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一次软件可靠性实践编程笔记 (2005-11-19 15:31:00)
摘要： 一次软件可靠性实践编程笔记
概况
产品的主机与显示器分立，两者之间用多芯线连接，产品到用户安装时才把主机与显示器通过接插件连接。
主机单片机使用AVR，显示为段式LCD，驱动为HT1621兼容芯片。
产品使用过程中，会频繁开关电源。
程序过程
上电è初始化显示器è进入{测试获得数据è显示}循环
改进
产品有几种显示器，LCD或LED。最初是不同显示器用不同的固件，后来改成全兼容式，即相同的硬件与相同的固件，可随意匹配不同的显示器。程序自动识别不同类型的显示器，调用不同的过程来进行显示。
改进后的程序过程
上电è识别显示器è初始化显示器è进入{测试获得数据è识别显示器è如果显示发生改变则初始化è显示}循环
其中显示间隔约100ms。
问题发现
显示循环中，在不断电的情况下，不断更换显示器进行测试，发现插入不同的LCD时，偶然会出现什么也不显示的现象。如果在接插显示器过程中，人为制造接触不良的过程（最终会插牢），此现象则更甚。但如果是LED类的显示器，或接好显示器后再通电，则几乎没发生此现象。
分析
连接显示器过程，从插入到插牢数据线需要一段时间，当数据线接触瞬间，主机检测到某显示器，于时立即送数据初始化，但初始化时，可能接触不良，初始化不成功，但程序不具备初始化成功与否的检测功能，于是继续下一步，送显示数据给显示器。LCD之类的初始化不成功，当然就不能显示了。
解决方案
(1) 增加初始化成功与否的检测程序，每次初始化后，调用这个过程，如果初始化不成功，则重复初始化。
(2) 识别显示器后，适当延时再初始化显示器。
方案(1)适用于可回读的显示器，(2)适用于不可回读的显示器。
由于本产品的显示器不能回读，采用方案(2)。
结果
进行上述的测试，不再发现不显示的现象。
结论
考虑每一个细节，对重要操作进行检测。......
单片机控制板的设计原则(2005-11-19 15:30:00)
摘要：单片机控制板的设计原则：
1：
在元器件的布局方面，应该把相互有关的元件尽是放得近一些，例如：
时钟发生器、晶振、CPU的时钟输入端都易产生噪音，在放置的时候应该把它们
靠近些。对于那些易产生噪声的器件、小电流电路、大电流电路、开关电路等，
应尽使其远离单片机的逻辑控制电路和存储电路（ROM、RAM），如果可能的话将这些电路另外制成电路板，更加有利于抗干扰，提高电路工作时的可靠性！
2：
尽量在关键元件，如ROM、RAM等芯片旁边安装去耦电容。实际上，印制电路板走
线，引脚走线和接线等都可能含有较大的电感效应。大的电感可能会在VCC走线上引起严重的开关噪声尖峰。防止VCC走线上的开关尖峰的唯一方法是在VCC与电源地之间安放一个0.1UF的去耦电容。如果电路板上使用的是表面安装零件，可以用片状电容直接紧靠着元件，在VCC引脚上固定。最好是使用瓷片电容，这是因为这种电容有较低的静电损耗（ESL）和高频阻抗，另外这种电容温度和时间上的介质稳定性也很不错。尽量不要使用钽电容，因为它在高频下的阻抗较高。
另外在安放去耦电容时需要注意以下几点：
1）在印制电路板的电源输入端跨接100UF左右的去耦电容，如果体积允许的话，
电容量大一些更好。
2）原则上每个集成电路芯片的旁边都需要放置一个0.01UF的瓷片电容，如果电路板的空隙太小而放置不下时，可以每10个芯片左右放置一个1~10UF的钽电容。
3）对于抗干扰能力弱的关断时电流变化大的元件和RAM、ROM等存储元件，应该在电源线（VCC）和地线之间拉入去耦电容。
4）电容的引线不要太长，特别是高频旁路电容不能带引线。
3：
在这种电路种地线的种类有很多，有系统地、屏蔽地、逻辑地、模拟地等，地线
布局是否合理，将决定整个电路的抗干扰能力。在设计地线和接地点的时候，应该考虑以下问题：
1）逻辑地和模拟地要分开布线，不能合用，将它们各处的地线分别与相应的电源地线相连。在设计时，模拟地线应尽量加粗，而且尽可能加大引出端的接地面积。一般来讲，对于输入输出的模拟信号，与单片机电路之间最好通过光耦进行隔离。
2）在设计逻辑电路的印制板时，其地线应构成闭环形式，提高电路的抗干扰能力。
3）地线应尽量粗。如......
电阻器基础知识与检测方法(2005-11-10 16:06:00)
摘要：一、基础知识
电阻器是电路元件中应用最广泛的一种，在电子设备中约占元件总数的30%以上，其质量的好坏对电路工作的稳定性有极大影响。它的主要用途是稳定和调节电路中的电流和电压，其次还作为分流器分压器和负载使用。
1． 分类
在电子电路中常用的电阻器有固定式电阻器和电位器，按制作材料和工艺不同，固定式电阻器可分为：膜式电阻（碳膜RT、金属膜RJ、合成膜RH和氧化膜RY）、实芯电阻（有机RS和无机RN）、金属线绕电阻（RX）、特殊电阻（MG型光敏电阻、MF型热敏电阻）四种。
表1几种常用电阻的结构和特点
电阻种类 电 阻 结 构 和 特 点 实物图片
碳膜电阻 气态碳氢化合物在高温和真空中分解，碳沉积在瓷棒或者瓷管上，形成一层结晶碳膜。改变碳膜厚度和用刻槽的方法变更碳膜的长度，可以得到不同的阻值。碳膜电阻成本较低，性能一般。
金属膜电阻 在真空中加热合金，合金蒸发，使瓷棒表面形成一层导电金属膜。刻槽和改变金属膜厚度可以控制阻值。这种电阻和碳膜电阻相比，体积小、噪声低、稳定性好，但成本较高。
碳质电阻 把碳黑、树脂、粘土等混合物压制后经过热处理制成。在电阻上用色环表示它的阻值。这种电阻成本低，阻值范围宽，但性能差，很小采用。
线绕电阻 用康铜或者镍铬合金电阻丝，在陶瓷骨架上绕制成。这种电阻分固定和可变两种。它的特点是工作稳定，耐热性能好，误差范围小，适用于大功率的场合，额定功率一般在1瓦以上。
碳膜电位器 它的电阻体是在马蹄形的纸胶板上涂上一层碳膜制成。它的阻值变化和中间触头位置的关系有直线式、对数式和指数式三种。碳膜电位器有大型、小型、微型几种，有的和开关一起组成带开关电位器。
还有一种直滑式碳膜电位器，它是靠滑动杆在碳膜上滑动来改变阻值的。这种电位器调节方便。
线绕电位器 用电阻丝在环状骨架上绕制成。它的特点是阻值范围小，功率较大。
......
贴片电阻的命名(2005-11-10 16:05:00)
摘要：贴片电阻的命名
产品代号 型号 电阻温度系数 阻 值 电阻值误差 包装方式
RC 片状电阻器 代号 型号 代号 T.C.R 表示方式 阻 值 代号 误差值 代号 包装方式
02 0402 K ≤±100PPM/℃ E-24 前两位表示有效数字，第三位表示零的个数 F ±1% T 编带包装
03 0603 L ≤±250PPM/℃ G ±2%
05 0805 U ≤±400PPM/℃ E-96 前三位表示有效数字，第四位表示零的个数 J ±5% B 塑料盒散包装
06 1206 M ≤±500PPM/℃ 0 跨接电阻
示例 RC 05 K 103 J
备注 小数点用R表示 例如: E-24: 1RO=1.0Ω 103=10KΩ
E-96: 1003=100KΩ ；跨接电阻采用"000"表示
4．选用常识
根据电子设备的技术指标和电路的具体要求选用电阻的型号和误差等级；额定功率应大于实际消耗功率的1.5-2倍；电阻装接前要测量核对，尤其是要求较高时，还要人工老化处理，提高稳定性；根据电路工作频率选择不同类型的电阻。
二、检测方法与经验
1. 固定电阻器的检测
将两表笔(不分正负)分别与电阻的两端引脚相接即可测出实际电阻值。为了提高测量精度，应根据被测电阻标称值的大小来选择量程。由于欧姆挡刻度的非线性关系，它的中间一段分度较为精细，因此应使指针指示值尽可能落到刻度的中段位置，即全刻度起始的20％～80％弧度范围内，以使测量更准确。根据电阻误差等级不同。读数与标称阻值之间分别允许有±5％、±10％或±20％的误差。如不相符，超出误差范围，则说明该电阻值变值了。B注意：测试时，特别是在测几十kΩ以上阻值的电阻时，手不要触及表笔和电阻的导电部分；被检测的电阻从电路中焊下来，至少要焊开一个头，以免电路中的其他元件对测试产生影响，造成测量误差；色环电阻的阻值虽然能以色环标志来确定，但在使用时最好还是用万用表测试一下其实际阻值。
2.水泥电阻的检测
检测水泥电阻的方法及注意事项与检测普通固定电阻完全相同。
3. 熔断电阻器的检测
在电路中，当熔断电阻器熔断开路后，可根据经验作出判断：若发现熔断电阻器表面发黑或烧焦，可断定是其负荷......
贴片电容(2005-11-10 15:40:00)
摘要：
单片陶瓷电容器(通称贴片电容)是目前用量比较大的常用元件，就AVX公司生产的贴片电容来讲有NPO、X7R、Z5U、Y5V等不同的规格，不同的规格有不同的用途。下面我们仅就常用的NPO、X7R、Z5U和Y5V来介绍一下它们的性能和应用以及采购中应注意的订货事项以引起大家的注意。不同的公司对于上述不同性能的电容器可能有不同的命名方法，这里我们引用的是AVX公司的命名方法，其他公司的产品请参照该公司的产品手册。
NPO、X7R、Z5U和Y5V的主要区别是它们的填充介质不同。在相同的体积下由于填充介质不同所组成的电容器的容量就不同，随之带来的电容器的介质损耗、容量稳定性等也就不同。所以在使用电容器时应根据电容器在电路中作用不同来选用不同的电容器。
一 NPO电容器
NPO是一种最常用的具有温度补偿特性的单片陶瓷电容器。它的填充介质是由铷、钐和一些其它稀有氧化物组成的。
NPO电容器是电容量和介质损耗最稳定的电容器之一。在温度从-55℃到+125℃时容量变化为0±30ppm/℃，电容量随频率的变化小于±0.3ΔC。NPO电容的漂移或滞后小于±0.05%，相对大于±2%的薄膜电容来说是可以忽略不计的。其典型的容量相对使用寿命的变化小于±0.1%。NPO电容器随封装形式不同其电容量和介质损耗随频率变化的特性也不同，大封装尺寸的要比小封装尺寸的频率特性好。下表给出了NPO电容器可选取的容量范围。
封 装 DC=50V DC=100V
0805 0.5---1000pF 0.5---820pF
1206 0.5---1200pF 0.5---1800pF
1210 560---5600pF 560---2700pF
2225 1000pF---0.033μF 1000pF---0.018μF
NPO电容器适合用于振荡器、谐振器的槽路电容，以及高频电路中的耦合电容。
二 X7R电容器
X7R电容器被称为温度稳定型的陶瓷电容器。当温度在-55℃到+125℃时其容量变化为15%，需要注意的是此时电容器容量变化是非线性的。
X7R电容器的容量在不同的电压和频率条件下是不同的，它也随时间的变化而变化，大约每10年变化1%ΔC，表现为......
电容的型号命名(2005-11-10 15:39:00)
摘要：电容的型号命名：
1） 各国电容器的型号命名很不统一，国产电容器的命名由四部分组成：
第一部分：用字母表示名称，电容器为C。
第二部分：用字母表示材料。
第三部分：用数字表示分类。
第四部分：用数字表示序号。
2） 电容的标志方法：
（1） 直标法：用字母和数字把型号、规格直接标在外壳上。
（2） 文字符号法：用数字、文字符号有规律的组合来表示容量。文字符号表示其电容量的单位：P、N、u、m、F等。和电阻的表示方法相同。标称允许偏差也和电阻的表示方法相同。小于10pF的电容，其允许偏差用字母代替：B——±0.1pF，C——±0.2pF，D——±0.5pF，F——±1pF。
（3） 色标法：和电阻的表示方法相同，单位一般为pF。小型电解电容器的耐压也有用色标法的，位置靠近正极引出线的根部，所表示的意义如下表所示：
颜色 黑 棕 红 橙 黄 绿 蓝 紫 灰
耐压 4V 6.3V 10V 16V 25V 32V 40V 50V 63V
（4） 进口电容器的标志方法：进口电容器一般有6项组成。
第一项：用字母表示类别：
第二项：用两位数字表示其外形、结构、封装方式、引线开始及与轴的关系。
第三项：温度补偿型电容器的温度特性，有用字母的，也有用颜色的，其意义如下表所示：
序号 字母 颜色 温度系数 允许偏差 字母 颜色 温度系数 允许偏差
1 A 金 +100 R 黄 -220
2 B 灰 +30 S 绿 -330
3 C 黑 0 T 蓝 -470
4 G ±30 U 紫 -750
5 H 棕 -30 ±60 V -1000
6 J ±120 W -1500
7 K ±250 X -2200
8 L 红 -80 ±500 Y -3300
9 M ±1000 Z -4700
10 N ±2500 SL +350~-1000
11 P 橙 -150 YN -800~-5800
备注：温度系数的单位10e -6/℃；允许偏差是 % 。
第四项：用数字和字母表示耐压，字母代表有效数值，数字代表被乘数的10的幂。
第五项：标称......
USB2.0控制器CY7C68013的接口设计实现 [转] (2005-11-09 16:02:00)
摘要：摘要：介绍了一种基于USB2.0控制器CY7C68130的USB-ATA接口，将普通硬盘转化为USB Mass -Storage的解决方案，文中给出了利用GPIF实现该方案的相关设计方法。
关键词：USB2.0 ATA接口 CY7C68130 GPIF
1 引言
USB（Universal Serial Bus）接口以其速度快、功耗低、支持即插即用（Plug & Play）、使用安装方便等优点而得到了广泛的应用。目前USB2.0标准的传输速度已达480Mb/s，这使得USB可以推广到硬盘、信息家电网络产品和其它快速外设。在某些应用场合，如基于硬盘的大容量数据采集与分析系统中，为了使用方便，需要将普通硬盘转化成海量存储器，这样在使用时就不需关机重启或打开机箱来安装。本文介绍一种利用带USB接口的单片机芯片CY7C68013来控制普通硬盘的读写，从而半普通硬盘转化为USB2.0海量存储器的可行方案，本系统可扩展，完全可用于实现基于硬盘的大容量数据采集与分析系统。
2 硬件设计
2．1 USB接口芯片
本设计选用的是Cypress公司的EZ-USBFX2系列芯片中的CY7C68013，这是一种带USB接口的单片机芯片，虽然采用低价的8051单片机，但仍然能获得很高的速度。它包括一个8051处理器、一个串行接口引擎（SIE）、一个USB收发器、一个8.5kB片上RAM、一个4 kB FIFO存储器及一个通用可编程接口（GPIF）。FX2可提供全面集成的解决方案。它有56SSOP、100TQFP、128TQFP三种封装，本设计选用占用电路板空间较少的56SSOP封装。如果要进行扩展，也可选用128TQFP封装。
2．2 ATA接口
ATA接口是在ST506的基础上改进而成的，它将控制器集成到驱动器中，采用8个端口寄存器（即命令寄存器）来完成对硬盘的读写，ATA有两种工作模式：PIO模式和DMA模式。本设计采用的D......
混合逻辑电平的接口技术 (2005-11-09 16:02:00)
摘要：在功耗低、体积小的便携式设备（蜂窝电话、ＰＤＡ、笔记本电脑、数字相机等）的应用需求驱动下，越来越多的半导体器件采用低电压设计技术，很多半导体器件制造厂家纷纷推出３．３Ｖ和２．５Ｖ等一系列超低功耗集成电路。这样使很多低电压逻辑标准得以广泛应用。在新一代的银行终端、教育终端等产品的设计过程中，为了降低成本、保持与终端外设的兼容性，还需要在同一系统中采用许多不同逻辑标准的器件，因此在同一系统中不可避免地存在不同供电电压的模块。如何解决不同的逻辑电平信号间的接口问题，就成了硬件工程师面临的关键技术。本文结合ＴＦＴ彩色液晶网络终端的设计，详细介绍了几种逻辑电平信号的接口特性，并讨论了它们之间的接口技术。
１ ＤＣ／ＤＣ电源变换
传统的线性稳压器，如ＬＭ１１７系列都要求输入电压比输出电压高３Ｖ以上，否则不能正常工作，同时传统的线性稳压器转换效率低，发热量大，所以ＬＭ１１７系列已经不能满足低功耗小体积的应用系统的电源设计要求。电池供电的便携式设备，对于电源转换效率和散热要求更高，所以必须寻求其他的解决方案。
ＴＦＴ彩色液晶网络终端主板涉及大量的５．０Ｖ和３．３Ｖ逻辑信号，必须有５．０Ｖ和３．３Ｖ两个供电模块。为了与其它系列终端的外置电源兼容，这里采用国家半导体公司的ＬＭ２５７６从１２Ｖ变换到５Ｖ，再采用ＭＩＣＲＥＬ公司的ＭＩＣ５２０７(或Ｌｉｎｅａｒ公司的ＬＴ１０８６)从５Ｖ变换到３．３Ｖ。
ＬＭ２５７６是基于开关电源技术的低电压输出单片集成电路，内置５２ｋＨｚ的振荡电路，仅仅需要４个外围器件，电源转换效率高达７７％，输出电流最大可达３Ａ，发热量小,电磁辐射小，可靠性高。
面对低电压电源的需求，许多电源芯片公司推出了低压差线性稳压器ＬＤＯ（Ｌｏｗ Ｄｒｏｐｏｕｔ Ｒｅｇｕｌａｔｏｒ）。这种电源芯片的压差可以低至０．２Ｖ～１．３Ｖ，可以实现５Ｖ转３．３Ｖ／２．５Ｖ、３．３Ｖ转２．５Ｖ／１．８Ｖ等要求。生产ＬＤＯ的公司很多，如ＡＬＰＨＡ、 ＬＴ(Ｌｉｎｅａｒ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ)、ＮＩ(Ｎａｔｉｏｎａｌ ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ)、ＴＩ等。低压差线性稳压器ＭＩＣ５２０７特别适合手持的电池供电设备，它有一个与ＣＯＭＳ、ＴＴＬ电平兼容的使能控制引脚，便于关......