單片機設計開發中問題

淺談單片機設計軟件開發需要注意的問題

摘要：MCU技術在各行各業的控制中有較廣泛的應用。在單片機開發過程中，硬件的設計是一個非常重要的環節，如果設計合理，它將會取得事半功倍的效果。因此本文就單片機硬件設計中需要注意的問題進行總結分析，以供參考。

關鍵詞：單片機   硬件設計   單片機設計   單片機開發

1、引言

單片機應用系統硬件設計中，首要的問題是確定電路的總體方案，并對其進行詳細的技術論證。一般所謂的硬件電路設計，就是為了實現該項目的全部基本功能所需的電氣連線原理圖。初學這方面的設計人員常常急于在設計總圖上花更多的時間，太過他自己去做制版和調試。這樣的做法不但不妥當，而且常常會得不償失。由于在硬件系統中，電路的各個部分相互聯系、相互協調，任何一部分的考慮不足，都會給其他部分帶來難以預料的影響，輕則使系統整體結構受破壞，重則導致硬件整體大返工，造成手果問題是可想而知的。

2、在條件允許的情況下，盡可能選用功能強、集成度高的電路或芯片

由于采用該裝置可以替代某一部分電路，不但減少了元件的數量、插件和互連，還降低了系統的可靠性，而且其成本往往比使用多個元件實現的電路要低。

注重選用適用性強、市場貨源充足的零部件，特別是需要大批量生產的場合，更應注意這方面的問題。它的優點是：一旦某一種元件不能得到，也可以用其他元件直接替換，或稍作修改后再用其他元件替代。

3、當考慮硬件系統的整體結構時，同樣需要注意通用性問題。

對較復雜的系統，設計人員通常希望將其模塊化，即對中曲控制單元、輸入接口、輸出接口、人機接口等部分進行設計，然后采用一定的邊接方式將它們結合成一個完整的系統。因此，可以選擇 STD總線結構、 PC總線結構、 GPIB總線結構等通用接口方式來實現這些接口的連接方式。由于目前這些總線結構邊接應用較多，不少廠家已經開發了適合這種總線結構的接口板，如輸入板、輸出板、 A/D板等。如果需要，選擇現成的模塊板作為系統的一部分，雖然成本稍高，但可以大大縮短開發周期，提高工作效率。當然，在一些特殊的、小系統的場合，用戶必須自己設計接口，并定義連接方式。這時要注意的是接口協議，一旦接口方式決定，每個模塊的設計者都應遵循該接口方式。

4、該系統的擴展和各功能模塊的設計，在滿足應用系統功能需求的基礎上，應有一定的空間，為以后的修改、擴充提供了空間。

實際上，很少有電路設計一次成功而不做任何修改，而且如果在設計開始時沒有足夠的空間，一些小的修改和擴展會導致后期的完全返工。舉例來說，在進行 ROM擴展時，盡量選擇2764以上的芯片，這樣不僅以后升級容易，成本也會降低；在進行 RAM擴展時，為了使系統升級或增加存儲器方便，系統的 RAM空間應該留出位置，即使多設計一個 RAM插槽，也不能插到多個 RAM插槽，這樣就不能插芯片。當進行剪切外接板的設計時，可適當布置一些機動布線區，在該區域內布置多個集成芯片插孔和金屬化孔，但不能對其進行布線，在研制這種樣機時，如發現硬件電路存在缺陷，可在該區域安排一系列集成芯片插頭和金屬化孔，但不需要布線。這一點在設計模擬信號處理電路時要特別注意。在設計這類電路時，經常要添加一些電容、電阻等元件。試驗結束后，當然，在制作正式電路板后，可以將活動區域移除。

5、設計時應盡可能地作些調研，采用最新的技術

由于電子技術發展迅速，器件更新速度很快，市場上不斷推出性能更優、功能更強的芯片，只有時刻關注這方面的發展動態，采用新技術、新工藝，才能使產品具有最先進的性能，不落后于時代潮流。

6、在進行電路設計時，應充分考慮應用系統各部分的驅動能力。

有些經驗不足的人常常忽略電路的驅動能力“時序”問題，認為原理上可以通，其實不然。因驅動能力不同，后級系統對輸入阻抗的要求也不同。若阻抗匹配不當，系統驅動能力不足，將導致系統不可靠甚至無法工作。需要指出的是，用常規測試方法很難確定這種不可靠，而排除這種故障通常需要對系統進行較大的調整。所以，在進行電路設計時，應注意提高系統的驅動能力或降低系統功耗。

7、結語

在硬件總體方案設計中，涉及的具體電路可以借鑒別人在這方面所做的工作。由于經他人調試和測試過的電路通常具有一定的合理性(盡管它們常常與教科書和手冊中提供的電路不完全一致，但這也可能是經驗所致)。若在此基礎上結合自己的設計目的作一些修改，則是一種簡單、快捷的做法。一些電路當然也需要自行設計，完全復制也是不可能的。

當參考他人的電路時，對其工作原理有比較深入的分析和理解，從工作機理入手，了解其適用范圍，確定其移植的可能性和修改位置；對于一些關鍵的不能完全理解的電路，需要在設計前進行詳細的分析，以確定這部分電路的正確性，并在可靠性和精度等方面進行檢驗，特別是模擬電路部分，更需要做這方面的工作。