嵌入式

在一种无法穿入的灌封材料中有一个T型电阻网络，想直接测量其中一个电阻的阻值，又无法接触中心节点，其它两个电阻的存在也阻碍了这个任务的完成。本设计实例以实际电路为例讲解了如何解决这一电阻测量问题。

假设在一种无法穿入的灌封材料中有一个T型电阻网络，你想直接测量其中一个电阻的阻值。由于无法接触中心节点，其它两个电阻的存在似乎使得这个任务不可能完成，但事实上完全可以。

<center><img src="http://mouser.eetrend.com/files/2017-10/wen_zhang_/100008289-27623-r1.p…; alt=“” width="600"></center><center><i>图1：嵌入式电阻测量问题。</i></center>

<strong>单片机的特点：</strong>

(1)受集成度限制，片内存储器容量较小，一般内ROM：8KB以下；
(2)内RAM：256KB以内。
(3)可靠性高
(4)易扩展
(5)控制功能强
(6)易于开发

<strong>ARM的特点：</strong>

(1) 自带廉价的程序存储器(FLASH)和非易失的数据存储器(EEPROM)。这些存储器可多次电擦写，使程序开发实验更加方便，工作更可靠。

(2) 高速度，低功耗。在和M51单片机外接相同晶振条件下，AVR单片机的工作速度是M51单片机的30-40倍；并且增加了休眠功能及CMOS技术，使其功耗远低于M51单片机。

(3) 工业级产品。具有大电流输出可直接驱动SSR和继电器，有看门狗定时器，防止程序走飞，从而提高了产品的抗干扰能力。

(4) 超功能精简指令，具有32个通用工作寄存器，相当于M51单片机中32个累加器！从而克服了单一累加器工作的瓶颈效应。

(5) 程序下载方便。AVR单片机即可并行下载也可串行下载，无需昂贵的编程器。此外，还可以在线下载！也就是说可以直接在电路板上进行程序修改和烧录。

IEEE 1149.1边界扫描测试标准(通常称为JTAG、1149.1或“dot 1”)是一种用来进行复杂IC与电路板上的特性测试的工业标准方法，大多数复杂电子系统都以这种或那种方式用到了IEEE1149.1(JTAG)标准。为了更好地理解这种方法，本文将探讨在不同年代的系统开发与设计中是如何使用JTAG的。

大多数复杂电子系统都以这种或那种方式用到了IEEE1149.1(JTAG)标准。如果系统采用的是复杂FPGA或CPLD，那么几乎可以肯定这些硬件是通过JTAG端口设置的。如果系统利用仿真工具来调试硬件或软件，那么仿真工具也很可能是通过JTAG端口与微处理器对话。而且，如果系统中采用了球栅阵列(BGA)封装的IC，那么JTAG也是测试BGA器件与底层印制电路板之间连接的最有效方法。

支持EEE 1149.1边界扫描测试标准的IC与电路板都具备一个支持JTAG测试的4线串行总线(第5条线为可选的复位线)TDI(测试数据输入)、TDO(测试数据输出)、TMS(测试模式选择)与TCK(测试时钟)。该总线主要支持对焊点、电路板过孔、短路和开路等连接进行结构测试。此外，许多CPLD和 FPGA制造商也将JTAG作为其器件在系统编程与配置的标准方法。JTAG不但支持结构(互连)测试，如今还是一种用于在系统级实现配置、编程以及混合信号测试的标准方法。

作者：Michael DeLuca

在设计嵌入式视觉系统中，仔细匹配图像传感器与应用的特定需求是至关重要。首先，似乎有尽可能最高的分辨率和帧率总是最好的，以最大化吞吐量和数据的准确性。但在许多情况下，提供超出真正需要的分辨率或帧速率只会增加在数据管理、内存和处理器要求、大量存储、功耗和物料单(BOM)成本方面额外的开销。举个例子，使用一台每秒能捕获100帧的摄像机在每秒运行20个对象的检测行可能没有什么优势。或如果需要100万像素分辨率以准确确定在装配线上瓶子的液位，捕获200万像素的图像只提供多余的细节。

简言之，对于嵌入式视觉应用没有一体通用的摄像机。

在设计用于这个市场的摄像机中，这意味着需要一系列具有不同的分辨率、帧速率和性能规格的摄像机以满足这些广泛应用的需要。可选择的规格越多，如像素密度、帧速率、彩色与黑白色等，提供最佳组合用于任何特定应用的机会越大。

显然，对摄像机供应商来说设计一系列的摄像机，每一个设计都从头开始，这样很低效。尽可能多的标准化和重用摄像机平台--光学、外壳、连接、电源等更为高效。只改变图像传感器和其他几个关键元件，以实现规格上所需的变化。要高效地做到这一点，需要享有共同特点的单个系列的图像传感器，以简化和标准化摄像机设计。

作者：Silicon Labs公司 Brian Lampkin

<strong>通用 8位 MCU </strong>

基于微控制器（MCU）的嵌入式设计减少物料清单（BOM）成本和尺寸是首要的设计考 虑之一。在带有开关转换器的 8 位 MCU 设计中实现这些设计目标的途径之一是采用高频 时钟输出驱动这些开关转换器，而不是采用传统的低频脉宽调制（PWM）输出。这种技 术可以减少开关转换器中电感器容量大小，从而降低 BOM成本和电路板空间需求。

<strong>背景</strong>

开关转换器通常在嵌入式系统中被用于有效提升或者降低电压。这些转换器使用电感器来 存储和传递能量到系统中的负载。电感器周期性接通以便把电能换边成电感器的能量。当 电源被关断时，电感器的能量被释放到负载。这些转换器通常由 PWM 信号来控制接通和 断开，并且这一信号特性能够影响转换器的输出特性。

嵌入式系统的安全性往往最后才会被考虑到。工程师们在设计产品时往往以迅速上市为目标，而将安全性问题留待将来的版本升级时再行解决。这也并非不合逻辑，因为高级别的安全性会增加产品的成本，并延迟上市时间。

然而，许多系统一开始时就需要高级别的安全性。有些情况下，安全要求出自政府或某些贸易组织。例如，Visa®和MasterCard®信用卡公司制订的PCI要求，对于销售点终端或PIN键盘的安全性要求提供了详细说明。在其他一些情况下，安全性设计被用来保护企业营收。安全应用能够阻止逆向工程设计，防止产品被仿制，或者提供真正的篡改侦测功能。

<span class="download"><a href="http://mouser.eetrend.com/files/2017-06/wen_zhang_/100006778-21533-mer0…;

<strong>1. 总线基础</strong>

总线（Bus）是计算机各种功能部件之间传送信息的公共通信干线，它是由导线组成的传输线束，按照计算机所传输的信息种类，计算机的总线可以划分为数据总线、地址总线和控制总线，分别用来传输数据、数据地址和控制信号。总线是一种内部结构，它是CPU、内存、输入、输出设备传递信息的公用通道，主机的各个部件通过总线相连接，外部设备通过相应的接口电路再与总线相连接，从而形成了计算机硬件系统。在计算机系统中，各个部件之间传送信息的公共通路叫总线，微型计算机是以总线结构来连接各个功能部件的

<strong>2. 总线的工作原理</strong>

当总线空闲（其他器件都以高阻态形式连接在总线上）且一个器件要与目的器件通信时，发起通信的器件驱动总线，发出地址和数据。其他以高阻态形式连接在总线上的器件如果收到（或能够收到）与自己相符的地址信息后，即接收总线上的数据。发送器件完成通信，将总线让出（输出变为高阻态）。

<strong>3. 总线的分类</strong>

<strong>A. 按功能和规范分。</strong>

一个嵌入式应用软件都会在某些时候访问最底层的固件和进行一些硬件控制。驱动的设计和实施是确保一个系统能够满足其实时性要求的关键。以下5个窍门是每一个开发者在设计驱动程序时应该考虑的，跟随我看看这些设计方法。

<strong>1.使用设计模式</strong>
设计模式是一个用来处理那些在软件中会重复出现的问题的解决方案。开发人员可以选择浪费宝贵的时间和预算从无到有地重新发明一个解决方案，也可以从他的解决方案工具箱中选择一个最适合解决这个问题的方案。在微处理器出现之初，底层驱动已经很成熟了，那么，为什么不利用现有的成熟的解决方案呢?

驱动程序设计模式大致分属以下4个类别：Bit bang、轮询、中断驱动和直接存储器访问(DMA)。

<strong>Bit bang模式：</strong>
当微控制器没有内外设去执行功能的时候，或者当所有的内外设都已经被使用了，而此时又有一个新的请求，那么开发者就应该选择Bit bang设计模式。Bit bang模式的解决方案很有效率，但通常需要大量的软件开销来确保其实施的能力。Bit bang模式可以让开发者手动完成通信协议或外部行为。

嵌入式设计是个庞大的工程，今天就说说硬件电路设计方面的几个注意事项，首先，咱们了解下嵌入式的硬件构架。

我们知道，CPU是这个系统的灵魂，所有的外围配置都与其相关联，这也突出了嵌入式设计的一个特点硬件可剪裁。在做嵌入式硬件设计中，以下几点需要关注。

第一、电源确定
电源对于嵌入式系统中的作用可以看做是空气对人体的作用，甚至更重要：人呼吸的空气中有氧气、二氧化碳和氮气等但是含量稳定，这就相当于电源系统中各种杂波，我们希望得到纯净和稳定符合要求的电源，但由于各种因素制约，只是我们的梦想。这个要关注两个方面：

a、电压
嵌入式系统需要各种量级的电源比如常见的5v、3.3v、1.8v等，为尽量减小电源的纹波，在嵌入式系统中使用LDO器件。如果采用DCDC不仅个头大，其纹波也是一个很头疼的问题。

b、电流
嵌入式系统的正常运行不但需要稳定足够的电源，还要有足够的电流，因此在选择电源器件的时候需要考虑其负载，我设计时一般留有30%的余量。

如果是多层板，电源部分在layout的时候需电源分割，这时需要注意分割路径，尽量将一定量的电源放置在一起。如果是双面板，则走线宽度需要注意，在板子允许的情况下尽量加宽。合适的退耦电容尽量靠近电源管脚。

就像很遥远年代的人们思想还很保守，固守着自己一方净土独享着一份安逸。总认为天圆地方一直在平淡而充实的生活，又好似红楼梦中的刘姥姥走进大观园看得眼花缭乱。对于75年以前人传统观念还比较浓重，对于那个年代的人来讲所受到教育和现在应该说是不一样的。对于那个时代物资相对比较匮乏，科技相对有些落后没有现在所谓的大数据、云计算、互联网和移动互联网。

　　简述开发更高可靠性的嵌入式系统技巧

　　从规范完善的开发周期到严格执行和系统检查，开发高可靠性嵌入式系统的技术有许多种。本文介绍了7个易操作且可以长久使用的技巧，它们对于确保系统更加可靠地运行并捕获异常行为大有帮助。

　　技巧1——用已知值填充ROM

　　软件开发人员往往都是非常乐观的一群人，只要让他们的代码忠实地长时间地运行就可以了，仅此而已。微控制器跳出应用程序空间并在非预想的代码空间中执行这种情况似乎是相当少有的。然而，这种情况发生的机会并不比缓存溢出或错误指针失去引用少。它确实会发生！发生这种情况后的系统行为将是不确定的，因为默认情况下内存空间都是0xFF，或者由于内存区通常没有写过，其中的值可能只有上帝才知道。