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PCB板的软、硬件抗干扰设计

  一般高速DSP应用系统PCB板都是由用户根据系统的具体要求而设计的,由于设计能力、实验室条件有限,如不采取完善、可靠的抗干扰措施,一旦遇到工作环境不理想、有电磁干扰就会导致DSP程序流程紊乱,当DSP正常工作代码不能恢复时,将出现跑飞程序或死机现象,甚至会损坏某些元器件。应注意采取相应的抗干扰措施。

  硬件抗干扰设计
  硬件抗干扰效率高,在系统复杂度、成本、体积可容忍的情况下,优先选用硬件抗干扰设计。常用的硬件抗干扰技术可归纳为以下几种:

  (1) 硬件滤波:RC 滤波器可以大大削弱各类高频干扰信号。如可以抑制“毛刺”干扰。

  (2) 合理接地:合理设计接地系统,对于高速的数字和模拟电路系统来说,具有一个低阻抗、大面积的接地层是很重要的。地层既可以为高频电流提供一个低阻抗的返回通路,而且使EMI、RFI变得更小,同时还对外部干扰具有屏蔽作用。PCB 设计时把模拟地和数字地分开。

  (3) 屏蔽措施:交流电源、高频电源、强电设备、电弧产生的电火花,会产生电磁波,成为电磁干扰的噪声源,可用金属壳体把上述器件包围起来,再接地,这对屏蔽通过电磁感应引起的干扰非常有效。

  (4) 光电隔离:光电隔离器可以有效地避免不同电路板间的相互干扰,高速的光电隔离器常用于DSP和其他设备(如传感器、开关等) 的接口。

  软件抗干扰设计
  软件抗干扰有硬件抗干扰所无法取代的优势,在DSP 应用系统中还应充分挖掘软件的抗干扰能力,从而将干扰的影响抑制到最小。下面给出几种有效的软件抗干扰方法。

    (1) 数字滤波:模拟输入信号的噪声可以通过数字滤波加以消除。常用的数字滤波技术有:中值滤波、算术平均值滤波等。

  (2) 设置陷阱:在未用的程序区内设置一段引导程序,当程序受干扰跳到此区域时,引导程序将强行捕获到的程序引导到指定的地址,在那里用专门程序对出错程序进行处理。

  (3) 指令冗余:在双字节指令和三字节指令后插入两三个字节的空操作指令NOP,可以防止当DSP系统受干扰程序跑飞时,将程序自动纳入正轨。

  (4) 设置看门狗定时:如失控的程序进入“死循环”,通常采用“看门狗”技术使程序脱离“死循环”。其原理是利用一个定时器,它按设定周期产生一个脉冲,如果不想产生此脉冲,DSP就应在小于设定周期的时间内将定时器清零;但当DSP程序跑飞时,就不会按规定把定时器清零,于是定时器产生的脉冲作为DSP复位信号,将DSP重新复位和初始化。

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