PCB技术常识.doc

1， 看门狗 在由单片机构成的微型计算机系统中,由于单片机的工作常常会受到来自外界电磁场的干扰,造成程序的跑飞,而陷入死循环,程序的正常运行被打断,由单片机控制的系统无法继续工作,会造成整个系统的陷入停滞状态,发生不可预料的后果,所以出于对单片机运行状态进行实时监测的考虑,便产生了一种专门用于监测单片机程序运行状态的芯片,俗称看门狗 看门狗电路电路的应用,使单片机可以在无人状态下实现连续工作,其工作原理是:看门狗芯片和单片机的一个I/O引脚相连,该I/O引脚通过程序控制它定时地往看门狗的这个引脚上送入高电平(或低电平),这一程序语句是分散地放在单片机其他控制语句中间的，一旦单片机由于干扰造成程序跑飞后而陷入某一程序段进入死循环状态时,写看门狗引脚的程序便不能被执行,这个时候,看门狗电路就会由于得不到单片机送来的信号,便在它和单片机复位引脚相连的引脚上送出一个复位信号,使单片机发生复位,即程序从程序存储器的起始位置开始执行,这样便实现了单片机的自动复位.2， 单片机和FPGA、DSP的区别在那里 单片机（MCU）、DSP和CPU同属一宗！MCU特点：价格低、速度较慢、种类繁多、灵活多变的外设配置、适合于简单的控制应用。高档的单片机性能接近一般的DSP了！ DSP特点：价格偏高、速度较快、适合各种数学运算、外设较少，开发环境较昂贵。 TI公司算是DSP的老祖宗了！是它的主要竞争对手！ CPU特点：不说了， 地球人都知道！几乎没什么外设！ FPGA特点：可以在上面实现MCU、DSP、CPU及各种外设！简单地讲，没有它干不了的事情！ （可能多少有点夸张） SOC：既所为的“片上系统”。是目前ASIC设计的一种趋势。它的目的就是想做到一片完成 所有你需要的功能。目前其内部配置一般为：（一个）（一个）（）（少量外设）3，plc与单片机有何区别 SOC ARM要搞清楚单片机与PLC的异同，首先得明确什幺是单片机，什幺是PLC。对此，我们简要回顾一下计算机的发展历程也许有帮助，按计算机专家的原始定义，计算机系统由五大部分-即控制单元（CU）、算术运算单元（ALU）、存储器（Memory）、输入设备（Input）、输出设备（Output）组成。早期计算机（晶体管的或集成电路的，不包括电子管的）的CU或ALU由一块甚至多块电路板组成，CU和ALU是分离的，随着集成度的提高，CU和ALU合在一块就组成了中央处理单元（CPU）,接着将CPU集成到单块集成电路中就产生MPU或MCU,出现了如Intel4004、8008、8080，8085、8086、8088、Z80等MPU。此后，MPU的发展产生了两条分支，一支往高性能、高速度、大容量方向发展，典型芯片如：Intel80186、286、386、486、586、P2、P3、P4等，速度从4.7MHz到现在的3.2GHz。另一支则往多功能方向发展，将存储器(ROM、PROM、EPROM、EEPROM、FLASH ROM、SRAM等)、输入/出接口（Timer/Counter、PWM、ADC/DAC、UART、IIC、SPI、RTC、PCA、FPGA等）全部集成在一块集成电路中而成为SOC。依愚之见，这就是当今广泛应用的单片计算机，简称单片机。这一分支可谓品种繁多，位宽从8位到32位，引脚数从6个到几百个，工作频率从几十KHz到几百MHz,体系结构既有CISC也有RISC,数不胜数。常用的有MCS-51系列、MCS-96系列、PIC系列、AVR系列、ARM7/9系列、TMS320系列、MSP430系列、MOTOROLA众多的单片机等等。 至此，我们可以将计算机核心处理器的发展划分为三个阶段：板级的CPU、芯片级的MPU和SOC。 PLC是什幺呢？PLC的全称是Programmable Logic Controller（可编程序控制器）,刚引入国内时，曾简称为PC。后来，IBM-PC获得广泛应用，PC成了个人电脑的代名词，才改为PLC。PLC还有另外的一个意思是Power Line Carrier(电力线载波)。 PLC是一种产品，但这种产品有点特别，在没有下载控制程序之前，它不具备任何控制功能，也就是说，没有应用程序的PLC是毫无用处的。PLC实际上是专为工业环境使用的通用控制平台，它必须进行二次开发才能完成最终控制目的，因此，它还需程序编辑/调试软件的配合。 PLC是智能产品，它的核心控制器采用什幺方案呢？板级的CPU肯定是不能考虑的，MPU也要好几块集成电路构成，以Z80 MPU为例，需要Z80MPU、PIO、CTC、SIO、EPROM、SRAM等，把这些集成电路安装在一块电路板上，这就是早期的单板计算机。这种方案体积太大，不适合现代要求。由此可见，PLC的核心控制器采用单片机是最合适的。 由此可得出结论： 1， PLC是建立在单片机之上的产品，单片机是一种集成电路，两者不具有可比性。 2， 单片机可以构成各种各样的应用系统，从微型、小型到中型、大型都可，PLC是单片机应用系统的一个特例。 3， 不同厂家的PLC有相同的工作原理，类似的功能和指标，有一定的互换性，质量有保证，编程软件正朝标准化方向迈进。这正是PLC获得广泛应用的基础。而单片机应用系统则是八仙过海，各显神通，功能千差万别，质量参差不齐，学习、使用和维护都很困难。 最后，从工程的角度，谈谈PLC与单片机系统的选用； 1， 对单项工程或重复数极少的项目，采用PLC方案是明智、快捷的途径，成功率高，可靠性好，手尾少，但成本较高。 2，对于量大的配套项目，采用单片机系统具有成本低、效益高的优点，但这要有相当的研发力量和行业经验才能使系统稳定、可靠地运行。最好的方法是单片机系统嵌入PLC的功能，这样可大大简化单片机系统的研制时间，性能得到保障，效益也就有保证。4，UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter) 通用异步收发器 UART是用于控制计算机与串行设备的芯片。有一点要注意的是，它提供了RS-232C数据终 端设备接口，这样计算机就可以和调制解调器或其它使用RS-232C接口的串行设备通信了。 作为接口的一部分，UART还提供以下功能： 将由计算机内部传送过来的并行数据转换为输出的串行数据流。将计算机外部来的串行 数据转换为字节，供计算机内部使用并行数据的器件使用。在输出的串行数据流中加入 奇偶校验位，并对从外部接收的数据流进行奇偶校验。在输出数据流中加入启停标记， 并从接收数据流中删除启停标记。处理由键盘或鼠标发出的中断信号（键盘和鼠票也是 串行设备）。可以处理计算机与外部串行设备的同步管理问题。有一些比较高档的UART 还提供输入输出数据的缓冲区，现在比较新的UART是16550，它可以在计算机需要处理数 据前在其缓冲区内存储16字节数据，而通常的UART是8250。现在如果您购买一个内置的 调制解调器，此调制解调器内部通常就会有16550 UART。5，晶振晶振是石英振荡器的简称，英文名为Crystal，它是时钟电路中最重要的部件，它的主要作用是向显卡、网卡、主板等配件的各部分提供基准频率，它就像个标尺，工作频率不稳定会造成相关设备工作频率不稳定，自然容易出现问题。晶振还有个作用是在电路产生震荡电流,发出时钟信号.晶振是晶体振荡器的简称。它用一种能把电能和机械能相互转化的晶体在共振的状态下工作，以提供稳定，精确的单频振荡。在通常工作条件下，普通的晶振频率绝对精度可达百万分之五十。高级的精度更高。有些晶振还可以由外加电压在一定范围内调整频率，称为压控振荡器（VCO）。振在数字电路的基本作用是提供一个时序控制的标准时刻。数字电路的工作是根据电路设计，在某个时刻专门完成特定的任务，如果没有一个时序控制的标准时刻，整个数字电路就会成为“聋子”，不知道什么时刻该做什么事情了。 晶振的作用是为系统提供基本的时钟信号。通常一个系统共用一个晶振，便于各部分保持同步。有些通讯系统的基频和射频使用不同的晶振，而通过电子调整频率的方法保持同步。晶振通常与锁相环电路配合使用，以提供系统所需的时钟频率。如果不同子系统需要不同频率的时钟信号，可以用与同一个晶振相连的不同锁相环来提供。