微处理器

微控制器是将微型计算机的主要部分集成在一个芯片上的单芯片微型计算机。微控制器诞生于20世纪70年代中期，经过20多年的发展，其成本越来越低，而性能越来越强大，这使其应用已经无处不在，遍及各个领域。例如电机控制、条码阅读器/扫描器、消费类电子、游戏设备、电话、HVAC、楼宇安全与门禁控制、工业控制与自动化和白色家电（洗衣机、微波炉）等。

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<strong>微控制器的作用</strong>

在工业应用中，微控制器的作用是控制和协调整个设备的动作，通常需要程序计数器（PC）、指令寄存器（IR）、指令译码器（ID）、定时与控制电路，以及脉冲源、中断等共同完成。

<strong><font color="#FF0000">作者：Robert Taylor，德州仪器</font> </strong>

微处理器和专用集成电路（ASIC）需要低电压、大电流电源。这些电源通常对输出电压偏差有非常严格的要求，尤其是对负载瞬态事件。对设计人员而言，测试这些电源可能会面临许多挑战，并且难以确认是否符合特定规格。

本文将解答负载瞬态测试的相关问题，并介绍可在苛刻条件下简化测试的一些方法。

为了正确设计电源，您首先需要了解所有的瞬态参数，以及它们如何应用于测试。常见的瞬态参数包括：

• 负载阶跃的大小（以安培为单位或以满载的百分比表示）
• 瞬态事件中的最小负载（有时为零）
• 负载阶跃的转换速率（通常以安培每微秒为单位）
• 阶跃两极允许的最大电压偏差
• 预计恢复时间

图1举例说明了这些规格通常是如何被定义的。

作者：Tracey Johnson(精密转换器部门应用工程师) 和Michal Brychta(ADI公司工业和仪表仪器部门系统 应用工程师）

当代的现场仪表，也就是众所周知的智能变送器，是基于 微处理器的智能现场仪表，用于监控过程控制变量。随着 一些处理功能从中心控制室分散到工作现场，此类现场设 备的智能化程度日益提高。系统设计人员面临着一种直接 挑战，也就是既要融合额外的智能、功能和诊断能力，同 时又要开发出能够在4-20mA的环路所提供的有限功率范围 内有效运行的系统。本文旨在指出市场中出现的一些主要趋势的重要性，同时探讨如何在整体系统层次以及在智能 变送器设计基本信号链元件的范围内高效地解决这些问 题。由ADI公司开发并向HART通信基金会[1]注册的一个 示例解决方案专门用于此类设计。

降低PWM DAC纹波的方法通常有两种：一种是降低低通滤波器的截止频率，另一种是提高PWM信号的频率。然而，前一种方法会加长上升时间，后一种方法会导致分辨率降低。本设计实例讨论了在不使用上述两种方法的情况下，如何降低PWM DAC的纹波。

我们大多数人都知道PWM DAC(数模转换器)。它们很容易实现，也很便宜，非常适合一些低性能的应用。

实现它们的方法是滤除PWM信号中的高频分量，只留下正比于占空比的低频或直流分量。但是低通滤波器并不能完全滤除PWM频率，因此低频/直流信号中通常都会有一定程度的纹波。

减少PWM DAC纹波的方法一般有两种。一种是降低低通滤波器的截止频率，另一种是提高PWM信号的频率。然而不可避免的是，更低的截止频率会延长上升时间；如果是在给定时钟频率点通过减小计数器尺寸实现的，那么更快的PWM频率会降低分辨率。

下面要讨论的设计实例非常有趣，着重介绍了另外一种降低PWM DAC纹波的方法。

微处理器监控电路为保证系统正常运行提供了一种低成本、高成效保障；通过监测工作电压及软件操作，在发生故障时提供系统复位，这是当今复杂电子系统的一个重要特性。凭借过去多年积累的设计经验，Maxim的监控电路拥有低功耗、低成本等有优势，并在非常小的封装内集成各种功能。本设计指南简要介绍这些电路，帮助系统开发者诊断可能发生的各种故障，并快速、高效地解决问题，使重要的系统设计无障碍推进。

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选择适合某个产品使用的微处理器是一项艰巨的任务。不仅要考虑许多技术因素，而且要考虑可能影响到项目成败的成本和交货时间等商业问题。
　　
在项目刚启动时，人们经常压抑不住马上动手的欲望，在系统细节出台之前就准备微控制器选型了。这当然不是个好主意。

在微控制器方面做任何决策时，硬件和软件工程师首先应设计出系统的高层结构、框图和流程图，只有到那时才有足够的信息开始对微控制器选型进行合理的决策。此时遵循以下10个简单步骤可确保做出正确的选择。
　　
<strong>步骤1：制作一份要求的硬件接口清单</strong>

利用大致的硬件框图制作出一份微控制器需要支持的所有外部接口清单。有两种常见的接口类型需要列出来。第一种是通信接口。
　
系统中一般会使用到USB、I2C、SPI、UART等外设。如果应用要求USB或某种形式的以太网，还需要做一个专门的备注。这些接口对微控制器需要支持多大的程序空间有很大的影响。

第二种接口是数字输入和输出、模拟到数字输入、PWM等。这两种类型接口将决定微控制器需要提供的引脚数量。图1显示了常见的框图例子，并列出了对I/O的要求。