對(dui)(dui)于(yu)新手來(lai)說，在(zai)(zai)(zai)(zai)單(dan)片(pian)機的(de)電(dian)路(lu)設(she)(she)計(ji)中(zhong)可能不(bu)會很注意(yi)電(dian)路(lu)設(she)(she)計(ji)中(zhong)電(dian)磁(ci)干擾(rao)對(dui)(dui)設(she)(she)計(ji)本身的(de)輸入輸出的(de)影響，但是對(dui)(dui)于(yu)一個電(dian)子工程師(shi)來(lai)說其中(zhong)的(de)厲(li)害(hai)關系(xi)就不(bu)言(yan)而(er)喻了(le)(le)，它不(bu)僅關系(xi)了(le)(le)單(dan)片(pian)機在(zai)(zai)(zai)(zai)控制在(zai)(zai)(zai)(zai)中(zhong)的(de)能力和(he)準確度，還(huan)關系(xi)到企業在(zai)(zai)(zai)(zai)行業中(zhong)的(de)競爭。

       對電磁干擾的(de)設(she)計我們主(zhu)要從硬(ying)件(jian)和軟件(jian)方面(mian)進行設(she)計處(chu)理(li)(li)，下(xia)面(mian)就是從單片機的(de)PCB設(she)計到軟件(jian)處(chu)理(li)(li)方面(mian)來(lai)介紹對電磁兼容(rong)性的(de)處(chu)理(li)(li)。

一、影響EMC的因數

1.電壓

       電源(yuan)電壓(ya)越高，意味著電壓(ya)振幅越大，發射就更多，而(er)低電源(yuan)電壓(ya)影(ying)響敏(min)感度。

2.頻率

       高頻(pin)產生更(geng)多的(de)發射(she)，周(zhou)期(qi)性信(xin)號產生更(geng)多的(de)發射(she)。在高頻(pin)單片(pian)機系統中(zhong)，當(dang)器件開(kai)關時產生電流尖峰信(xin)號;在模(mo)擬系統中(zhong)，當(dang)負載電流變化(hua)時產生電流尖峰信(xin)號。

3.接地

       在所(suo)有EMC題目中(zhong)，主(zhu)要題目是不適(shi)當的接(jie)(jie)(jie)地引起的。有三種信號接(jie)(jie)(jie)地方法：單(dan)點(dian)(dian)、多點(dian)(dian)和(he)混合(he)。在頻(pin)率低(di)于1MHz時，可采用(yong)單(dan)點(dian)(dian)接(jie)(jie)(jie)地方法，但不適(shi)宜(yi)高(gao)頻(pin);在高(gao)頻(pin)應用(yong)中(zhong)，最好采用(yong)多點(dian)(dian)接(jie)(jie)(jie)地。混合(he)接(jie)(jie)(jie)地是低(di)頻(pin)用(yong)單(dan)點(dian)(dian)接(jie)(jie)(jie)地，而(er)高(gao)頻(pin)用(yong)多點(dian)(dian)接(jie)(jie)(jie)地的方法。地線布局(ju)是關(guan)鍵(jian)，高(gao)頻(pin)數字電(dian)(dian)路(lu)和(he)低(di)電(dian)(dian)平模擬電(dian)(dian)路(lu)的接(jie)(jie)(jie)地電(dian)(dian)路(lu)盡不能混合(he)。

4.PCB設計

        適當的印刷電(dian)路板（PCB）布線對(dui)防止EMI是至關重(zhong)要的。

5.電源往耦

        當器件(jian)開關時，在(zai)電源線上會(hui)產生(sheng)瞬態電流(liu)(liu)，必(bi)須(xu)衰(shuai)減和(he)(he)濾掉這(zhe)些瞬態電流(liu)(liu)。來自高(gao)(gao)di/dt源的(de)(de)瞬態電流(liu)(liu)導致地和(he)(he)線跡“發射”電壓，高(gao)(gao)di/dt產生(sheng)大范圍的(de)(de)高(gao)(gao)頻電流(liu)(liu)，激勵部件(jian)和(he)(he)線纜輻射。流(liu)(liu)經導線的(de)(de)電流(liu)(liu)變化和(he)(he)電感會(hui)導致壓降，減小電感或電流(liu)(liu)隨時間(jian)的(de)(de)變化可使該壓降最小。

二、對干擾措施的硬件處理方法

1.印刷線路板（PCB）的電磁兼容性設計

       PCB是(shi)單片(pian)(pian)機(ji)系統(tong)(tong)中電(dian)(dian)路(lu)元(yuan)件(jian)和器(qi)件(jian)的(de)(de)(de)(de)支撐(cheng)件(jian)，它提(ti)供電(dian)(dian)路(lu)元(yuan)件(jian)和器(qi)件(jian)之間(jian)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)氣連(lian)接(jie)。隨著(zhu)電(dian)(dian)子(zi)技術的(de)(de)(de)(de)飛速發展，PCB的(de)(de)(de)(de)密度(du)越來越高。PCB設(she)(she)(she)(she)計(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)好壞對單片(pian)(pian)機(ji)系統(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)電(dian)(dian)磁兼容性影(ying)響很大，實踐證實，即使電(dian)(dian)路(lu)原理(li)圖設(she)(she)(she)(she)計(ji)(ji)正確，印(yin)刷電(dian)(dian)路(lu)板設(she)(she)(she)(she)計(ji)(ji)不當(dang)，也會對單片(pian)(pian)機(ji)系統(tong)(tong)的(de)(de)(de)(de)可靠性產生不利影(ying)響。例如，假(jia)如印(yin)刷電(dian)(dian)路(lu)板的(de)(de)(de)(de)兩(liang)條細平行線(xian)靠的(de)(de)(de)(de)很近，會形成信號波形的(de)(de)(de)(de)延(yan)遲，在(zai)傳(chuan)輸線(xian)的(de)(de)(de)(de)終端(duan)形成反射(she)噪聲。因此(ci)，在(zai)設(she)(she)(she)(she)計(ji)(ji)印(yin)刷電(dian)(dian)路(lu)板的(de)(de)(de)(de)時候(hou)，應(ying)留意采用正確的(de)(de)(de)(de)方法，遵守PCB設(she)(she)(she)(she)計(ji)(ji)的(de)(de)(de)(de)一般(ban)原則，并應(ying)符合(he)抗干擾的(de)(de)(de)(de)設(she)(she)(she)(she)計(ji)(ji)要求。要使電(dian)(dian)子(zi)電(dian)(dian)路(lu)獲(huo)得(de)最佳性能，元(yuan)器(qi)件(jian)的(de)(de)(de)(de)布局及導線(xian)的(de)(de)(de)(de)布設(she)(she)(she)(she)是(shi)很重要的(de)(de)(de)(de)。

2.輸入/輸出的電磁兼容性設計

       在單(dan)片(pian)機系統中輸進/輸出也是干擾(rao)(rao)源的(de)(de)傳導線，和接收(shou)射頻干擾(rao)(rao)信號的(de)(de)拾檢源，我們設計時一(yi)般(ban)要采取有效(xiao)的(de)(de)措施：

①采用必(bi)要(yao)的(de)共模(mo)/差模(mo)抑制電路，同時也(ye)要(yao)采取一定(ding)的(de)濾波和防電磁屏蔽措(cuo)施以減小干擾(rao)的(de)進(jin)進(jin)。

②在條件許可的(de)(de)情況下盡可能采取各種隔離措施（如光電(dian)隔離或者磁(ci)電(dian)隔離），從而阻斷干擾的(de)(de)傳播。

3.單片機復位電路的設計

       在(zai)的(de)單(dan)片機系統(tong)(tong)(tong)中，看門狗系統(tong)(tong)(tong)對整個單(dan)片機的(de)運行起著特別重要的(de)作用，由于(yu)所有(you)的(de)干(gan)擾源不可能全部(bu)被隔離或往(wang)除，一旦進進CPU干(gan)擾程序(xu)的(de)正常(chang)運行，那么復(fu)位系統(tong)(tong)(tong)結合軟件(jian)處理(li)措施就成了(le)一道有(you)效的(de)糾錯防御的(de)屏(ping)障了(le)。常(chang)用的(de)復(fu)位系統(tong)(tong)(tong)有(you)以(yi)下兩種：

①外部復(fu)位系(xi)統(tong)(tong)。外部“看門(men)狗(gou)”電(dian)路可(ke)以(yi)自己(ji)設計也可(ke)以(yi)用專(zhuan)門(men)的(de)“看門(men)狗(gou)”芯(xin)片(pian)來搭建。然而(er)，他(ta)們各(ge)有(you)優缺點(dian)，大部分專(zhuan)用“看門(men)狗(gou)”芯(xin)片(pian)對低(di)頻“喂(wei)(wei)(wei)狗(gou)”信(xin)號(hao)(hao)不(bu)能(neng)響應，而(er)高頻“喂(wei)(wei)(wei)狗(gou)”信(xin)號(hao)(hao)都能(neng)響應，使其在(zai)低(di)頻“喂(wei)(wei)(wei)狗(gou)”信(xin)號(hao)(hao)下產生復(fu)位動作(zuo)而(er)在(zai)高頻的(de)“喂(wei)(wei)(wei)狗(gou)”信(xin)號(hao)(hao)下不(bu)產生復(fu)位動作(zuo)，這樣，假如程(cheng)序系(xi)統(tong)(tong)陷進一(yi)個(ge)死(si)循(xun)環，而(er)該循(xun)環中恰巧有(you)著“喂(wei)(wei)(wei)狗(gou)”信(xin)號(hao)(hao)的(de)話，那么(me)該復(fu)位電(dian)路就無法實(shi)現它的(de)應有(you)的(de)功(gong)能(neng)了。然而(er)，我們自己(ji)可(ke)以(yi)設計一(yi)個(ge)具(ju)有(you)帶(dai)通的(de)“喂(wei)(wei)(wei)狗(gou)”電(dian)路和其他(ta)復(fu)位電(dian)路構成的(de)系(xi)統(tong)(tong)就是一(yi)個(ge)很有(you)效外部監(jian)控系(xi)統(tong)(tong)了。

②現在(zai)越來(lai)越多(duo)的單(dan)片機都帶(dai)有(you)自己的片上(shang)復(fu)(fu)位系統，這(zhe)(zhe)樣用(yong)戶就(jiu)可以很方便(bian)的使(shi)用(yong)其內(nei)部的復(fu)(fu)位定時器了，但是，有(you)一(yi)(yi)些型(xing)號的單(dan)片機它的復(fu)(fu)位指令(ling)太過于(yu)簡單(dan)，這(zhe)(zhe)樣也(ye)會存在(zai)象上(shang)述死(si)循環(huan)那樣的“喂狗(gou)”指令(ling)，使(shi)其失往監控(kong)作用(yong)。有(you)一(yi)(yi)些單(dan)片機的片上(shang)復(fu)(fu)位指令(ling)就(jiu)做的比較(jiao)好，一(yi)(yi)般(ban)他們把(ba)“喂狗(gou)”信號做成(cheng)固定格式的多(duo)條指令(ling)依順序來(lai)執(zhi)行，假(jia)如(ru)有(you)一(yi)(yi)定錯誤則該“喂狗(gou)”操(cao)縱無效(xiao)，這(zhe)(zhe)樣就(jiu)大(da)大(da)進步(bu)了復(fu)(fu)位電路的可靠性。

4.振蕩器

       大(da)部分的(de)(de)(de)單片機都有一個耦(ou)合于外(wai)(wai)(wai)部晶(jing)體(ti)或(huo)陶瓷諧(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)器(qi)的(de)(de)(de)振(zhen)(zhen)(zhen)蕩器(qi)電路。在PCB上，要求外(wai)(wai)(wai)接是電容、晶(jing)體(ti)或(huo)陶瓷諧(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)器(qi)的(de)(de)(de)引線越短越好(hao)。RC振(zhen)(zhen)(zhen)蕩器(qi)對干(gan)擾信號(hao)有潛伏的(de)(de)(de)敏(min)感性，它能產生(sheng)很短的(de)(de)(de)時鐘周期(qi)，因而最(zui)好(hao)選(xuan)晶(jing)體(ti)或(huo)陶瓷諧(xie)振(zhen)(zhen)(zhen)器(qi)。另(ling)外(wai)(wai)(wai)，石英晶(jing)體(ti)的(de)(de)(de)外(wai)(wai)(wai)殼(ke)要接地(di)。

5.防雷擊措施

       室外使用的(de)(de)(de)單(dan)片機系(xi)統或從室外排擠引進室內的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)線、信號(hao)線，要考(kao)慮系(xi)統的(de)(de)(de)防(fang)雷擊題目。常用的(de)(de)(de)防(fang)雷擊器(qi)件有(you)：氣體放(fang)電(dian)(dian)(dian)管、TVS（Transient Voltage Suppression）等。氣體放(fang)電(dian)(dian)(dian)管是當(dang)電(dian)(dian)(dian)源(yuan)的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)壓大(da)于(yu)某一數值(zhi)時(shi)，通常為數十V或數百V，氣體擊穿放(fang)電(dian)(dian)(dian)，將電(dian)(dian)(dian)源(yuan)線上強(qiang)沖擊脈沖導(dao)進大(da)地。TVS可(ke)以看成兩個(ge)并(bing)聯(lian)且方向相反的(de)(de)(de)齊(qi)納(na)二極(ji)管，當(dang)兩端電(dian)(dian)(dian)壓高于(yu)某一值(zhi)時(shi)導(dao)通。其特點是可(ke)以瞬態通過數百乃(nai)上千(qian)A的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)流。

三、對干擾措施的軟件處理方法

       電(dian)磁干(gan)擾(rao)源所(suo)產(chan)生(sheng)的(de)(de)(de)(de)干(gan)擾(rao)信號在(zai)一(yi)些(xie)(xie)特(te)定的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia)（比如在(zai)一(yi)些(xie)(xie)電(dian)磁環(huan)境(jing)比較惡劣的(de)(de)(de)(de)情況下(xia)(xia)）是(shi)無法完全消除的(de)(de)(de)(de)，終極將(jiang)會進進CPU處理(li)的(de)(de)(de)(de)的(de)(de)(de)(de)核心單元，這(zhe)樣在(zai)一(yi)些(xie)(xie)大規模集成電(dian)路經常會受到(dao)干(gan)擾(rao)，導(dao)致不能正(zheng)常工作(zuo)或(huo)在(zai)錯誤狀態下(xia)(xia)工作(zuo)。特(te)別是(shi)像(xiang)RAM這(zhe)種利用雙穩(wen)態進行存儲的(de)(de)(de)(de)器(qi)件(jian)(jian)，往(wang)往(wang)會在(zai)強(qiang)干(gan)擾(rao)下(xia)(xia)發生(sheng)翻轉，使原來存儲的(de)(de)(de)(de)“0”變為(wei)“1”，或(huo)者(zhe)“1”變為(wei)“0”;一(yi)些(xie)(xie)串行傳輸的(de)(de)(de)(de)時序及數據會因干(gan)擾(rao)而發生(sheng)改(gai)變;更(geng)嚴重的(de)(de)(de)(de)會破壞一(yi)些(xie)(xie)重要(yao)的(de)(de)(de)(de)數據參數等(deng);造成的(de)(de)(de)(de)后(hou)果往(wang)往(wang)是(shi)很嚴重的(de)(de)(de)(de)。在(zai)這(zhe)種情況下(xia)(xia)軟件(jian)(jian)設計的(de)(de)(de)(de)好壞直接影響到(dao)整個系統的(de)(de)(de)(de)抗干(gan)擾(rao)能力的(de)(de)(de)(de)高低(di)。

1. 程序會由于電磁干擾大致會一下幾種情況：

①程序跑飛。

這種情況是最常見的干(gan)擾結(jie)果，一般來說有一個好的復位(wei)系統或(huo)軟件幀測(ce)系統即可(ke)，對(dui)整個運(yun)行(xing)系統的不(bu)會(hui)產生(sheng)太大的影響。

②死(si)循環或(huo)不正常(chang)程序代(dai)碼運行(xing)。

當(dang)然這種死循環(huan)和不正常程(cheng)序(xu)代(dai)(dai)碼(ma)并(bing)非設計職員有(you)意寫(xie)進的(de)(de)，我們知道程(cheng)序(xu)的(de)(de)指令是(shi)由字(zi)節組成的(de)(de)，有(you)的(de)(de)是(shi)單字(zi)節指令而(er)有(you)的(de)(de)是(shi)多字(zi)節指令，當(dang)干擾產生后使得 PC指針發生變化，從而(er)使原來(lai)的(de)(de)程(cheng)序(xu)代(dai)(dai)碼(ma)發生了重組產生了不可(ke)猜(cai)測(ce)的(de)(de)可(ke)執行的(de)(de)程(cheng)序(xu)代(dai)(dai)碼(ma)，那么，這種錯誤(wu)是(shi)致(zhi)命的(de)(de)，它會有(you)可(ke)能會往修(xiu)改重要的(de)(de)數據參數，有(you)可(ke)能產生不可(ke)猜(cai)測(ce)的(de)(de)控制輸(shu)出等一系列錯誤(wu)狀態。

2.對重要參數儲存的措施

       一般情況下，我們可以(yi)采用(yong)錯(cuo)(cuo)(cuo)誤檢測與糾正來(lai)有效地(di)減少或(huo)避免這(zhe)種情況的(de)(de)出現(xian)(xian)。根據(ju)(ju)(ju)(ju)檢錯(cuo)(cuo)(cuo)、糾錯(cuo)(cuo)(cuo)的(de)(de)原(yuan)理，主要思(si)想(xiang)是在數據(ju)(ju)(ju)(ju)寫進(jin)時，根據(ju)(ju)(ju)(ju)寫進(jin)的(de)(de)數據(ju)(ju)(ju)(ju)天生一定位數的(de)(de)校驗碼(ma)，與相應的(de)(de)數據(ju)(ju)(ju)(ju)一起保存起來(lai);當讀出時，同時也(ye)將校驗碼(ma)讀出，進(jin)行判決(jue)。假(jia)如出現(xian)(xian)一位錯(cuo)(cuo)(cuo)誤則(ze)自(zi)動糾正，將正確的(de)(de)數據(ju)(ju)(ju)(ju)送出，并(bing)同時將改正以(yi)后的(de)(de)數據(ju)(ju)(ju)(ju)回(hui)寫覆蓋(gai)原(yuan)來(lai)錯(cuo)(cuo)(cuo)誤的(de)(de)數據(ju)(ju)(ju)(ju);假(jia)如出現(xian)(xian)兩(liang)位錯(cuo)(cuo)(cuo)誤則(ze)產生中斷報告，通(tong)知CPU進(jin)行異常處(chu)理。所有這(zhe)一切動作(zuo)都是靠軟件設(she)計自(zi)動完成(cheng)的(de)(de)，具有實時性(xing)和自(zi)動完成(cheng)的(de)(de)特點。通(tong)過這(zhe)樣的(de)(de)設(she)計，能大(da)大(da)進(jin)步系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)抗干(gan)擾(rao)能力，從而進(jin)步系(xi)統(tong)(tong)的(de)(de)可靠性(xing)。

檢錯與糾錯原理：

       首先(xian)來看看檢錯和糾錯的(de)基本原理。進(jin)行差錯控(kong)制的(de)基本思想是在(zai)信息碼(ma)組中以一定規則加進(jin)不(bu)同方式的(de)冗(rong)余碼(ma)，以便(bian)在(zai)信息讀(du)出的(de)時候(hou)依靠多余的(de)監視碼(ma)或校碼(ma)碼(ma)來發(fa)現或自動糾正錯誤。

       針(zhen)對誤碼發生的特點(dian)，即(ji)錯(cuo)(cuo)誤發生的隨機性(xing)和小概(gai)率性(xing)，它幾乎(hu)總是(shi)隨機地影(ying)響某(mou)個字(zi)節中的某(mou)一位(wei)（bit），因此，假如能夠設計(ji)自動(dong)糾(jiu)正一位(wei)錯(cuo)(cuo)誤，而檢查兩位(wei)錯(cuo)(cuo)誤的編碼方(fang)式。就可以(yi)大大進步(bu)系統的可靠(kao)性(xing)。

3.對RAM和FLASH（ROM）的檢測

       在編制程(cheng)序(xu)時(shi)我們最好是寫(xie)進(jin)一些檢測(ce)程(cheng)序(xu)來測(ce)試(shi)RAM和(he)FLASH（ROM）的(de)(de)(de)數據(ju)代碼，看有(you)無發(fa)生錯誤(wu)，一旦發(fa)生要立即糾(jiu)正，糾(jiu)正不了的(de)(de)(de)要及時(shi)給出錯誤(wu)指示，以便用戶往處理。另外，在編制程(cheng)序(xu)時(shi)加進(jin)程(cheng)序(xu)冗余是不可缺少的(de)(de)(de)。在一定的(de)(de)(de)地方加進(jin)三(san)條(tiao)或三(san)條(tiao)以上NOP指令對程(cheng)序(xu)的(de)(de)(de)重組有(you)著很(hen)有(you)效(xiao)防(fang)止作用。同時(shi)，在程(cheng)序(xu)的(de)(de)(de)運行狀態(tai)中(zhong)要引進(jin)標志(zhi)數據(ju)和(he)檢測(ce)狀態(tai)，從(cong)而及時(shi)發(fa)現和(he)糾(jiu)正錯誤(wu)產生。