嵌入式系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)與標(biāo)準(zhǔn)(編輯修改稿)
2025-02-03 08:44 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 值只可以取有限個(gè)值。對于同一個(gè)物理量，既可以采用模擬信號進(jìn)行表征，也可以采用數(shù)字信號進(jìn)行表征。例如，傳統(tǒng)的錄音磁帶是以模擬形式記錄聲音信息的，而 CD光盤（ pact laser disk）則是以數(shù)字形式記錄聲音信息的。 第二節(jié) 硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識 —— 二、電子技術(shù) 2. 模擬電路與數(shù)字電路 由于模擬信號和數(shù)字信號的特點(diǎn)不同，處理這兩種信號的方法和電路也有所不同。一般地，電子電路可分為模擬電路和數(shù)字電路兩大類。 1）模擬電路 處理模擬信號的電子電路稱為模擬電路。模擬電路研究的重點(diǎn)是信號在處理過程中的波形變化以及器件和電路對信號波形的影響，主要采用電路分析的方法。 2）數(shù)字電路 處理數(shù)字信號的電子電路稱為數(shù)字電路。數(shù)字電路著重研究各種電路的輸入和輸出之間的邏輯關(guān)系，分析時(shí)常利用邏輯代數(shù)、真值表、卡諾圖和狀態(tài)轉(zhuǎn)換圖等方法。 第二節(jié) 硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識 —— 二、電子技術(shù) 模擬電路和數(shù)字電路的分析方法有很大的差別，這是由模擬信號和數(shù)字信號的不同特點(diǎn)決定的。由于電子電路分為模擬電路和數(shù)字電路兩部分，因此電子技術(shù)也被人們分為模擬電子技術(shù)和數(shù)字電子技術(shù)。但是這兩種技術(shù)并不是孤立的，在許多情況下往往會兩種技術(shù)并用。 隨著電子技術(shù)的不斷發(fā)展，數(shù)字電路的應(yīng)用越來越廣泛，在很多領(lǐng)域取代了模擬電路。其主要原因是： ? 數(shù)字電路更易采用各種算法進(jìn)行編程，使其應(yīng)用更加靈活。 ? 數(shù)字電路可以提供更高的工作速度。 ? 采用數(shù)字電路，數(shù)字信息的范圍可以更寬，表示精度可以更高。 ? 數(shù)字電路可以采用嵌入式糾錯(cuò)系統(tǒng)。 ? 數(shù)字電路比模擬電路更易做到微型化，等等。 第二節(jié) 硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識 —— 二、電子技術(shù) 1， 電磁干擾的形成因素 我們把設(shè)備或系統(tǒng)中有用信號以外的所有電磁信號稱為電磁噪聲（簡稱噪聲）。電磁噪聲會引發(fā)不期望得到的結(jié)果，稱為電磁干擾（簡稱干擾）。電磁干擾由電磁干擾源發(fā)射，經(jīng)過耦合途徑傳輸?shù)奖桓蓴_設(shè)備（敏感設(shè)備）。因此，形成電磁干擾必須具備下列三個(gè)基本要素（稱為干擾的三要素）： 1）電磁干擾源。任何形式的人工電子、電氣設(shè)備或自然現(xiàn)象所發(fā)射出的電磁能量，使處于相同環(huán)境的其他設(shè)備、人和其他生物受到危害，導(dǎo)致不期望的后果，這種發(fā)射電磁能的裝置或自然現(xiàn)象即稱為電磁干擾源。 2）傳輸通道。傳輸通道又稱耦合途徑或耦合通道，是指把電磁能量從干擾源傳輸（或耦合）到敏感設(shè)備上，即傳送電磁干擾的通路或媒介。 3）敏感設(shè)備。敏感設(shè)備又稱為被干擾設(shè)備，指當(dāng)在電磁干擾源發(fā)射的電磁能量發(fā)生電磁危害時(shí)，導(dǎo)致性能降低的器件、設(shè)備或系統(tǒng)，以及受到危害的人或其他生物。許多器件、設(shè)備或系統(tǒng)既是電磁干擾源又是敏感設(shè)備。 第二節(jié) 硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識 —— 三、抗干擾技術(shù) 2，電磁兼容性 1）電磁兼容性定義 電磁兼容性（ ElectroMagic Compatibility， EMC）的定義是：設(shè)備或系統(tǒng)在其電磁環(huán)境中能正常工作，且不對該環(huán)境中任何事物構(gòu)成不能承受的電磁干擾的能力。 2）電磁兼容性設(shè)計(jì) 電磁兼容性設(shè)計(jì)主要包括兩方面內(nèi)容： 對周圍電磁干擾物理特性進(jìn)行估算與測定。 對設(shè)備承受電磁干擾能力，即抗干擾裕度進(jìn)行分析或試驗(yàn)測定。 前者要求對電子、電氣設(shè)備所處電磁環(huán)境進(jìn)行評估，需要研究電磁干擾源的特性及干擾傳播途徑，估算和測定出在現(xiàn)有環(huán)境條件下可能出現(xiàn)的最大干擾強(qiáng)度。在此基礎(chǔ)上，采取必要的措施抑制干擾源或者阻斷干擾的傳播途徑，使干擾強(qiáng)度不致于影響整個(gè)系統(tǒng)或設(shè)備的正常工作。 后者要求對可能受干擾影響的設(shè)備或系統(tǒng)的抗干擾能力做出評價(jià)，利用分析計(jì)算方法或者試驗(yàn)測量求得設(shè)備承受電磁干擾的極限值和噪聲敏感度，提高信噪比等。 第二節(jié) 硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識 —— 三、抗干擾技術(shù) 3，電磁干擾控制的一般方法 1）精心選擇元器件：元器件是構(gòu)成部件或系統(tǒng)的基礎(chǔ)。要選擇集成度高、抗干擾能力強(qiáng)、功耗小的電子器件。 2）元部件要精密調(diào)整：元器件的精度是系統(tǒng)完成既定功能的重要保證。因此，在使用前或經(jīng)過一段運(yùn)行時(shí)間之后，都應(yīng)對元器件及部件進(jìn)行精確調(diào)整，如 A/D芯片的調(diào)零及滿量程調(diào)整等。 3）采用硬件抗干擾技術(shù)：硬件抗干擾技術(shù)是設(shè)計(jì)系統(tǒng)是首選的抗干擾措施，它能有效印制干擾源，阻斷干擾傳輸通道。只要合理地布置與選擇有關(guān)參數(shù)，硬件抗干擾措施就能抑制系統(tǒng)的絕大部分干擾 4）采用軟件抗干擾技術(shù)：盡管采取了硬件抗干擾措施，但由于干擾信號產(chǎn)生的原因很復(fù)雜，且具有很大的隨機(jī)性，難以保證系統(tǒng)完全不受干擾。因此，往往在硬件抗干擾措施的基礎(chǔ)上，采取軟件抗干擾技術(shù)措施加以補(bǔ)充。軟件抗干擾方法具有簡單、靈活方便、耗費(fèi)硬件資源少的特點(diǎn)，在微機(jī)測控系統(tǒng)中獲得了廣泛應(yīng)用。 常用的軟件抗干擾技術(shù)有：數(shù)字濾波、信息傳送過程的自動檢驗(yàn)、系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)監(jiān)視與發(fā)生故障時(shí)的自動恢復(fù)等。 第二節(jié) 硬件設(shè)計(jì)基礎(chǔ)知識 —— 三、抗干擾技術(shù) 在絕緣基材的敷銅板上，按預(yù)定設(shè)計(jì)用印制的方法制成印制線路、印制元件或兩者組合而成的電路稱為印制電路板（ Printed Circuit Board， PCB）。不斷發(fā)展的 PCB技術(shù)使電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)和裝配走向標(biāo)準(zhǔn)化、規(guī)模化、機(jī)械化和自動化，并使電子產(chǎn)品體積減小、成本降低，可靠性、穩(wěn)定性提高，裝配
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