嵌入式開發產品項目中,做好設計需求分析是很重要的一個步驟。我們在嵌入式培訓學習中教你的是知道該如何做,而在實際工作中,我們往往會考慮到如何做得,其中需求分析就派上用場了。
1.MCU的選擇
選擇 MCU 時要考慮 MCU 所能夠完成的功能、MCU 的價格、消耗功率、供電電壓、管腳數目還有MCU 的封裝等各種因素。MCU 的功耗可以從其電氣性能參數中查到。
2.電源
(1)考慮系統對電源的需求,例如系統需要幾種電源,如24V、12V、5V或者3.3V等,估算各需要多少功率或電流(mA)是多少。
(2)考慮芯片與器件對電源波動性的需求。通常情況下允許電源波動幅度在 ±5% 以內。對于A/D轉換芯片的參考電壓一般要求 ±1% 以內。
(3)考慮工作電源是使用電源模塊還是使用外接電源。
3.普通I/O口
(1)上拉、下拉電阻:考慮用內部或者外部上/下拉電阻,內部上/下拉阻值一般在 700Ω 左右,低功耗模式不宜使用。
(2)開關量輸入:這里得保證高低電壓分明。理想情況下我們指的高電平就是電源電壓,而低電平就是地的電平。當外部電路無法正確區分高低電平,同時有較大壓差,可考慮用 A/D 采集的方式設計處理。對分壓方式中的采樣點,要考慮分壓電阻的選擇,使該點通過采樣端口的電流不小于采樣小輸入電流,否則無法進行采樣。
(3)開關量的輸出:基本原則是保證輸出高電平接近電源電壓,低電平接近地電平。I/O 口的吸納電流一般大于放出電流。對小功率元器件控制是采用低電平控制的方式。一般情況下,若負載要求小于10mA,則可用芯片引腳直接控制;電流在 10~100mA 時可用三極管控制,在 100mA~1A 時用 IC 控制;更大的電流則適合用繼電器控制,同時嵌入式培訓建議使用光電隔離芯片。
4.A/D電路與D/A電路
(1)A/D電路:要清楚前端采樣基本原理,對電阻型、電流型和電壓型傳感器采用不同的采集電路。如果采集的信號微弱,還要考慮如何進行信號放大。
(2)D/A電路:考慮 MCU 的引腳通過何種輸出電路控制實際對象。
5.控制電路
對外控制電路要注意設計的冗余與反測,要有合適的信號隔離措施等。在評估設計的布板時,一定要在構件的輸入輸出端引出檢測孔,以方便排查錯誤時測量。
6. 考慮低功耗
低功耗設計并不僅僅是為了省電,其中一個目的還在于降低了電源模塊及散熱系統的成本。由于電流的減小也減少了電磁輻射和熱噪聲的干擾。隨著設備溫度的降低,器件壽命則相應延長,要做到低功耗。
7.考慮低成本
(1)正確選擇電阻值與電容值。
(2)指示燈的選擇。
(3)不要什么都選的。如果選擇了不適合的器件,不僅價格高,而且還可能給信號完整性問題帶來極大的負面影響。
了解嵌入式開發產品開發設計需求是開發工程師的工作職能之一,粵嵌嵌入式培訓有自己獨特的優勢,歡迎諸位前來一起交流,共同提高。