【正文】 口，因?yàn)檫@些開口如同平行導(dǎo)線一般，其作用等同于環(huán)路天線?！　、 并聯(lián)的導(dǎo)線必須緊緊地放在一起，最好僅使用一條粗導(dǎo)線。這將有利于減小整個(gè)系統(tǒng)的環(huán)路面積。網(wǎng)格構(gòu)成的環(huán)路面積小得多，這將使感應(yīng)電流很低，出現(xiàn)問題的可能性也較小。圖19和圖20說明了這一點(diǎn)：在這個(gè)典型的PCB設(shè)計(jì)中，PCB的一面布垂直線，而另一面則布水平線（此圖中僅畫出地線）。圖18示例說明了電源線與地線同集成電路連接的幾種不同方法。 圖16 簡(jiǎn)單的PCB回路應(yīng)用這一經(jīng)驗(yàn)的困難之處是如何找到環(huán)路。電流的大小與磁通量成正比?！　∠旅嬖敿?xì)闡述通過方法3 ～ 6和9解決問題的六條實(shí)踐法則及其原因所在。所以，方法7和8并不是完善的解決方案。然而，靜電放電一般同時(shí)產(chǎn)生電場(chǎng)和磁場(chǎng)，這說明方法7將改善電場(chǎng)的抗擾度，但同時(shí)會(huì)使磁場(chǎng)的抗擾度降低。下面的討論將針對(duì)第三條所述的問題給出設(shè)計(jì)指南。5. 本章及隨后幾章將討論靜電放電引起的系統(tǒng)問題的硬件解決措施。這種方法并不總是有效的，但帶有特殊問題的系統(tǒng)是不允許的。而且，子程序堆棧指針應(yīng)設(shè)置成變量值。一旦程序被調(diào)試好且運(yùn)行正常的話，它就可隨意改變寄存器的值以模擬靜電放電效果。然而，如利用帶有偽程序的單片微處理器來進(jìn)行設(shè)計(jì)，那么地址總線將變得無效。實(shí)際上，如前處述，將返回碼填滿所有空閑地址是極有可能的。這一般會(huì)使處理器跳出循環(huán)，于是程序可能會(huì)發(fā)生變化，因此，被替換的單元值便經(jīng)過特殊方式進(jìn)行了處理。對(duì)于這種情況，可將邏輯分析儀接到地址總線，這樣有可能找到問題的癥結(jié)所在?！　∩鲜龃蟛糠钟懻摷俣ㄏ到y(tǒng)正處于執(zhí)行程序的狀態(tài)中（盡管不一定正確），`如果程序包括表格，處理器可能會(huì)盡力去執(zhí)行這些單元值并將其作為指令。 　所有部分都諧調(diào)一致地工作。那么，主機(jī)就可以采取措施來確保系統(tǒng)的　　復(fù)位中斷不確定的標(biāo)志　　刷新輸出?！　∽柚箍梢纱a的傳輸。　　復(fù)位FIFO指針。當(dāng)主程序執(zhí)行時(shí)，此標(biāo)將被重新設(shè)定，一般僅被處理器的實(shí)際硬件復(fù)位所清除。這通?？梢酝ㄟ^檢查執(zhí)行硬件復(fù)位程序的標(biāo)志寄存器的優(yōu)先級(jí)來完成。當(dāng)然，這種恢復(fù)能力通常不能與加電（或硬件）復(fù)位過程中的初始化程序不同，RAM不應(yīng)清除掉?！　　?) 對(duì)所有輸入級(jí)電平至少取樣兩次以實(shí)現(xiàn)對(duì)噪聲的“軟件濾波”　　　4) 通過使接收機(jī)響應(yīng)輸出級(jí)來進(jìn)行校驗(yàn)輸出端　　　5) 接收裝置應(yīng)能識(shí)別所有有效的輸入信號(hào)，如果接收裝置不能識(shí)別，那么發(fā)送裝置應(yīng)具有再傳輸能力。　　C) 對(duì)輸入和輸出進(jìn)行檢驗(yàn)　　　1) 利用各種方法，如奇偶校驗(yàn)、檢驗(yàn)和等，對(duì)輸入進(jìn)行檢驗(yàn)　　　2) 確認(rèn)輸入數(shù)據(jù)的合理性，有些數(shù)據(jù)可能有明顯的錯(cuò)誤?！　　?) 對(duì)于索引和其它一些十分重要的寄存器，在使用其所存儲(chǔ)的數(shù)據(jù)之前，要對(duì)其數(shù)值或范圍先進(jìn)行檢查。特別，狀態(tài)標(biāo)志（特別是使能標(biāo)志）要保留有備份。當(dāng)處理器沒有按時(shí)將計(jì)時(shí)器復(fù)位時(shí)，外置電路會(huì)將處理器復(fù)位）。為了檢查程序流是否正常，在程序中還應(yīng)該包含以下兩個(gè)子程序：　　　4) 為了確認(rèn)主程序運(yùn)行正常，應(yīng)該有一個(gè)永遠(yuǎn)不會(huì)停止和失效的計(jì)時(shí)程序?！　　?) 在禁用區(qū)域中安排“陷阱”碼，例如編碼表或無用的中斷矢量?！　　?) 如果不檢查堆棧指針（或在檢查堆棧指針的基礎(chǔ)上），可以使用“標(biāo)牌”來幫助發(fā)現(xiàn)程序運(yùn)行中的問題。特別要做以下檢驗(yàn)，如果發(fā)現(xiàn)錯(cuò)誤，需要初始化。通常，“3取2”的投票方式就可以了。如果有些關(guān)鍵的項(xiàng)目沒有最可能的狀態(tài)，則應(yīng)該將其狀態(tài)保留起來。這會(huì)丟失所有過去的數(shù)據(jù)?！　∵M(jìn)行復(fù)位（或初始化）時(shí)一定要非常謹(jǐn)慎。在這些情況下，寄存器、端口等需要通過檢驗(yàn)來確認(rèn)其狀態(tài)?！　z驗(yàn)和復(fù)位：　　有時(shí)，單純刷新還是不夠的。否則，經(jīng)過刷新的時(shí)鐘會(huì)使數(shù)據(jù)位丟失。有時(shí)，刷新的順序十分重要?！　) 對(duì)于8049和8051處理器，每個(gè)程序環(huán)路中至少有一條寄存器選擇指令?！　) 刷新鎖存器和端口輸出狀態(tài)。絕不要認(rèn)為端口上還保留著上次寫入的數(shù)據(jù)。例如，在從8409的端口讀取數(shù)據(jù)時(shí)，一定要先向端口寫入數(shù)據(jù)。雖然下面的討論主要針對(duì)固件，但是其中的許多概念對(duì)于軟件設(shè)計(jì)也是適用的?！　」碳ㄜ浖╈o電放電措施可以分為兩類：　　　　* 刷新　　　　* 檢驗(yàn)和重新寫入　　下面從概念上討論每種措施，并給出一些例子。如果僅是僅發(fā)生一些暫時(shí)的或無關(guān)緊要的問題，如發(fā)光二極管閃爍，則不需要什么特殊的處理。也就是，一定不能認(rèn)為端口、寄存器等的狀態(tài)是一定的。在許多微處理器的應(yīng)用中，固件措施的成本要比硬件低。通常，程序會(huì)更大一些，這意味著需要更長(zhǎng)的編程時(shí)間和存儲(chǔ)單元。通過適當(dāng)寫入的固件，不可恢復(fù)的設(shè)備故障（死鎖）通常可以避免，可恢復(fù)的故障也可以減少10倍。3. 固件和軟件設(shè)計(jì)原則4. 看到這個(gè)題目后，許多讀者會(huì)吃驚，在對(duì)付靜電放電方面，除了眾所周知的硬件方法以外，固件和軟件也起著重要的作用。系統(tǒng)的抗擾能力由其最薄弱的環(huán)節(jié)決定。在后續(xù)的各章中，將討論固件（軟件）、線路板、電纜和系統(tǒng)其它部分的靜電放電對(duì)策。例如，如果電纜中每一條線端接方式不是完全相同，電纜上的共模噪聲會(huì)在電路輸入端變?yōu)椴钅Ｔ肼暋Ｒ驗(yàn)槿绻材Ｔ肼曉谡麄€(gè)系統(tǒng)中都保持共模形態(tài)，則對(duì)系統(tǒng)的實(shí)際影響很小?！　×硪粋€(gè)需要注意的問題是共模噪聲會(huì)轉(zhuǎn)化為差模噪聲。如果電纜屏蔽層沒有良好端接，感應(yīng)電流會(huì)穿進(jìn)本來屏蔽良好的機(jī)箱。這是通過場(chǎng)在導(dǎo)體上感應(yīng)出電流或電壓，然后導(dǎo)體將電流或電壓傳導(dǎo)到場(chǎng)本身達(dá)不到的地方產(chǎn)生的。而在輸出電路中，電壓和電流的效應(yīng)都要考慮。這意味著，電源和地電路對(duì)磁場(chǎng)感應(yīng)的電流敏感，必須采取措施。盡管每個(gè)電路都不同，但有一些典型的阻抗組合。這意味著，無論系統(tǒng)電路的阻抗是高還是低，總會(huì)接收一種場(chǎng)?！　【拖蟾咦杩固炀€更易輻射電場(chǎng)一樣，高阻抗天線也更易接收電場(chǎng)。這個(gè)強(qiáng)度變化的磁力線在系統(tǒng)中的導(dǎo)體上產(chǎn)生感應(yīng)電流。　　由金屬板和電纜發(fā)射的場(chǎng)回被系統(tǒng)內(nèi)的電子電路所接收。場(chǎng)的相對(duì)強(qiáng)度取決于許多因素，例如天線增益，但是通常，高阻抗天線更易輻射電場(chǎng)，低阻抗天線更易輻射磁場(chǎng)（這是很自然的，因?yàn)殡妶?chǎng)是由電壓產(chǎn)生的，磁場(chǎng)是由電流產(chǎn)生的）。對(duì)于1GHz，1/6波長(zhǎng)為5厘米。圖15靜電放電電流在金屬板上產(chǎn)生的場(chǎng)　　上面各圖都表明靜電放電產(chǎn)生的場(chǎng)既有電場(chǎng)（E）也有磁場(chǎng)（H）。另外，當(dāng)拉伸螺旋電纜時(shí)，這個(gè)環(huán)天線會(huì)在不同的頻率上諧振?！　D14給出了電纜上螺旋部分產(chǎn)生的場(chǎng)的方向。場(chǎng)的具體方向取決于人體所帶電荷的極性。圖13是電纜的情況。金屬板與連到大地的電纜共同構(gòu)成了一個(gè)環(huán)天線、縫隙天線和直線天線的組合（更復(fù)雜的系統(tǒng)會(huì)包含更多的天線）?！　∏懊嬉呀?jīng)說過，在鍵盤的上面有一塊金屬板，但是鍵盤上按鍵需要較大的開孔（現(xiàn)實(shí)世界中的殼體很少是完全的屏蔽體，因?yàn)榭倳?huì)有各種各樣的開口，即使沒有開口，不同部分結(jié)合處的縫隙也總是存在的）。由于四分之一波長(zhǎng)天線是效率最高的（即使1/16波長(zhǎng)的天線，其輻射也是十分可觀的）， ~ 150m長(zhǎng)的導(dǎo)線都可以是高效的天線。這些天線的輻射效率主要取決于天線的尺寸。但是，這些電流（特別是高頻電流）產(chǎn)生的場(chǎng)仍然會(huì)有嚴(yán)重的影響。在本例中，低頻電流被旁路到地，因此鍵盤和系統(tǒng)的其它部分可以免受這種高能電流的損害。當(dāng)然這個(gè)描述是近似的，實(shí)際情況要更復(fù)雜一些。金屬板上的高頻再分布電流的物理路徑取決于人體和金屬板的位置，并呈現(xiàn)輻射狀，如圖10所示。另外，在這個(gè)模型中，由人體對(duì)地電容形成的放電電流主要導(dǎo)致低頻成分，并攜帶了大部分放電能量?！　≡谇懊娴撵o電放電模型中，放電脈沖中的高頻成分主要是由手、臂和鍵盤的電容產(chǎn)生的放電電流引起的。第二組，接地線上的電流會(huì)使人體上的電荷與大地的電荷均等。這個(gè)電流分為兩組，第一組，電荷重新分布電流使板上的電荷與手指和手臂上的電荷均等。并假設(shè)鍵盤在一塊金屬板的下面，金屬板與電路絕緣，并接地。這個(gè)問題在第8章進(jìn)一步討論。電流注入和電場(chǎng)的問題不僅會(huì)造成設(shè)備立即損壞，還會(huì)造成潛在的損壞，使設(shè)備在現(xiàn)場(chǎng)出現(xiàn)問題。將系統(tǒng)完全包圍起來的金屬殼體可以保證沒有任何電場(chǎng)到達(dá)系統(tǒng)，即使殼體的外表面充滿了電荷也沒有關(guān)系。要徹底解決靜電場(chǎng)的問題和電荷注入問題，必須將系統(tǒng)（包括電纜）完全包圍起來，或者將金屬擋板接地。無論使用哪種屏障，靜電場(chǎng)的問題都不能解決。當(dāng)然，這個(gè)金屬擋板與器件之間必須有良好的絕緣，使它與器件之間不會(huì)發(fā)生放電。只要這個(gè)屏障不被擊穿，就不會(huì)發(fā)生放電。擊穿發(fā)生后，伴隨著電荷的重新分布，會(huì)有較大的電流，這個(gè)電流會(huì)燒毀鍵盤內(nèi)的電子器件。這時(shí)，原來存在于人體與設(shè)備之間的能量會(huì)轉(zhuǎn)移到IC這類內(nèi)部器件之間。這種現(xiàn)象在集成電路中尤為普遍，因?yàn)榧呻娐分械慕橘|(zhì)層很薄。（衣服、頭發(fā)或鞋上會(huì)有更多的電荷，因?yàn)檫@些物質(zhì)導(dǎo)電性較差，因此受電暈的影響較?。　≡诒纠?，當(dāng)人的手指接近鍵盤時(shí)，手指上的靜電場(chǎng)會(huì)引起介電物質(zhì)的極化和鍵盤內(nèi)電荷的重新分布。實(shí)際上，人體上許多部位的半徑小于1厘米，因此在通常條件下是不會(huì)出現(xiàn)這種電壓的。許多文獻(xiàn)上稱，人體的電壓可以達(dá)到30kV。人體上的電壓通常會(huì)達(dá)到8~10kV。如果沒有其它的放電路徑或屏蔽，從人體產(chǎn)生的靜電場(chǎng)和放電電流會(huì)直接影響鍵盤系統(tǒng)內(nèi)的電子器件。上一章中建立的靜電放電模型是將鍵盤看成一個(gè)單獨(dú)的模塊，具有集中的電容、電感和電阻。雖然我們使用的例子很簡(jiǎn)單，但是實(shí)際的大多數(shù)系統(tǒng)要復(fù)雜得多。2. 靜電放電對(duì)電子設(shè)備的影響上一章，我們以人體走過地毯然后接觸鍵盤為例建立了靜電放電事件的模型。電壓較高時(shí)，雖然也會(huì)有輝光放電發(fā)生，但是會(huì)發(fā)生多次放電。電壓較低時(shí)，輝光放電的作用很小，因此上升時(shí)間會(huì)很快，峰值電流也很大。這就是，較高電壓的靜電放電和較低電壓的靜電放電都比中等電壓的靜電放電造成的問題嚴(yán)重。無論如何，當(dāng)人體初始電荷較高時(shí)，多次放電更容易發(fā)生。由于再充電電流的上升時(shí)間在(s數(shù)量級(jí)（甚至更慢），因此大部分電流會(huì)經(jīng)過設(shè)備的接地路徑，而不是C鍵盤 （C鍵盤至通常在數(shù)十pf數(shù)量級(jí)）。這種再充電（會(huì)導(dǎo)致多次放電）會(huì)影響電子設(shè)備。這時(shí)電弧間隙較小，激發(fā)電弧所需要的能量也較低。如前所述，當(dāng)沒有足夠的能量維持電弧通路時(shí)，電弧會(huì)熄滅。這個(gè)RC網(wǎng)絡(luò)向人體提供電荷。因此造成更長(zhǎng)間隔的放電的原因可能有兩個(gè)，一個(gè)是鞋跟的介質(zhì)吸收效應(yīng)。放電間隔要大于200ms，R人體 和L人體 的就必須很大。因此，R人體 包含了皮膚電阻，其阻值是較大的。這個(gè)過程一直持續(xù)下去，直到C人體 上的電荷放凈。這時(shí)，C人體 會(huì)對(duì)C臂 和CF 充電，直到空氣再次被擊穿。請(qǐng)?jiān)倏匆幌履Ｐ?，如果R人體 和L人體 的值較大，則即使C人體 上還有電荷，C臂 和C指