单片机与DSP中的单片机硬件系统设计原则

一个单片机应用系统的硬件电路设计包含两部分内容：一是系统扩展，即单片机内部的功能单元，如ROM、RAM、I/O、定时器/计数器、中断系统等不能满足应用系统的要求时，必须在片外进行扩展，选择适当的芯片，设计相应的电路。二是系统的配置，即按照系统功能要求配置外围设备，如键盘、显示器、打印机、A/D、D/A转换器等，要设计合适的接口电路。           系统的扩展和配置应遵循以下原则： 　　1、尽可能选择典型电路，并符合单片机常规用法。为硬件系统的标准化、模块化打下良好的基础。 　　2、系统扩展与外围设备的配置水平应充分满足应用系统的功能要求，并留有适当余地，以便进行二次开发。 　　3、硬 单片机硬件系统设计是构建基于微控制器的应用系统的关键步骤，尤其在单片机与DSP领域，硬件系统设计的原则显得尤为重要。设计一个单片机应用系统通常涉及两个核心部分：系统扩展和系统配置。 系统扩展是指当单片机内置的功能单元无法满足应用需求时，需要在外部增加额外的组件。例如，当ROM、RAM的容量不足，或者需要更多的I/O端口、定时器/计数器、中断资源时，我们需要选择合适的扩展芯片，设计相应的接口电路。在扩展过程中，应尽可能采用典型电路设计，这有助于实现硬件系统的标准化和模块化，方便后续维护和升级。 系统配置则涉及到根据应用需求配置外围设备，如键盘、显示器、打印机、A/D、D/A转换器等。设计合适的接口电路是确保这些设备能够与单片机顺利通信的关键。在配置过程中，不仅要满足当前系统功能的要求，还要留有一定的余量，以备未来的二次开发。 在设计原则方面，首要的是选择符合单片机常规用法的典型电路，以保持设计的一致性和通用性。系统扩展和外围设备配置应充分满足功能需求，同时预留空间以适应未来可能的功能升级。此外，硬件设计应与软件方案相结合，利用软件实现部分硬件功能以简化硬件结构，但需注意软件实现可能会增加响应时间和CPU负荷。 硬件结构的性能匹配也是重要的一环，例如在低功耗系统中，所有组件都应选用低功耗产品。可靠性与抗干扰设计不容忽视，这包括了选择合适的元器件、去耦滤波、PCB布局以及通道隔离等措施。单片机的驱动能力也是需要关注的，如果驱动能力不足，可能会影响系统的稳定性和可靠性，此时可以通过增加线驱动器或优化总线负载来解决。 在抗干扰方面，干扰源、传播路径和敏感器件是形成干扰的三个基本要素。干扰源可能包括各种电气设备和信号，传播路径可能通过导线传导或空间辐射，而敏感器件则容易受到干扰影响。干扰可以按多种方式进行分类，如按噪声产生的原因、传导方式、波形特性等。常见的耦合方式包括直接耦合、公共阻抗耦合和电容耦合，每种耦合方式都有相应的抑制策略，如使用去耦电路、减少公共阻抗和设计电容隔绝等方法。 设计一个高效的单片机硬件系统需要综合考虑系统扩展、配置、软件协同、性能匹配、抗干扰设计等多个方面，遵循上述原则，才能构建出既稳定又具有扩展性的单片机应用系统。