一个合格的嵌入式软件开发工程师要掌握哪些知识?

⼀个合格的嵌⼊式软件开发⼯程师要掌握哪些知识?
嵌⼊式开发项⽬中,⾸先需要做需求分析,然后根据需求分析进⾏综合考虑,这⾥给出⼏个特别要注意的问题.
1.MCU的选择
选择 MCU 时要考虑 MCU 所能够完成的功能、MCU 的价格、功耗、供电电压、I/O ⼝电平、管脚数⽬以及 MCU 的封装等因素。MCU 的功耗可以从其电⽓性能参数中查到。供电电压有 5V、3.3V 以及 1.8V 超低电压供电模式。为了能合理分配 MCU 的I/O资源,在 MCU 选型时可绘制⼀张引脚分配表,供以后的设计使⽤。高压阻尼线
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压铆螺栓(1)考虑系统对电源的需求,例如系统需要⼏种电源,如24V、12V、5V或者3.3V等,估计各需要多少功率或最⼤电流(mA)。在计算电源总功率时要考虑⼀定的余量,可按公式“电源总功率=2×器件总功率”来计算。
(2)考虑芯⽚与器件对电源波动性的需求。⼀般允许电源波动幅度在 ±5% 以内。对于A/D转换芯⽚的参考电压⼀般要求 ±1% 以内。
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侧安全气囊(3)考虑⼯作电源是使⽤电源模块还是使⽤外接电源。
3.普通I/O⼝
(1)上拉、下拉电阻:考虑⽤内部或者外部上/下拉电阻,内部上/下拉阻值⼀般在 700Ω 左右,低功耗模式不宜使⽤。外部上/下拉电阻根据需要可选 10KΩ~1MΩ 之间。
(2)开关量输⼊:⼀定要保证⾼低电压分明。理想情况下⾼电平就是电源电压,低电平就是地的电平。如果外部电路⽆法正确区分⾼低电平,但⾼低仍有较⼤压差,可考虑⽤ A/D 采集的⽅式设计处理。对分压⽅式中的采样点,要考虑分压电阻的选择,使该点通过采样端⼝的电流不⼩于采样最⼩输⼊电流,否则⽆法进⾏采样。
(3)开关量输出:基本原则是保证输出⾼电平接近电源电压,低电平接近地电平。I/O ⼝的吸纳电流⼀般⼤于放出电流。对⼩功率元器件控制最好是采⽤低电平控制的⽅式。⼀般情况下,若负载要求⼩于10mA,则可⽤芯⽚引脚直接控制;电流在 10~100mA 时可⽤三极管控制,在 100mA~1A 时⽤ IC 控制;更⼤的电流则适合⽤继电器控制,同时建议使⽤光电隔离芯⽚。
4.A/D电路与D/A电路
(1)A/D电路:要清楚前端采样基本原理,对电阻型、电流型和电压型传感器采⽤不同的采集电路。如
果采集的信号微弱,还要考虑如何进⾏信号放⼤。
(2)D/A电路:考虑 MCU 的引脚通过何种输出电路控制实际对象。
5.控制电路
对外控制电路要注意设计的冗余与反测,要有合适的信号隔离措施等。在评估设计的布板时,⼀定要在构件的输⼊输出端引出检测孔,以⽅便排查错误时测量。
6. 考虑低功耗
低功耗设计并不仅仅是为了省电,更多的好处在于降低了电源模块及散热系统的成本。由于电流的减⼩也减少了电磁辐射和热噪声的⼲扰。随着设备温度的降低,器件寿命则相应延长,要做到低功耗⼀般需要注意以下⼏点:
(1)并不是所有的总线信号都要上拉。上下拉电阻也有功耗问题需要考虑。上下拉电阻拉⼀个单纯的输⼊信号,电流也就⼏⼗微安以下。但拉⼀个被驱动了的信号,其电流将达毫安级。所以需要考虑上下拉电阻对系统总功耗的影响。
(2)不⽤的I/O⼝不要悬空,如果悬空的话,受外界的⼀点点⼲扰就可能成为反复振荡的输⼊信号,⽽MOS器件的功耗基本取决于门电路的翻转次数。
(3)对⼀些外围⼩芯⽚的功耗也需要考虑。对于内部不太复杂的芯⽚功耗是很难确定的,它主要由引脚上的电流确定。例如有的芯⽚引脚在没有负载时,耗电⼤概不到1毫安,但负载增⼤以后,可能功耗很⼤。
7.考虑低成本
(1)正确选择电阻值与电容值。⽐如⼀个上拉电阻,可以使⽤4.5K-5.3K的电阻,你觉得就选个整数5K,事实上市场上不存在5K的阻值,最接近的是4.99K(精度1%),其次是5.1K(精度5%),其成本分别⽐精度为20%的4.7K⾼4倍和2倍。20%精度的电阻阻值只有1、1.5、
2.2、
3.3、ca1476
4.7、6.8⼏个类别(含10的整数倍);类似地,20%精度的电容也只有以上⼏种值,如果选了其它的值就必须使⽤更⾼的精度,成本就翻了⼏倍,却不能带来任何好处。
(2)指⽰灯的选择。⾯板上的指⽰灯选什么颜⾊呢?有些⼈按颜⾊选,⽐如⾃⼰喜欢蓝⾊就选蓝⾊。但是其它红绿黄橙等颜⾊的不管⼤⼩
(5mm以下)封装如何,都已成熟了⼏⼗年,价格⼀般都在5⽑钱以下,⽽蓝⾊却是近三四年才发明的,技术成熟度和供货稳定度都较差,价格却要贵四五倍。 (注: 这⼀已经是⼏年前的看法了.)
(3)不要什么都选最好的。在⼀个⾼速系统中并不是每⼀部分都⼯作在⾼速状态,⽽器件速度每提⾼⼀个等级,价格差不多要翻倍,另外还给信号完整性问题带来极⼤的负⾯影响.

本文发布于:2024-09-21 17:40:21,感谢您对本站的认可!

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