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单片机发展历程及技术进步浅析

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2014-04-29

1) EFT (Ellectrical Fast Transient)技术。EFT技术是一种抗干扰技术,它是指在振荡电路的正弦信号受到外界干扰时,其波形上会迭加各种毛刺信号,如果使用施密特电路对其整形,则毛刺会成为触发信号干扰正常的时钟,在交替使用施密特电路和RC滤波电路时, 就可以消除这些毛否则令其作用失效,从而保证系统的时钟信号正常工作。

2) 低噪声布线技术及驱动技术。在传统的单片机中,电源及地线是在集成电路外壳的对称引脚上,一般是在左上、右下或右上、左下的两对对称点上。这样,就使电源噪声穿过整块芯片,对单片机的内部电路造成干扰。现在,很多单片机都把地和电源引脚安排在两条相邻的引脚上。这样,不仅降低了穿过整个芯片的电流,而且在印制电路板上容易布置去耦电容,从而降低系统的噪声。现在为了适应各种应用的需要,很多单片机采用"跳变沿软化技术",从而消除大电流瞬变时产生的噪声。

3) 采用低频时钟。高频外时钟是噪声源之一,不仅能对单片机应用系统产生干扰,而且还会对外界电路产生干扰,令电磁兼容性不能满足要求。对于要求可靠性较高的系统,低频外时钟有利于降低系统的噪声。在一些单片机中采用内部琐相环技术,则在外部时钟较低时,也能产生较高的内部总线速度,从而保证了速度又降低了噪声。 2.2 提高系统自身抗干扰能力及降低自身运行的不稳定性

2.2.1 用监视定时器技术提高系统的可靠性监视定时器(Watchdog)技术现在使用得非常广泛,技术已较为成熟,这一技术的支持手段也很多。目前,各处理器的生产厂家几乎都在生产内置有看门狗定时器的单片机产品,市场上还有许多独立的看门狗定时器芯片可供选择。采用监视定时器技术后,一旦程序跑飞,系统立即会被监视定时器复位掉,从头重新启动系统,从而退出不正常的运行状态。因此,对于采用了看门狗电路来提高可靠性的系统,必须严格保证系统的可重人性。对于与历史状态相关的系统,为保证其重人性能,可以把其历史状态保存在系统的RAM 中,即在单片机系统的内存或其扩展的外部存储器中,开辟出专用于保存历史状态的缓冲区。在确保系统不掉电的情况下,这些历史数据在系统重人时可以被重新使用。如果不能保证系统的电源稳定,还必须考虑采用备用电池供电,以保证RAM数据的安全稳定;对于时间不是太敏感的系统,还可以采用E2PR0M 或Flash ROM 来保存历史数据。

2.2.2 软件抗干扰技术

一个系统可能由于存在着各种干扰及不稳定因素而出现运行故障。为解决这一问题,可以从程序的设计方面采取一些措施。传统的为抑制系统的干扰信号而经常采用的软件滤波技术、软件冗余设计就是这一类的典型应用。根据设计经验,通常还可以采用软件锁设计、程序陷阱设计。这一类方法主要是针对程序跑飞的情况而采用的。当系统在干扰信号的作用下发生程序跑飞时,程序指针有可能指向两个区域:一种可能正好转到程序区的其他地址进行执行,一种可能转移到程序空间的盲区进行执行。所谓盲区,就是说那里并没有存放有效的程序指令。对于第一种情况,可以采取软件锁加以抑制。

2.2.3 采用备份系统提高可靠性

标签:计算机理论

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