按要求完成指定的功能,其扩展名为BAT或者CMD。(小知识:通过按下Ctrl+C组合键可强行终止一个批处理的执行过程。),所以下面我只列出我所使用的命令解释:

常用命令:

1、REM 和 ::REM为注释命令,一般用来给程序加上注解,该命令后的内容不被执行,但能回显。

::也起到注释作用,而且更简洁有效,与rem不同的是,::后的字符行在执行时都不会回显,无论是否用echo on打开命令行回显状态。

2、ECHO 和 @

@字符放在命令前将关闭命令回显,无论此时echo是否为打开状态。ECHO命令的常用功能如下:

(1)打开回显或关闭回显功能

格式:echo [{on|off}]

如果想关闭“ECHO OFF/ON”自身的显示,在命令行前加上“@”。

(2)输出提示信息

格式:ECHO 信息内容

(3)输出空行,即相当于输出一个回车

格式:ECHO.

需要注意的是命令行中的“.”要紧跟ECHO后面,中间不能有空格。

(4)建立新文件或增加文件内容

格式:ECHO 文件内容>文件名称
ECHO 文件内容>>文件名称

其中>、>>为重定向符号,表示将内容输出到指定文件。

3、PAUSE

暂停命令,运行该命令后会显示“请按任意键继续”,按下任意键后则终止暂停状态,如想显示其他提示语,可与ECHO联用,例:echo 其他提示语 & pause > nul

4、GOTO 和 :

GOTO为跳转指令,跳转到以:开头的标号处,若标签匹配,则执行标签后的命令,标签的名称可以随便起,但最好是有意义的字符串,GOTO语句就是根据:和标签来寻找下一步运行的位置。

5、IF...else...

条件语句,依据判断值来执行相关的命令,主要有以下形式:

IF [NOT] ERRORLEVEL number command

IF [NOT] string1==string2 command
IF [NOT] EXIST filename command

其中command命令可以是多条命令的组合,组合命令中也可以嵌套使用条件或循环命令。

6、ERRORLEVEL

命令执行返回值,用于判断命令执行状态,默认值为0,一般命令执行出错或者警告会使ERRORLEVEL值为1、2、3,可依据该值确定发生错误的级别。

7、SET

显示、设置或删除环境变量,格式如下:

SET [variable=[string]]

variable 指定环境变量

string 指定要赋给环境变量的一系列字符串

8、FOR

循环命令,基本格式为:

FOR %%variable IN (set) DO command [command-parameters]

%%variable 指定一个单一字母表示需替换的参数

set 指定一个或多个文件,可使用通配符

command 指定对每个文件执行的命令

command-parameters 指定参数或命令行开关

FOR循环带参数的用法有很多,可使用"FOR /? >文件名称"语句将FOR的帮助文档输出到指定文件,方便查看。

9、%

批处理变量引导符,可作为批处理的引用参数。引用变量用%var%,调用程序外部参数用%1至%9等等。

%0 批处理文件本身,包括完整的路径和扩展名

%1 第一个参数

%9 第九个参数

%* 从第一个参数开始的所有参数

参数%0可以实现调用批处理自身的特殊功能,以达到批处理本身循环的目的,也可以复制文件自身等等。

用命令行编译单片机的源文件流程是:编译源文件生成OBJ,然后链接OBJ,之后转换成HEX文件。这样就OK了,很简单。

51.exe 编译c文件,BL51.EXE链接OBJ, OH51.EXE转换文件成HEX。

安装目录\C51.exe C51Test.c

安装目录\BL51.exe C51Test.obj TO Test

安装目录\OH51.exe Test

注意:不要忘记把头文件复制到 \C51\INC 库目录中,以后使用比较方便。

在bat文件中运行C51编译器和工具,必须手动创建以下环境变量:

SET PATH=安装目录\C51\BIN;%PATH%

SET Dir=源程序目录...

SET C51INC=安装目录\C51\INC

SET C51LIB=安装目录\C51\LIB

C51有很多控制命令,这就就可以实现对宏定义的选取:

C51编译器提供许多控制命令控制编译,控制命令由一个或多个字母或数字组成,位于要编译的文件名之后,控制命令分为三类:源文件控制,目标控制,和列表控制。详细的控制命令及其说明可参考“安装目录\C51\HLP\c51.chm(或c51.pdf)”的帮助文档。其中DEFINE,DEBUG,INCDIR,WARNINGLEVEL控制命令的说明如下:

DEFINE

缩写:DF

默认值:无

参数:一个或多个符合C语言约定的名称,用逗号分隔。

描述:在编译命令行中定义预处理标志。

DEBUG

缩写:DB

默认值:没有调试信息被生成

参数:无

描述:指示编译器在obj文件中包含调试信息。

INCDIR

缩写:无

默认值:无

参数:源文件中include所包含文件的路径

描述:指定编译器include所包含文件的位置,编译器接收最多 512个路径声明,如果指定多个路径声明,路径名必须用分号隔开。

WARNINGLEVEL

缩写:WL

默认值:WARNINGLEVEL (2)

参数:0-2之间的一个数值

描述:通过指定warning的等级可忽略某些编译器警告。

概念都解释完了,那么不多说了,直接看bat的源程序如下,该程序可以扩展:

[plain] view plain copy print?
::close echo
@echo off

::clean screen
cls

:: SET C51INC=C:\keil\C51\INC\Atmel\;C:\Keil\C51\INC\
:: SET C51LIB=C:\Keil\C51\LIB
set BINPath=BIN的路径
set C51LIB=LIB的路径

::SET source program Directory and source filename
set DIRName=bat文件所在目录
set Status=0
set SourceFile=%~nx1
set ObjName=%~n1

::set the macro defined constant values
set valueone="0"
set valuetwo="1"
set valuethree="P0^0"

::set the macro defined alias
set aliasone=a
set aliastwo=b
set aliasthree=LED

::dispaly This programme is to make the C51 programme automate
echo This programme is to make the C51 programme automate

::if input not correct
if "%1"=="" goto InputErr
if "%1"=="/?" goto InputErr
if "%1"=="help" goto InputErr
if not "%~x1"==".c" goto InputErr
if "%2"=="" (goto InputErrtwo) else if not "%2"=="0" (
if not "%2"=="1" (goto InputErrtwo)
)
if "%3"=="" (goto InputErrtwo) else if not "%3"=="0" (
if not "%3"=="1" (goto InputErrtwo)
)
if "%4"=="" (goto InputErrtwo) else if not "%4"=="0" (
if not "%4"=="1" (goto InputErrtwo)
)

@echo Go to workplace
D:
cd %DIRName%

@echo Clean have existed file
goto Clean

:valuejudge
if "%2"=="1" (
if "%3"=="1" (
if "%4"=="1" (goto defineone) else goto definetwo
) else (
if "%4"=="1" (goto definethree) else goto definefour
)
) else if "%3"=="1" (
if "%4"=="1" (goto definefive) else goto definesix
) else (
if "%4"=="1" (goto defineseven) else goto defineeight
)

:LinkHEX
::else link the .obj file
%BINPath%BL51.exe %C51LIB%C51s.lib,%ObjName%.obj TO %ObjName%
if errorlevel 1 goto LinkErr
@echo Link Success...

::generate .hex file
%BINPath%OH51.exe %ObjName%
if errorlevel 1 goto HEXErr
@echo HEX Generate Success...
set Status=1
goto judge

:defineone
@echo building %ObjName%.c to %ObjName%.obj
::build c51 programmer
%BINPath%C51.exe %SourceFile% DF (%aliasone%='%valueone%',%aliastwo%='%valuetwo%',%aliasthree%='%valuethree%') DB INCDIR (外部库路径) WL (1)
::if error, pause to see error
if errorlevel 1 goto BuildErr
@echo building Success...
@echo.
@echo macro define sequence: 111
goto LinkHEX

:definetwo
@echo building %ObjName%.c to %ObjName%.obj
::build c51 programmer
%BINPath%C51.exe %SourceFile% DF (%aliasone%='%valueone%',%aliastwo%='%valuetwo%') DB INCDIR (外部库路径) WL (1)
::if error, pause to see error
if errorlevel 1 goto BuildErr
@echo building Success...
@echo.
@echo macro define sequence: 110
goto LinkHEX

:definethree
@echo building %ObjName%.c to %ObjName%.obj
::build c51 programmer
%BINPath%C51.exe %SourceFile% DF (%aliasone%='%valueone%',%aliasthree%='%valuethree%') DB INCDIR (外部库路径) WL (1)
::if error, pause to see error
if errorlevel 1 goto BuildErr
@echo building Success...
@echo.
@echo macro define sequence: 101
goto LinkHEX

:definefour
@echo building %ObjName%.c to %ObjName%.obj
::build c51 programmer
%BINPath%C51.exe %SourceFile% DF (%aliasone%='%valueone%') DB INCDIR (外部库路径) WL (1)
::if error, pause to see error
if errorlevel 1 goto BuildErr
@echo building Success...
@echo.
@echo macro define sequence: 100
goto LinkHEX

:definefive
@echo building %ObjName%.c to %ObjName%.obj
::build c51 programmer
%BINPath%C51.exe %SourceFile% DF (%aliastwo%='%valuetwo%',%aliasthree%='%valuethree%') DB INCDIR (外部库路径) WL (1)
::if error, pause to see error
if errorlevel 1 goto BuildErr
@echo building Success...
@echo.
@echo macro define sequence: 011
goto LinkHEX

:definesix
@echo building %ObjName%.c to %ObjName%.obj
::build c51 programmer
%BINPath%C51.exe %SourceFile% DF (%aliastwo%='%valuetwo%') DB INCDIR (外部库路径) WL (1)
::if error, pause to see error
if errorlevel 1 goto BuildErr
@echo building Success...
@echo.
@echo macro define sequence: 010
goto LinkHEX

:defineseven
@echo building %ObjName%.c to %ObjName%.obj
::build c51 programmer
%BINPath%C51.exe %SourceFile% DF (%aliasthree%='%valuethree%') DB INCDIR (外部库路径) WL (1)
::if error, pause to see error
if errorlevel 1 goto BuildErr
@echo building Success...
@echo.
@echo macro define sequence: 001
goto LinkHEX

:defineeight
@echo building %ObjName%.c to %ObjName%.obj
::build c51 programmer
%BINPath%C51.exe %SourceFile% DB INCDIR (外部库路径) WL (1)
::if error, pause to see error
if errorlevel 1 goto BuildErr
@echo building Success...
@echo.
@echo macro define sequence: 000
goto LinkHEX

:Clean
if exist "%ObjName%.lst" del "%ObjName%.lst"
if exist "%ObjName%.m51" del "%ObjName%.m51"
if exist "%ObjName%.obj" del "%ObjName%.obj"
if exist "%ObjName%" del "%ObjName%"
if %Status% == 0 (
if exist "%ObjName%.hex" del "%ObjName%.hex"
::Delay,unit is s
ping -n 3 127.0.0.0>nul
goto valuejudge
)

:judge
if %Status% == 1 goto HEXOK
@echo Hex generate fail!
pause
goto ReturnDir

:BuildErr
@echo Sorry!%ObjName%.obj generate fail...
pause
goto ReturnDir

:LinkErr
@echo Sorry!Link fail...
pause
goto ReturnDir

:HexErr
@echo Sorry!HEX generate fail...
pause
goto ReturnDir

:InputErr
echo Please enter correct C51 file name
echo Usage:[BAT file name] [C51 file name].c [value1(0 or 1)] [value2(0 or 1)] [value3(0 or 1)]
pause
goto ReturnDir

:InputErrtwo
echo Please enter correct C51 define value
echo Usage:[BAT file name] [C51 file name].c [value1(0 or 1)] [value2(0 or 1)] [value3(0 or 1)]
pause
goto ReturnDir

:HEXOK
@echo.
@echo OK!%ObjName%.hex have generated...
pause
goto ReturnDir

:ReturnDir
C:

@echo on

运行BAT文件输入命令格式:

BAT文件名 源程序名称.c [1 or 0] [1 or 0] [1 or 0]

%0 %1 %2
%3 %4

%0为BAT文件本身,%1为所要编译的源文件,其中后缀.c不能少,%2、%3、%4为选择进行宏定义的语句,只能为0或1,0表示不需要对应的宏定义语句,1表示选择了对应的宏定义语句。宏定义语句的别名和常量通过SET语句设定:

SET VARONE="0"; SET VARTWO="1"; SET VARTHREE="P0^0"
SET ALIASONE=A; SET ALIASTWO=B; SET ALIASTHREE=LED

如果想修改宏定义中的别名和常量,只需修改SET中等号右边的字符即可。

参考资料:

1.http://www.cnblogs.com/glaivelee/archive/2009/10/07/1578737.html
2.http://www.cnblogs.com/gleam/archive/2012/02/14/2350990.html

文章来源:魔主天下的博客

围观 577

本文将详细分析单片机、ARM、FPGA嵌入式几者之间的特点及区别。

单片机的特点:

(1)受集成度限制,片内存储器容量较小,一般内ROM:8KB以下;

(2)内RAM:256KB以内。

(3)可靠性高

(4)易扩展

(5)控制功能强

(6)易于开发

ARM的特点:

(1) 自带廉价的程序存储器(FLASH)和非易失的数据存储器(EEPROM)。这些存储器可多次电擦写,使程序开发实验更加方便,工作更可靠。

(2) 高速度,低功耗。在和M51单片机外接相同晶振条件下,AVR单片机的工作速度是M51单片机的30-40倍;并且增加了休眠功能及CMOS技术,使其功耗远低于M51单片机。

(3) 工业级产品。具有大电流输出可直接驱动SSR和继电器,有看门狗定时器,防止程序走飞,从而提高了产品的抗干扰能力。

(4) 超功能精简指令,具有32个通用工作寄存器,相当于M51单片机中32个累加器!从而克服了单一累加器工作的瓶颈效应。

(5) 程序下载方便。AVR单片机即可并行下载也可串行下载,无需昂贵的编程器。此外,还可以在线下载!也就是说可以直接在电路板上进行程序修改和烧录。

(6) 具有模拟比较器、脉宽调制器、模数转换功能。使得工业控制中的模拟信号处理更为简单方便。

(7) 并行口、定时计数器、中断系统等单片机内部重要资源的功能进行了大幅度提升,使之更适合工业生产过程的实时控制。

(8) 其时钟频率既可外接也可使用单片机内部自带的振荡器,其频率可在1MHz-8MHz内设置,使得硬件开发制作更为简洁。

(9) 强大的通讯功能,内置了同步串行接口SPI、通用串行接口UAST、两线串行总线接口TWI(I2C ),使网络控制、数据传送更为方便。

(10) 超级保密功能,应用程序可采用多重保护锁功能。可低价快速完成厂家产品商品化等等。 除上述特点外“零外设”也是AVR嵌入式单片机的重要特征。由于该芯片已内置了程序存储器、晶振并增加了在线汇编功能。

所以AVR单片机芯片接上直流电源,下载个程序就可以独立工作。无需附加外部设备,无需使用昂贵的编程器和仿真装置。这给我们学习和开发带来了便利条件。

FPGA的特点:

(1)采用FPGA设计ASIC电路(专用集成电路),用户不需要投片生产,就能得到合用的芯片。

(2)FPGA可做其它全定制或半定制ASIC电路的中试样片。

(3)FPGA内部有丰富的触发器和I/O引脚。

(4)FPGA是ASIC电路中设计周期最短、开发费用最低、风险最小的器件之一。

(5)FPGA采用高速CMOS工艺,功耗低,可以与CMOS、TTL电平兼容。

可以说,FPGA芯片是小批量系统提高系统集成度、可靠性的最佳选择之一。

FPGA是由存放在片内RAM中的程序来设置其工作状态的,因此,工作时需要对片内的RAM进行编程。用户可以根据不同的配置模式,采用不同的编程方式。

加电时,FPGA芯片将EPROM中数据读入片内编程RAM中,配置完成后,FPGA进入工作状态。掉电后,FPGA恢复成白片,内部逻辑关系消失,因此,FPGA能够反复使用。FPGA的编程无须专用的FPGA编程器,只须用通用的EPROM、PROM编程器即可。当需要修改FPGA功能时,只需换一片EPROM即可。这样,同一片FPGA,不同的编程数据,可以产生不同的电路功能。因此,FPGA的使用非常灵活。

嵌入式系统的特点:

1、系统内核小

由于嵌入式系统一般是应用于小型电子装置的,系统资源相对有限,所以内核较之传统的操作系统要小得多。

2、专用性强

嵌入式系统的个性化很强,其中的软件系统和硬件的结合非常 紧密,一般要针对硬件进行系统的移植,即使在同一品牌、同一系列的产品中也 需要根据系统硬件的变化和增减不断进行修改。同时针对不同的任务,往往需要 对系统进行较大更改,程序的编译下载要和系统相结合,这种修改和通用软件的 “升级”是完全两个概念。

3、系统精简

嵌入式系统一般没有系统软件和应用软件的明显区分,不要求 其功能设计及实现上过于复杂,这样一方面利于控制系统成本,同时也利于实现系统安全。

4、高实时性的系统软件

OS是嵌入式软件的基本要求。而且软件要求固态存储,以提高速度;软件代码要求高质量和高可靠性。

5、嵌入式软件开发要想走向标准化,就必须使用多任务的操作系统

嵌入式系统的应用程序可以没有操作系统直接在芯片上运行;但是为了合理地调度多任 务、利用系统资源、系统函数以及和专家库函数接口,用户必须自行选配RTOS (Real-Time Operating System)开发平台,这样才能保证程序执行的实时性、 可靠性,并减少开发时间,保障软件质量。

6、嵌入式系统开发需要开发工具和环境

由于其本身不具备自举开发能力, 即使设计完成以后用户通常也是不能对其中的程序功能进行修改的,必须有一套 开发工具和环境才能进行开发,这些工具和环境一般是基于通用计算机上的软硬 件设备以及各种逻辑分析仪、混合信号示波器等。开发时往往有主机和目标机的 概念,主机用于程序的开发,目标机作为最后的执行机,开发时需要交替结合进行。

来源:网络(版权归原著作者所有)

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