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使用微控制器时,是否认为必须使用硬件,例如入门套件等进行调试?我们将为您提供更好的解决方案。您可使用瑞萨的集成开发环境“e²studio”在PC上简单进行开发。
<strong>支持物联网的微控制器</strong>
至今,让我们谈一下微控制器的介绍与嵌入式编程。微控制器在诸多领域的程序处理控制中发挥着作用,如消费类电子,汽车和工业设备。从控制设备的核心到触摸屏用户接面和LCD显示等功能时,都在利用微控制器在后台操作。
布线是PCB设计过程中技巧最细、限定最高的,即使布了十几年布线的工程师也往往觉得自己不会布线,因为看到了形形色色的问题,知道了这根线布了出去就会导致什么恶果,所以,就变的不知道怎么布了。但是高手还是有的,他们有着很理性的知识,同时又带着一些自我创作的情感去布线,布出来的线就颇为美观有艺术感。
<strong>下面是一些好的布线技巧和要领:</strong>
本连载讲解作为嵌入式系统开发技术人员所必需具备的单片机的基础知识。本期为最后一期,将为大家介绍在单片机控制系统中不可缺少的 处理方式--“中断”的基础知识。
<strong>“中断”与“轮询”</strong>
本期是单片机入门连载的最后一期。第1期我们学习了“单片机的基本构成”,第2期学习了“单片机的外围功能电路”,第3期学习了“单片机的编程语言和开发环境”,第4期学习了“单片机的外部外围功能电路控制”的基础知识。本期我们将说明在单片机编程过程中一定会遇到的、也是单片机控制中不可缺少的一种处理方式---“中断”。
<strong>1.学习之初存在众多困惑很正常</strong>
学习电子技术过程中,特别是初级阶段会出现许多困惑,这是非常正常的,像“总是记不住”、“有没有快速学习的方法”等,但是当我们不能正确对待和处理好这些学习初期的困惑时就会影响正常的学习,怀疑自己的学习效果,干扰学习的进程,严重时甚至学习会半途而废。
重要提示
如果在早期将这些困惑“灭掉”,就可以赢得更多的时间和宝贵精力,大大提高学习的“性价比”。在这个信息海量的时代,快速学习、少走弯路显得尤为重要。
学习电子技术过程中的误区主要是方法上的和理解上的,通过一段时间的学习、体会和实践会得到改善的。
<strong>2.学好电子技术之心理准备</strong>
本连载讲解作为嵌入式系统开发技术人员所必需具备的单片机的基础知识。
在《单片机入门(1)~(3)》中,我们一起学习了单片机的硬件和编程语言以及开发环境等。
本期让我们一起来学习单片机的外围功能电路控制的基础知识吧。
<strong>(SFR) Special Function Registers</strong>
单片机中有象箱子功能一样的地方,我们称为寄存器,用来暂存数据。寄存器的种类有程序计数器、通用寄存器、以及SFR(特殊功能寄存器)等。
记得在刚学习差分线(对)的时候,总是对一些概念把握不准,很多概念都会混淆,比如差分(很多人还会误解成差模)、共模、奇模与偶模,以及由此延伸出的差分阻抗、共模阻抗、奇模阻抗与偶模阻抗,光是这些概念,就很容易让初学者望而却步,刚觉得好像摸着点了门道,但越往下看越觉得摸不着头脑,概念太多太容易混乱,这就是初学者的痛苦。好吧,要想完全理解,没有个两三遍回炉是很难入信号完整性之门的,除非过目不忘哈。
当然我没有过目不忘的本事,所以就只能把书老老实实的看了一遍又一遍,然后才有了一些学习的笔记,记录了对这些概念的个人理解。
本连载讲解作为嵌入式系统开发技术人员所必需具备的基础知识。这些基础知识是硬件和软件技术人员都应该掌握的共通技术知识。
在“单片机入门(1)”和“单片机入门(2)”中,我们学习了单片机硬件方面的知识。本期我们将学习开发环境和编程语言吧。
<strong>CPU懂的机器语言</strong>
在一块PCBA中,我们所看到的器件最多的一定是电阻。如果说芯片是电路的大脑,那么电阻便是连接各肢体的神经元。在高速电路设计中电阻的应用主要有六点。
<strong>1、限流作用</strong>
在高速电路中同时存在很多TTL芯片、MOSFET芯片、IGBT芯片、那么芯片之间驱动兼容便尤为重要。当MOSFET电平驱动TTL芯片时,便需要加限流电阻。而相反则需要增加电源以增加驱动电流(设计到电平转换电路)。
<strong>“动力”―电源电路</strong>
上期我们学习了单片机的基本构成和工作原理。想必大家对单片机的工作原理已经有了大致的了解。这次我们将举例说明单片机工作所必须的硬件电路(外围功能电路)。
我们将以瑞萨电子的新一代产品,通用型单片机“RL78族(RL78/G14)”为例进行说明。
与迄今为止所学的各种电路相同,单片机的工作也需要电源。因此,单片机的外部都连接有象电池等电源部分。
请看图1,是“RL78族(RL78/G14)”的引脚配置,该产品有64个引脚。电源有2个引脚是13/14号(VSS/EVSS0)和15/16号 (VDD/EVDD0),
我们现今使用的网络接口均为以太网接口,目前大部分处理器都支持以太网口。目前以太网按照速率主要包括10M、10/100M、1000M三种接口,10M应用已经很少,基本为10/100M所代替。目前我司产品的以太网接口类型主要采用双绞线的RJ45接口,且基本应用于工控领域,因工控领域的特殊性,所以我们对以太网的器件选型以及PCB设计相当考究。从硬件的角度看,以太网接口电路主要由MAC(Media Access Controlleroler)控制和物理层接口(Physical Layer,PHY)两大部分构成。大部分处理器内部包含了以太网MAC控制,但并不提供物理层接口,故需外接一片物理芯片以提供以太网的接入通道。面对如此复杂的接口电路,相信各位硬件工程师们都想知道该硬件电路如何在PCB上实现。
本连载讲解作为嵌入式系统开发技术人员所必需具备的基础知识。这些基础知识是硬件和软件技术人员都应该掌握的共通技术知识。
有了电子电路和数字电路的基础知识,就可以开始学习嵌入式系统的核心元件-单片机。从本期开始我们将为大家介绍单片机的基础知识。
在单片机入门系列讲座中,首先学习单片机的基本构成和工作原理、以及外围功能电路,然后,挑战一个实际单片机的运行。
<strong>单片机是控制电子产品的大脑</strong>
现如今,我们生活中的许多电器都使用了单片机。例如:手机、电视机、冰箱、洗衣机、以及按下开关,LED就闪烁的儿童玩具。那么,单片机在这些电器中究竟做了些什么呢?
本期是数字电路入门3,我们将讲解「时序电路」,及其核心部件触发器的工作原理。
<strong>什么是时序电路?</strong>
上期学过的「组合电路」是根据当前输入信号的组合来决定输出电平的电路。换言之,就是现在的输出不会被过去的输入所左右,也可以说成是,过去的输入状态对现在的输出状态没有影响的电路。
这次讲解的「时序电路」和「组合电路」不同。「时序电路」的输出不仅受现在输入状态的影响,还要受过去输入状态的影响。
<strong>什么是数字集成电路IC?</strong>
数字集成电路是指集成了一个或多个门电路的半导体元器件。数字集成电路拥有多个种类,根据用途不同,可分为如下几类。
<strong>微处理器(microcomputer):</strong>
进行各种处理的集成电路
<strong>存储器:</strong>
记录数据的集成电路
<strong>标准逻辑IC:</strong>
通过集成电路的组合实现各类功能的逻辑电路
<strong>专用逻辑IC:</strong>
特定用途集成电路,允许用户设计自己专用的逻辑电路
在电子设计中,项目原理图设计完成编译通过之后,就需要进行PCB的设计。PCB设计首先在确定了板形尺寸,叠层设计,整体的分区构想之后,就需要进行设计的第一步:元件布局。即将各元件摆放在它合适的位置。而布局是一个至关重要的环节。布局结果的优劣直接影响到布线的效果,从而影响到整个设计功能。因此,合理有效的布局是PCB设计成功的第一步。
PCB布局前按照整个功能按模块对电路进行分区。 区域规划时依照功能对模拟部分和数字部分隔离,高频电路与低频电路隔离。分区完成之后考虑每个区域内的关键元件,将区域内其他元件以关键元件为重点放置到合适的位置。当放置元件时,同时考虑子系统电路之间的内部电路走线,特别是时序及振荡电路。为了去除电磁干扰的潜在问题,应系统地检查元件放置与布局,以方便走线,降低电磁干扰,满足功能的前提下尽量做到美观。
从本期开始,我们将连载3期讲解数字电路入门的内容。 本期是第一期,我们将从“数字意味着什么?”开始,讲解数字电路的基本设计方法。
<strong>什么是"模拟"和"数字"</strong>
● 在自然界中,象声音、温度、光等信息是以连续的值进行变化的。这种连续值就称作"模拟"。
● 而在计算机的世界里,信息是以一段一段的离散值表示的。这种离散值就称作"数字"。
● 比方说模拟和数字就相当于实数与整数的关系。实数可以表示直线上的每一个点,就象是模拟,而整数只能表示直线上的特定点,就象是数字。
SMT技术顺应了智能电子产品小型化,轻型化的发展潮流,为实现电子产品的轻、薄、短、小打下了基础。SMT技术在90年代也走向成熟的阶段。但随着电子产品向便携式/小型化、网络化方向的迅速发展,对电子组装技术提出了更高的要求,其中BGA(Ball Grid Array 球栅阵列封装)就是一项已经进入实用化阶段的高密度组装技术。
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上次我们学过了半导体,今天我们来复习一下运算放大器,以及使用了运算放大器的放大器电路和比较器。
<strong>方便多用途的集成电路 — 运算放大器</strong>
运算放大器是一种可以进行数学运算的放大电路。运算放大器不仅可以通过增大或减小模拟输入信号来实 现放大,还可以进行加减法以及微积分等运算。所以,运算放大器是一种用途广泛,又便于使用的集成电路。
上次我们学习了无源元件,今天我们接着来复习一下半导体以及使用了半导体的有源元件-二极管、晶体管、FET。
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我们周遭所使用的所有电子设备均通过电流来控制其运行,而电流的连通则需要电路的支持。
通过在电路上搭载各种元器件,我们可实现由简单到复杂的各种操作。
为了能够更好的理解电路,首先让我们来了解一下构成电路的各个元器件的工作特性。
<strong>电路组成中不可或缺的无源元件</strong>
电阻、电容器、线圈等被称为无源元件,主要用于消耗、储存、释放电力,以实现功率放大、整流等控制操作。
<strong>电阻的工作</strong>
电阻也称为电阻器,可通过阻止电流运行来对电流进行控制,利用电流的改变影响电压,通过电流可产生任意电压。
电阻值的单位为Ω(欧姆),电阻值越大其对电流的阻止能力就越强,因此通过的电流也就越小。
Y电容,是我们开关电源工程师每天都要接触到的一个非常关键的元器件,它对EMI的贡献是相当的大的,但是它是一个较难把控的元器件,原理上并没有那么直观易懂,在EMI传播路径中需要联系到很多的寄生参数才能够去分析。
我们都知道开关电源变压器的原副边都跨接了一个Y电容,很多时候这个Y电容必须要,没了它EMI就过不了。此Y电容的摆放位有多种方法,到底怎么接效果才是最好的?
在做EMI实验时,往往Y电容对共模干扰的高频段影响比较大,所以我们首先要找到开关电源中的高频干扰源。最常见最熟悉的高频干扰源有两个,以反激为例,一是原边的开关MOS,二是副边的整流二极管,如下图