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标题: 单片机应用编程技巧100问（十） [打印本页]

作者: yuchengze 时间: 2016-9-18 15:27 标题: 单片机应用编程技巧100问（十）

86．从芯片封装及设计过程中增强芯片自身干扰能力的角度分析，有哪些好的抗干扰措施？封装过程中是否可以加屏蔽的技术，layout时可否采取措施？设计方面需要注意哪些问题？
答：一般在IC内部的抗干扰的处理方法，各家有各家的看家本领，例如在静电放电防护电路(ESD protection circuits)是积体电路上专门用来做静电放电防护之用，此静电放电防护电路提供了ESD电流路迳，以免ESD放电时电流流入IC内部电路而造成损伤。因ESD来自外界，所以ESD防护电路都是做在PAD的旁边。在输出PAD，其输出级中大尺寸的PMOS及NMOS元件本身便可当做ESD防护元件来用，但是其布局(layout)方式必须遵守Design Rules中有关ESD布局方面的规定。又例如传统的积体电路设计中，在电源、地的引出上通常将其安排在对称的两边。如左下角是地，右下角是电源。这使得电源杂讯穿过整个矽片。改进的技术将电源、地安排在两个相邻的引脚上，这样一方面降低了穿过整个矽片的电流，一方面使外部去耦电容在PCB设计上更容易安排，以降低系统杂讯。另一个在积体电路设计上降低杂讯的例子是驱动电路的设计。一些单片机提供若干个大电流的输出引脚，从几十毫安培到数百毫安培。
这些大功率的驱动电路集成到单片机内部无疑增加了噪音源。而跳变沿的软化技术可消除这方面的影响，办法是将一个大功率管做成若干个小管子的并联，再？每个管子输出端串上不同等效阻值的电阻，以降低di/dt。
87．对于有WATCHDOG功能的单片机，如何去检查确认其是否起作用？比如说有的单片机要在程序执行HANGUP时，WATCHDOG才执行RESET，如何确认呢？
答：以HOLTEK最基本的I/O单片机HT48R05A-1为例说明。在单片机特殊寄存器STATUS中有PD和TO位，它们是可读不可写的。读取PD和TO的值，就可以判断出不同的复位原因，例如上电复位、正常工作下RES复位，HALT状态下RES复位、正常工作下WDT复位、以及HALT状态下WDT复位。因此只需要判断此两位的数值，就可以确认WDT是否起作用了。
如果需要WDT在HALT(即HANGUP)状态时发生复位动作，那么只需在正常工作时正确的喂狗（即CLR WDT），且看门狗的时钟来源选择内部RC时钟，当程序进入HALT状态后一旦WDT溢出会发生复位了。
88．要研究一个将同步串口数据转换到以太网或USB的模块，能否推荐一个DSP或现在的高速单片机等，要能支持同步数据的DSP，同时这个DSP在连接REltek8139等网络芯片的开发又比较容易？
答：一般为网路多媒体应用来挑选一种DSP，是一件很复杂的工作。首先必须针对处理器的内核架构和周边配置进行全面的分析，理解多媒体资料流程(例如，视频、图像、音频和分组资料)，如何在一个基于DSP的系统中传输十分重要，以便预防带宽瓶颈；另外，了解各种系统特性(包括DMA和记忆体存取)也很有帮助，这能使设计方案稳定可靠，而不只是勉强合格。
网路多媒体处理器的选择取决于一项设计对性能和连接性的要求。许多应用既需要MCU也需要DSP：MCU提供系统的控制功能，DSP完成密集的数值计算。对于这些截然不同的功能可以整合入单个处理器中，如HOLTEK HT82A88F
系列DSP晶片。这种器件在单一架构内执行充分的控制功能和繁重的信号处理任务，同时还提供适合多媒体连接的各种周边介面。
系统工程师在选择DSP时首先应该分析的要素包括：1。每秒执行的指令数，2。每一处理器时钟周期内完成的运算元， 3。运算单元的效率。在待评估的DSP上运行一组有代表性的基准测试程式(如音频/视频压缩演算法)，就可完成这些指标的评估。评判结果将指示出系统的即时处理要求是否超出了该DSP的能力，而且同样重要的是，该DSP是否有足够的性能去应对系统新增的或不断演变发展的需求。许多标准的基准测试程式假设待处理的资料已经驻留在DSP片内记忆体中。只要工程师协调好各I/O设计考虑，采用这种方法就能对不同厂家的DSP进行更直接的比较。
另外合适的周边埠组合，省去了支援所需介面的外部电路，而减少了开发时间及成本。网路多媒体设备(NMD)可带有各种各样的标准周边。这其中最重要的是与网路介面的连接。在有线应用中，乙太网(IEEE 802。3)是在局域网上实现联网的最普遍选择；而IEEE 802。11b/a正在成为实现无线局域网连接的首选方案。作为DSP的直接延伸，现在有许多乙太网解决方案可供选用。此外针对有很好地支援微处理器功能的DSP来说，也可用于直接管理TCP/IP堆叠。同步和非同步(UART) 序列埠也是连接DSP与多媒体系统环境所必需的。在网路多媒体设备系统中，音频编码资料一般通过8到32位的同步序列埠传输；而音/视频编解码控制通道则是通过更慢的串列介面来管理，如SPI或两线式介面。另外，UART支援RS-232数据机，也能支援用于近距离红外传输的IrDATM。
还有许多的DSP支援PCI或USB的通用介面，它能通过周边晶片桥接不同类型的设备，如PCI到IDE、USB到802。11b等。PCI还有提供一条单独内部汇流排的优点，这使得PCI汇流排主控器无需通过DSP内核或其他周边单元就能向DSP记忆体发送或读取资料。另外适于网路多媒体设备市场的DSP应包括一个外部记忆体介面，以便充当非同步和SDRAM记忆体控制器。非同步记忆体介面简化了与快闪记忆体、EEPROM和周边桥接晶片的连接，而SDRAM为针对大容量资料帧的高密度计算提供了其必需的存储空间。
89． HT48系列单片机支持串行通信吗？采用哪种通信方式较合适？HT46系列单片机串行通信的I/O口PA。67与51系列的RX/TX两PIN(P3。0/P3。1)的结构有何不同，传输效能是否一样？能给个键盘与电脑通信的例程和常规通信协议吗？
答：HT48系列的单片机支持串行通信。可以通过软件编程，利用HT48系列单片机的I/O实现串行通信。在HOLTEK的网站上有使用HT48系列进行“I2C”或者“三线串行通信”实现串行通信的软硬件应用范例（http://www.holtek.com.cn/tech/tech.htm）。
HT46系列的串行通信口PA。6/SDA和PA。7/SCL是共用管脚，它们可以通过掩膜选择作为普通I/O全双工的输出输入接口，或者串行通信口。当作为串行口时，SDA/SCL是I2C通讯总线协议的从端，这和51系列的RX/TX使用的串行通信协议是不同的，51系列的TX/RX遵循的是RS-232串行协议。所以他们之间的传输效能是不可比的。
如果想用单片机做键盘产品的话，推荐使用HOLTEK的HT82K68E，它支持PS/2接口，或者是HT82K96E，它支持USB接口。这些芯片是HOLTEK专为键盘应用所设计的。具体的芯片资料请见
http://www.holtek.com.cn/products/mcu_11.htm
90．用一个12M的晶振，怎么能实现480MB/S的数据传输率呢？
答：在集成了PLL的12MHz的晶体振荡器即可达到480MHz，相位锁定回(环)路(Phase Locked Loop，PLL)又被称为相锁回路或锁相回路，其原理是经由闭回路自动控制系统的反馈作用，驱使另一个动作不精准、频率变动量高的作用元件的动作频率，使其能快速且一直保持稳定地与正确的频率参考源达到同相甚至是同相又同频的状态，如此即是相位锁定(Phase Locked)的状态，我们若以电路外部精准、频率变动量极低的振荡频率源作为基准参考，来驱使电路内部精准、频率变动量极低的振荡频率源，使其达成相位锁定的状态，即可用来作为通讯系统的调变／解调电路。
一般480MB/S的数据传输率是运用在USB 2。0，当通用序列汇流排（Universal Serial Bus）规格于1996年1月发表时，代表业界成功研发出一套连结中低速频宽的周边元件与个人电脑之间的低成本串连管道，但是仍缺乏支援高速宽频的应用能力。于2000年4月，USB再度推出全新一代的USB 2。0版本的技术规格，可将讯号传输速度提升整整40倍，由原先 USB 1。0的最高12MHz的速度至现今USB 2。0的高速480MHz，并扩增了更先进的功能，如新型的传输装置以提高频宽使用率与增加传输装置及主机控制器之间的附加功能。
针对实际上可供使用的频宽来说，资料的传输频宽速度由原先的1 Mbytes/sec左右提高至50 Mbytes/sec，这样一个大幅度的频宽增加主要归功于USB 2。0规格运用了微讯框（micro-frame）、可容纳更多资讯的传输封包、更频繁的传输次数、分割式传输处理（split transaction）、以及一些新的执照（token）等崭新技术。USB 2。0装置的架构同时增加了两项全新的描述元（descriptor），即装置认可（Device Qualifier）与其他的速度配置（Speed Configuration），可用来明确标示出资料传输装置在其它运作速度下的功能表现。
针对电子规格的变动：在主机与新型的高速控制器之间的连结则重新定义，以支援现今高达480MHz的传输效能表现。新的高速拓璞新的标准采用90W 的差分阻抗（differential characteristic impedance）搭配差分电流模式讯号（differential current mode signaling），并采用相同的NZRI编码机制（NZRI encoding），但对SYNC讯号（SYNC signaling）、EOP讯号（EOP signaling）与闲置状况（idle state）等略作更改，但也必须搭配其他相关规范，以便严格控制游离电容（stray capacitance）、点对点抖动（peak to peak jitter）与上升/下落时间（rise/fall time）等，使得讯号的传输速度能够更加快速。
91．在单片机程序设计中遇，从被嵌套的高级中断中如何强行返回到主程序。子程序返回指令在恢复堆栈后可不可以用跳转指令替代返回到主程序中？
答：如果是51系列，那直接用POP指令就可以实现强行返回；如果是用RISC结构的单片机(HOLTEK 单片机是RISC结构的)，那一般都是硬件堆栈，没有PUSH和POP指令，所以子程序调用和返回指令必须成对使用。

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