做電子工程設(shè)計(jì)需要謹(jǐn)小慎微,考慮周全盡可能避免一些錯誤。但是,對于剛?cè)腴T的小白來說,很多時候難以做到萬無一失,總會遇到考慮不到的時候。比如以下這些誤區(qū),是很多電子小白踩過的坑,多了解一下,避免重蹈覆轍。
只靠硬件降低功耗?
在硬件電路或者芯片設(shè)計(jì)的過程中,非常注重一個概念,那就是降低功耗!功耗控制確實(shí)是硬件設(shè)計(jì)中關(guān)鍵的一環(huán),尤其是在消費(fèi)電子產(chǎn)品上。很多消費(fèi)電子產(chǎn)品都是裝電池的,比如藍(lán)牙耳機(jī)、智能印象等等,在這類電子產(chǎn)品中電池一直是一個痛點(diǎn),所以在產(chǎn)品競爭力上,功耗是一項(xiàng)重要的指標(biāo)。然而,省功耗是不是單單有硬件設(shè)計(jì)人員去考慮呢?答案是:不是!其實(shí)軟件控制在節(jié)省功耗上面也有很多講究,在電路系統(tǒng)中,最耗電的是存儲器訪問、總線請求、CPU運(yùn)行等操作,而這些操作都是由軟件去控制的。一個優(yōu)秀的軟件的程序應(yīng)該嚴(yán)格的控制避免頻繁觸發(fā)這些耗電的動作,這會對整機(jī)產(chǎn)品的功耗降低有很大的貢獻(xiàn)!
首先解釋一下什么是過沖現(xiàn)象,如果有用過單片機(jī)的應(yīng)該都試過讓單片機(jī)的 IO 輸出一些信號,比如說用于驅(qū)動蜂鳴器的時候直接用 IO 推一個固定頻率的方波。這時候如果你用示波器抓取 IO 輸出的信號,可以發(fā)現(xiàn)信號并不是像書上畫的方波那樣干凈,它會在信號翻轉(zhuǎn)的邊沿出現(xiàn)一些毛刺狀的東西,上升沿會看到向上的毛刺,下降沿會有向下的毛刺。這個毛刺就是過沖現(xiàn)象,這時 IO 本身的電氣特性導(dǎo)致的。過沖現(xiàn)象可以通過外部電路加匹配電阻把它過濾掉,但并不是多有過沖都需要這么做。原因是,如果要把過沖現(xiàn)象完全消除掉的話可能需要比較大的電阻,同時又要保證信號的電壓幅度能夠接受,這時候的電流會大很多。所以,有時候只要過沖現(xiàn)象在接受范圍內(nèi),其實(shí)不需要非要把過沖完全消除。
存儲器片選接地?
存儲器基本上都有一個片選信號,一般是當(dāng)總線需要訪問存儲數(shù)據(jù)時會把片選信號 CS 拉低為有效狀態(tài)??赡苡腥藭枺瑸榱藴p少控制信號線,而且知道系統(tǒng)本身會頻繁訪問存儲器,能不能直接把片選接地,讓它一直選中呢?實(shí)際上功能是沒有問題的,可以一直選中。但是大部分存儲器在片選有效時的功耗會大很多,能夠達(dá)到 100 倍以上。所以最好還是使用 CS 信號控制存儲器,只有在需要訪問的時候才選中它。
FPGA 的邏輯門閑著也是浪費(fèi)?
現(xiàn)在 FPGA 的邏輯資源越來越多,對于工程開發(fā)人員來說無疑是件好事。因?yàn)槟軌蛑涞馁Y源多了,那么能夠發(fā)揮的空間也就大了,關(guān)鍵是寫起代碼來也不用時刻想著省資源。但是,對于功耗要求比較高的應(yīng)用來說還是要盡量節(jié)省邏輯門資源。因?yàn)樵?FPGA 里面,運(yùn)行起來的功耗和內(nèi)部被使用的邏輯門數(shù)量以及觸發(fā)器的翻轉(zhuǎn)次數(shù)成正比,所以盡可能減少數(shù)字電路中使用的資源以及翻轉(zhuǎn)頻率,在不需要翻轉(zhuǎn)的時候禁止翻轉(zhuǎn),將會有效的降低功耗。
不用的芯片 IO 讓它懸空就行?
IO 懸空的一個明顯壞處就是容易讓芯片內(nèi)部信號受到影響,因?yàn)閼铱盏?IO 很容易受到外部影響干擾形成震蕩信號傳遞到芯片內(nèi)部。有人說,那加個上拉電阻把它的狀態(tài)固定就行了吧?加上拉的方法是可以解決干擾的問題,但是又會引入功耗的問題,不會很多,大概會有一個微安級別的電流消耗。最好的處理方法是把 IO 設(shè)置成輸出狀態(tài),這樣既可以固定狀態(tài),又能夠避免功耗流失。
PCB 使用自動布線?
應(yīng)該稍微有點(diǎn)電子設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的工程師都不會使用自動布線,但是對于初學(xué)者出于方便可能會直接使用自動布線功能。這里介紹一下自動布線有什么不好的地方,一方面是自動布線會消耗比較大的面積,同時,軟件會自動產(chǎn)生很多過孔,太多的布線和過孔都會影響到 PCB 最終量產(chǎn)的成本和性能。所以,真正的產(chǎn)品開發(fā)時沒人會使用自動布線功能,基本都是手動拉線,盡可能地根據(jù)信號特點(diǎn)走線,以及設(shè)置線寬和覆銅等參數(shù)。
以上介紹的這些要點(diǎn)是很多新手工程師在設(shè)計(jì)時考慮不到的地方,電子設(shè)計(jì)需要在實(shí)踐中慢慢積累經(jīng)驗(yàn),同時借鑒別人的經(jīng)驗(yàn)也非常重要,這樣可以減少你在試錯的過程中付出的代價!
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