一般高速DSP應(yīng)用系統(tǒng)PCB板都是由用戶根據(jù)系統(tǒng)的具體要求而設(shè)計的,由于設(shè)計能力、實驗室條件有限,如不采取完善、可靠的抗干擾措施,一旦遇到工作環(huán)境不理想、有電磁干擾就會導(dǎo)致DSP程序流程紊亂,當(dāng)DSP正常工作代碼不能恢復(fù)時,將出現(xiàn)跑飛程序或死機現(xiàn)象,甚至?xí)p壞某些元器件。應(yīng)注意采取相應(yīng)的抗干擾措施。
  硬件抗干擾設(shè)計
  硬件抗干擾效率高,在系統(tǒng)復(fù)雜度、成本、體積可容忍的情況下,優(yōu)先選用硬件抗干擾設(shè)計。常用的硬件抗干擾技術(shù)可歸納為以下幾種:
  (1) 硬件濾波:RC 濾波器可以大大削弱各類高頻干擾信號。如可以抑制“毛刺”干擾。
  (2) 合理接地:合理設(shè)計接地系統(tǒng),對于高速的數(shù)字和模擬電路系統(tǒng)來說,具有一個低阻抗、大面積的接地層是很重要的。地層既可以為高頻電流提供一個低阻抗的返回通路,而且使EMI、RFI變得更小,同時還對外部干擾具有屏蔽作用。PCB 設(shè)計時把模擬地和數(shù)字地分開。
  (3) 屏蔽措施:交流電源、高頻電源、強電設(shè)備、電弧產(chǎn)生的電火花,會產(chǎn)生電磁波,成為電磁干擾的噪聲源,可用金屬殼體把上述器件包圍起來,再接地,這對屏蔽通過電磁感應(yīng)引起的干擾非常有效。
  (4) 光電隔離:光電隔離器可以有效地避免不同電路板間的相互干擾,高速的光電隔離器常用于DSP和其他設(shè)備(如傳感器、開關(guān)等) 的接口。
  軟件抗干擾設(shè)計
  軟件抗干擾有硬件抗干擾所無法取代的優(yōu)勢,在DSP 應(yīng)用系統(tǒng)中還應(yīng)充分挖掘軟件的抗干擾能力,從而將干擾的影響抑制到最小。下面給出幾種有效的軟件抗干擾方法。
  (1) 數(shù)字濾波:模擬輸入信號的噪聲可以通過數(shù)字濾波加以消除。常用的數(shù)字濾波技術(shù)有:中值濾波、算術(shù)平均值濾波等。
  (2) 設(shè)置陷阱:在未用的程序區(qū)內(nèi)設(shè)置一段引導(dǎo)程序,當(dāng)程序受干擾跳到此區(qū)域時,引導(dǎo)程序?qū)娦胁东@到的程序引導(dǎo)到指定的地址,在那里用專門程序?qū)Τ鲥e程序進行處理。
  (3) 指令冗余:在雙字節(jié)指令和三字節(jié)指令后插入兩三個字節(jié)的空操作指令NOP,可以防止當(dāng)DSP系統(tǒng)受干擾程序跑飛時,將程序自動納入正軌。
  (4) 設(shè)置看門狗定時:如失控的程序進入“死循環(huán)”,通常采用“看門狗”技術(shù)使程序脫離“死循環(huán)”。其原理是利用一個定時器,它按設(shè)定周期產(chǎn)生一個脈沖,如果不想產(chǎn)生此脈沖,DSP就應(yīng)在小于設(shè)定周期的時間內(nèi)將定時器清零;但當(dāng)DSP程序跑飛時,就不會按規(guī)定把定時器清零,于是定時器產(chǎn)生的脈沖作為DSP復(fù)位信號,將DSP重新復(fù)位和初始化。
  電磁兼容性設(shè)計
  電磁兼容性是指電子設(shè)備在復(fù)雜電磁環(huán)境中仍可以正常工作的能力。電磁兼容性設(shè)計的目的是使電子設(shè)備既能抑制各種外來干擾,又能減少電子設(shè)備對其他電子設(shè)備的電磁干擾。在實際的PCB板中相鄰信號間或多或少存在著電磁干擾現(xiàn)象即串?dāng)_。串?dāng)_的大小與回路間的分布電容和分布電感有關(guān)。解決這種信號間的相互電磁干擾可采取以下措施:
  選擇合理的導(dǎo)線寬度
  由于瞬變電流在印制線條上產(chǎn)生的沖擊干擾主要是印制導(dǎo)線的電感成分引起的,而其電感量與印制導(dǎo)線長度成正比,與寬度成反比。所以采用短而寬的導(dǎo)線對抑制干擾是有利的。時鐘引線、總線驅(qū)動器的信號線常有大的瞬變電流,其印制導(dǎo)線要盡可能短。對于分立元件電路,印制導(dǎo)線寬度在1.5mm左右即可滿足要求;對于集成電路,印制導(dǎo)線寬度在0. 2mm~1. 0mm之間選擇。
  采用井字形網(wǎng)狀布線結(jié)構(gòu)。
  具體做法是在PCB印制板的一層橫向布線,緊挨著的一層縱向布線。
  散熱設(shè)計
  為有利于散熱,印制板最好是自立安裝,板間距應(yīng)大于2cm,同時注意元器件在印制板上的布排規(guī)則。在水平方向,大功率器件盡量靠近印制板邊沿布置,從而縮短傳熱途徑;在垂直方向大功率器件盡量靠近印制板上方布置,從而減少其對別的元器件溫度的影響。對溫度較敏感的元器件盡量布放在溫度比較低的區(qū)域,而不能放在發(fā)熱量大的器件的正上方。