单片机设计开发中问题

浅谈单片机设计软件开发需要注意的问题

摘要：MCU技术在各行各业的控制中有较广泛的应用。在单片机开发过程中，硬件的设计是一个非常重要的环节，如果设计合理，它将会取得事半功倍的效果。因此本文就单片机硬件设计中需要注意的问题进行总结分析，以供参考。

关键词：单片机   硬件设计   单片机设计   单片机开发

1、引言

单片机应用系统硬件设计中，首要的问题是确定电路的总体方案，并对其进行详细的技术论证。一般所谓的硬件电路设计，就是为了实现该项目的全部基本功能所需的电气连线原理图。初学这方面的设计人员常常急于在设计总图上花更多的时间，太过他自己去做制版和调试。这样的做法不但不妥当，而且常常会得不偿失。由于在硬件系统中，电路的各个部分相互联系、相互协调，任何一部分的考虑不足，都会给其他部分带来难以预料的影响，轻则使系统整体结构受破坏，重则导致硬件整体大返工，造成手果问题是可想而知的。

2、在条件允许的情况下，尽可能选用功能强、集成度高的电路或芯片

由于采用该装置可以替代某一部分电路，不但减少了元件的数量、插件和互连，还降低了系统的可靠性，而且其成本往往比使用多个元件实现的电路要低。

注重选用适用性强、市场货源充足的零部件，特别是需要大批量生产的场合，更应注意这方面的问题。它的优点是：一旦某一种元件不能得到，也可以用其他元件直接替换，或稍作修改后再用其他元件替代。

3、当考虑硬件系统的整体结构时，同样需要注意通用性问题。

对较复杂的系统，设计人员通常希望将其模块化，即对中曲控制单元、输入接口、输出接口、人机接口等部分进行设计，然后采用一定的边接方式将它们结合成一个完整的系统。因此，可以选择 STD总线结构、 PC总线结构、 GPIB总线结构等通用接口方式来实现这些接口的连接方式。由于目前这些总线结构边接应用较多，不少厂家已经开发了适合这种总线结构的接口板，如输入板、输出板、 A/D板等。如果需要，选择现成的模块板作为系统的一部分，虽然成本稍高，但可以大大缩短开发周期，提高工作效率。当然，在一些特殊的、小系统的场合，用户必须自己设计接口，并定义连接方式。这时要注意的是接口协议，一旦接口方式决定，每个模块的设计者都应遵循该接口方式。

4、该系统的扩展和各功能模块的设计，在满足应用系统功能需求的基础上，应有一定的空间，为以后的修改、扩充提供了空间。

实际上，很少有电路设计一次成功而不做任何修改，而且如果在设计开始时没有足够的空间，一些小的修改和扩展会导致后期的完全返工。举例来说，在进行 ROM扩展时，尽量选择2764以上的芯片，这样不仅以后升级容易，成本也会降低；在进行 RAM扩展时，为了使系统升级或增加存储器方便，系统的 RAM空间应该留出位置，即使多设计一个 RAM插槽，也不能插到多个 RAM插槽，这样就不能插芯片。当进行剪切外接板的设计时，可适当布置一些机动布线区，在该区域内布置多个集成芯片插孔和金属化孔，但不能对其进行布线，在研制这种样机时，如发现硬件电路存在缺陷，可在该区域安排一系列集成芯片插头和金属化孔，但不需要布线。这一点在设计模拟信号处理电路时要特别注意。在设计这类电路时，经常要添加一些电容、电阻等元件。试验结束后，当然，在制作正式电路板后，可以将活动区域移除。

5、设计时应尽可能地作些调研，采用最新的技术

由于电子技术发展迅速，器件更新速度很快，市场上不断推出性能更优、功能更强的芯片，只有时刻关注这方面的发展动态，采用新技术、新工艺，才能使产品具有最先进的性能，不落后于时代潮流。

6、在进行电路设计时，应充分考虑应用系统各部分的驱动能力。

有些经验不足的人常常忽略电路的驱动能力“时序”问题，认为原理上可以通，其实不然。因驱动能力不同，后级系统对输入阻抗的要求也不同。若阻抗匹配不当，系统驱动能力不足，将导致系统不可靠甚至无法工作。需要指出的是，用常规测试方法很难确定这种不可靠，而排除这种故障通常需要对系统进行较大的调整。所以，在进行电路设计时，应注意提高系统的驱动能力或降低系统功耗。

7、结语

在硬件总体方案设计中，涉及的具体电路可以借鉴别人在这方面所做的工作。由于经他人调试和测试过的电路通常具有一定的合理性(尽管它们常常与教科书和手册中提供的电路不完全一致，但这也可能是经验所致)。若在此基础上结合自己的设计目的作一些修改，则是一种简单、快捷的做法。一些电路当然也需要自行设计，完全复制也是不可能的。

当参考他人的电路时，对其工作原理有比较深入的分析和理解，从工作机理入手，了解其适用范围，确定其移植的可能性和修改位置；对于一些关键的不能完全理解的电路，需要在设计前进行详细的分析，以确定这部分电路的正确性，并在可靠性和精度等方面进行检验，特别是模拟电路部分，更需要做这方面的工作。