一個單片機應用系統(tǒng)的硬件電路設計包含兩部分內容：一是系統(tǒng)擴展,即單片機內部的功能單元,如ROM、RAM、I/O、定時器/計數(shù)器、中斷系統(tǒng)等不能滿足應用系統(tǒng)的要求時,必須在片外進行擴展,選擇適當?shù)男酒?設計相應的電路。二是系統(tǒng)的配置,即按照系統(tǒng)功能要求配置外圍設備,如鍵盤、顯示器、打印機、A/D、D/A轉換器等,要設計合適的接口電路。
系統(tǒng)的擴展和配置應遵循以下原則：
1、盡可能選擇典型電路,并符合單片機常規(guī)用法。為硬件系統(tǒng)的標準化、模塊化打下良好的基礎。
2、系統(tǒng)擴展與外圍設備的配置水平應充分滿足應用系統(tǒng)的功能要求,并留有適當余地,以便進行二次開發(fā)。
3、硬件結構應結合應用軟件方案一并考慮。硬件結構與軟件方案會產生相互影響,考慮的原則是：軟件能實現(xiàn)的功能盡可能由軟件實現(xiàn),以簡化硬件結構。但必須注意,由軟件實現(xiàn)的硬件功能,一般響應時間比硬件實現(xiàn)長,且占用CPU時間。
4、系統(tǒng)中的相關器件要盡可能做到性能匹配。 如選用CMOS芯片單片機構成低功耗系統(tǒng)時,系統(tǒng)中所有芯片都應盡可能選擇低功耗產品。
5、可靠性及抗干擾設計是硬件設計必不可少的一部分,它包括芯片、器件選擇、去耦濾波、印刷電路板布線、通道隔離等。
6、單片機外圍電路較多時,必須考慮其驅動能力。驅動能力不足時,系統(tǒng)工作不可靠,可通過增設線驅動器增強驅動能力或減少芯片功耗來降低總線負載。
7、盡量朝“單片”方向設計硬件系統(tǒng)。系統(tǒng)器件越多,器件之間相互干擾也越強,功耗也增大,也不可避免地降低了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。隨著單片機片內集成的功能越來越強,真正的片上系統(tǒng)SoC已經可以實現(xiàn),如ST公司新近推出的μPSD32××系列產品在一塊芯片上集成了80C32核、大容量FLASH存儲器、SRAM、A/D、I/O、兩個串口、看門狗、上電復位電路等等。 |
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