历史上的今天
今天是：2025年12月19日（星期五）
2022年12月19日 | 嵌入式系统的硬件电路该怎样设计
2022-12-19 来源：zhihu
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。
2、电源
(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。
(3)考虑工作电源是使用电源模块还是使用外接电源。
2、电源
(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。
(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。
史海拾趣
|
问题：检测单个500MHz的脉冲.背景是在一个环境中,可能某些设备会产生这个一个高频的脉冲,存在危险,想通过自己制作电子电路来检测.一个老师和我可以采用高速的FPGA来检测，但是我一点思路都没有。最后，想请这里的高手们指教下。 不胜感激！… 查看全部问答＞ |
|
昨天，一个学生让我帮他诊断一下电脑。他的电脑电源工作正常，按下电源按钮以后，电源风扇和CPU风扇都呼呼地转了起来，可是机器却完全没有自检的迹象，一开机便死在那儿了。 我重新插拔了内存条和显卡，故障依旧。拔去连接到机箱的 ...… 查看全部问答＞ |
|
刚安装了windriver的tonardo 2.2 / vxworks 5.5 问题一： 看到里面vxworks的内核源代码都有，感到非常奇怪，vxworks不是不开源的吗，这里怎么连代码都有呢？ 问题二：vxworks 操作系统的系统管理命令有没有？我用help查到的命令都是管理任务和查 ...… 查看全部问答＞ |
|
嘿嘿，虽然发帖有时候得不出直接的答案，但是我感觉多一种思路对自己帮助还是蛮大的，上周图像的是出现了，但是，效果很雷人。 今天更加不得了了。 现在出大问题了，这个OV2640 怎么那么容易坏啊， 一个调试了一周，初始化设置读不出了，但是ID ...… 查看全部问答＞ |
|
TVP5150通过2440的camera连接 DVD信号通过TVP5150处理后由2440显示出来 当图象宽度大于360时（高度任意），图象右部变花（变花部分大概有一个大拇指指甲盖那么宽，约为60），但左边正常。如果图象宽度继续增大，变花部分随着右移，但变花的宽度基 ...… 查看全部问答＞ |
|
80C51系列单片机及其衍生产品在我国乃至全世界范围获得了非常广泛的应用。单片机领域的大部分工作人员都熟悉80C51单片机，各大专院校都采用80C51系列单片机作为教学模型。随着单片机的不断发展，市场上出现了很多高速、高性能的新型单片机，基于标 ...… 查看全部问答＞ |