嵌入式系统硬件抗干扰分析和解决方法
嵌入式系统抗干扰及错误控制技术应用
嵌入式系统抗干扰及错误控制技术应用嵌入式系统是一种计算机系统，其中计算机硬件和软件成为系统的核心部分，并嵌入到所控制的产品或系统中。
嵌入式系统广泛应用于医疗设备、航空航天、汽车、智能家居等领域。
在这些领域中，系统的可靠性至关重要。
由于环境和外部干扰的存在，嵌入式系统经常面临着各种噪声、电磁干扰和错误的挑战。
为了确保系统的正常运行和数据的完整性，嵌入式系统抗干扰及错误控制技术应运而生。
嵌入式系统抗干扰技术是指系统对外部干扰信号的抵抗能力。
在现代社会中，电磁干扰是一个普遍存在的问题。
这些干扰信号可能来自于电源、其他无线设备、闪烁的灯光以及雷电等。
干扰信号会引起系统的噪声、误码率增加和性能下降。
为了保证嵌入式系统的正常操作，抗干扰技术采用了多种方法。
首先，抗噪声技术是减少系统受到外部噪声影响的一种方法。
在嵌入式系统中，噪声可由电源、附近设备或通信链路引起。
为了降低噪声的影响，可以通过选取合适的滤波器、增加系统的抗干扰能力、使用低噪声放大器等方法进行处理。
这样可以有效地减少噪声带来的误码率提高和性能下降。
其次，抗电磁干扰技术是降低嵌入式系统受到电磁辐射的影响的一种方法。
电磁辐射可能来自电源、通信信号线、周围环境的辐射源等。
嵌入式系统可以通过屏蔽和过滤电磁辐射、改进系统设计和布局、选用合适的器件材料等措施来提高其抗电磁干扰能力。
这些技术有助于减小系统受到干扰的程度，从而提高系统的可靠性和稳定性。
此外，错误控制技术也是嵌入式系统抗干扰的关键组成部分。
在数字通信领域中，错误控制技术能有效地检测和纠正传输中的误码。
对于嵌入式系统而言，错误控制技术可以用来检测和纠正内存读写、数据传输中可能发生的错误。
常用的错误控制技术包括奇偶校验、循环冗余校验（CRC）、前向纠错码（FEC）等。
这些技术可以保证数据的完整性，减少传输和存储中产生的错误。
嵌入式系统抗干扰及错误控制技术的应用范围非常广泛。
在医疗设备领域，嵌入式系统需要抗干扰和错误控制能力以确保准确的诊断和治疗结果。
关于单片机在嵌入式系统应用中抗干扰措施分析
然后 ，再对感应体进行接地处理 ，操作 时候 也要特别注意 ，不 能将 其混淆成接地环路 ，对于消除静 电干扰这是最为直接有效 的方法 。 最后 ，将强 电流负载 电路和计算机弱 电流 电路进行接地时 ，一定要 把它们的接地点分清 ，不 能混淆 ，同时采用粗铜线把地线和箱底地
一
３ ． ３输入输 出抗干扰措施 想要对可能进入主机系统进行有效地干扰 ，在输入输 出信号上 可 以做一些改进 ，比如加上 电藕合器来对信号进行隔离 ，这样 的话 就可 以把主机部和前 向、后向通道和与其余部分之 间的电路关系有 效切断 。利用单片机来进 行长线 的信 号传输 时，一定 要记得使用双 绞线 ，因为使用双绞线可 以对系统 的抗 噪声 能力进行有效 的提 高， 同时要注意 的是 ，针对传输路线一定要做到 匹配 阻抗 ，也就是要给 传输线的始端配置 串联 电阻，末端配置 并联 电阻，这样才是科学有 效 的匹配 ，才更加有利于系统的抗干 扰能力 的提高 。 ３ ． ４采用看 门狗技术 利用好看 门狗技术 ，可 以有 效避 免程序在进行运 行时出现死循 环的情况 。看 门狗技术分为两种 ：一种是硬件看 门狗 ，一种是软件 看 门狗 。硬 件 看 门狗 主 要 是 借 助 定 时 器 ， 当主 程 序 进 行 运 行 时 ，在 所定时间到达之前对定时器进 行复位 处理， 一旦有死循环现象 出现 ， 即使是在所定时 间之后 ，同样会对 定时器进 行复位 ，这样就对程序 的运行进行 了强而有力 的监控 。软件看 门狗有着和上 述相似 的工作 原理 ，它在程序存储器拥 有的空余地址 里填 充满 统一 的跳转指令 ， 当死循环现象出现 ，程序指针就会转 向这些地址 ，这些程序就被强 制跳转到程序的开始处 ，也可 以是其他 完成程序跳转 的地址 ，这样 就使程序和死循环发生分 离。这就是经 常说 的软件 陷阱，它具有非 常 明显的效果，所 以在实际中广泛被使用。 ４结束语 通过对分析单 片机 嵌入 式系 统常 见的几种 干扰源 ，针对 不同的 干扰源我们就可 以采取不 一样 的抵抗措施 ，做 到对症 下药 诚然 ， 不 同的系统 出现 的干扰情 况也 是不尽相 同的，系统在 适应 性能和精
嵌入式系统开发中的硬件选择与优化
嵌入式系统开发中的硬件选择与优化嵌入式系统是指集成了特定功能的计算机系统，以满足特定需求。
在嵌入式系统的开发过程中，硬件的选择和优化是至关重要的。
本文将探讨在嵌入式系统开发中，如何选择合适的硬件并进行优化。
一、硬件选择1. 功能需求分析在选择嵌入式系统的硬件之前，首先需要进行功能需求分析，明确系统所需的功能以及性能要求。
例如，如果需要实时数据处理和快速响应能力，则需要选择高性能的处理器和存储设备。
如果系统需要低功耗和小尺寸，则可以选择低功耗的处理器和紧凑型的存储器。
2. 考虑环境条件嵌入式系统通常会用于各种不同的环境条件下，例如温度、湿度、震动等。
在选择硬件时，需要考虑系统将面临的环境条件，并选择具备良好抗干扰和稳定性能的硬件组件。
例如，如果系统将在高温环境下运行，需要选择能够耐高温的硬件。
3. 可靠性和可用性嵌入式系统往往需要长时间运行，因此硬件的可靠性和可用性是非常重要的考虑因素。
选择具有高质量和可靠性的硬件能够保证系统的稳定运行，并减少故障和损坏的风险。
二、硬件优化1. 芯片级优化在嵌入式系统开发中，芯片是非常关键的组成部分。
通过对芯片进行优化，可以提升系统的性能和功耗效率。
例如，采用先进制程的芯片可以提供更高的计算速度和功耗效率。
此外，通过对芯片进行优化，可以减少功耗，延长系统的电池寿命。
2. 硬件接口优化嵌入式系统通常需要与外部设备进行通信，例如传感器、显示器、存储设备等。
在进行硬件接口优化时，需要考虑通信协议的选择和设计。
选择合适的通信协议可以提高数据传输速率和可靠性，同时减少功耗。
3. 系统架构优化在设计嵌入式系统的硬件时，需要考虑系统的整体架构。
通过合理组织硬件组件和模块，可以提高系统的可扩展性和灵活性。
同时，优化系统架构可以降低硬件成本和功耗。
三、硬件选择与优化案例以智能家居系统为例，来说明硬件选择与优化的过程。
智能家居系统需要具备实时响应、低功耗和可靠性的特点。
在硬件选择方面，可以选择一款高性能的ARM处理器作为主控芯片，配备充足的内存和存储设备。
单片机在嵌入式系统应用中的抗干扰措施
中 图 分 类 号 ： Ｐ ６ ． Ｔ ３８２ 文献 标识 码 ： Ａ
Ａｎｔ — ｉ ｔ ｒ ｅ ｅ ｃ ｅ ｓ ｅ ｏ ｈ ｐ ｉ ａ ｉ ｎ ｏ ｉ． ｎ ｅ ｆ ｒ ｎ ｅ Ｍ ａ ｕｒ ｓ ｆ ｒ ｔ ｅ Ａｐ ｌ ｔｏ ｆ － ｃ Ｍ ｉ ｒ ｃ ｎ ｒ ｌｅ ｓ ｉ ｃ ｏ ｏ ｔ ｏ ｌ ｒ ｎ Ｅｍ ｂ ｄ ｅ ｙ ｔ ｍ ｓ ｅ ｄ ｄ Ｓ ｓｅ
Ａｂ ｔａｃ ：ｎ ｔｅ ａ ｐ ｉａ ｉｎ ｏ ｃ ｃ ｎ ｒｌｅ ｓｉ ｍｂ ｄ ｅ ｙ ｔ ｍｓ，ｔ ｅ ａ ｔ — ｉｔｒｅｅ ｃ ｅ ｆｒ ａ ｃ ｆｍｉ ｓｒ ｔ Ｉ ｈ ｐ ｌｃ ｔ ｆｍｉｒ ｏ ｔ ｌｒ ｎ ｅ ｅ ｄ ｄ ｓ ｓｅ ｏ ｏ ｏ ｈ ｎ ｉ ｎ ｅ ｒ ｎ ｅ ｐ ｒｏｍ ｎ ｅ ｏ — ｆ ｃ ｃ ｎ ｒ ｌ ｒ ｓａｌｉ ｏ ｔｎ ｎ ｅ ｏ ｈｅ ｓ ｓｅ ｒｌａ ｉｉ ｏ ｒ ｏ ｔｏｌ ｓｉ ｌ ｍｐ ｒａ ｔｉ ｄ ｘ ｆｒｔ ｙ ｔｍ ｅｉｂ ｌｔ ｅ ｙ，ｔ ｕ ｅ ｄ ｓｇ ｏ ｎ ｉ— ｉ ｔｒｅｅ ｃ ｓ ｅ ｓ ｎｉｌ ｈ ｓ ｔ ｅ ｉｎ ｆｒａ ｔ ｈ ｎｅ ｆｒ ｎ ｅ ｉ ｓ ｅ ｔａ ｏ ｅ ｅ ｒｈ ａ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｃ ｏ ｏ ｔ ｌｒ ｙ ｔ ｍ Ａｃ ｏ ｄ ｎ ｏ ｗ ｒ ｉ ｇ ｅ ｐ ｉｎ ｅ，ｔ ｅ ａ ｔ ｏｓ ｄｓ ｆｒｔｅ ｒ ｓａ ｃ ｄ ｄ ｖ ｌ ｐ ｎ ｆｍｉｒｃ ｎ ｒｌｅ ｓｓ ｓｅ ． ｃ ｒ ｉ ｇ ｔ ｏ ｋ ｎ ｘ ｒｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｅ ｈ ｕ ｒ ｉ— ｈ Ｃ Ｓ ｈ ｎ — ｉｔ ｄｅｅ ｃ ｓ ｕ ｎ ｔ ｅ ａ ｐ ｉａｉ ｎ ｏ ｃ ｃ ｎ ｒｌｅ ｉ ｍ ｂ ｄ ｄ ｓｓｅ ｄ ｐ ｏ ｉ ｅ ｓ ｍｅ Ｕ Ｓ ｔｅ ａ ｄ ｎｅ ｒ ｎ ｅ ｉｓ ｅ ｉ ｈ ｐ ｌｃ ｔ ｆｍｉｒ ｏ ｔ ｌｍ ｎ ｅ ｅ ｄｅ ｙ ｔｍ ａ ｒ ｖｄ ｏ ｓ ｏ ｏ ｏ ｓ ｎ ｍｅ ｓ ｒ ｓｆ ｒｔｅ ｄ ｉ ｆａ ｍｉｓｂ ｅ ｅｒ ｒａ ｄ ｅｉ ｎ ｔｖ Ｆｏ ． ａ ｕｅ ｅ ｇ ｏ ｄ ｓｉ ｌ ｒｏ ｏ ｈ ｓ ｎ ｎ ｌｍｉ ａｉｅ ｅ ｒｒ Ｋ ｅ ｒ ｓ： ｉｒｃ ｎ ｒ ｌ ｒ Ｅｍｂ ｄ ｅ ｙ ｔｍ ；Ａｎｔ ｉ ｔｒｅ ｎ ｅ； ｍｉ ｉｌ ｒｏ ； Ｒｅｉｂ ｌ ｙ ｙ ｗｏ ｄ Ｍ ｃ ｏ ｔ ｌ ； ｏ ｏ ｅ ｅ ｄ ｄ ｓ ｓｅ ｉ— ｎｅ ｒ ｃ Ａｄ ｓ ｂｅ ｅ ｒｒ ｆｅ ｌａ ｉｉ ｔ
嵌入式系统综合抗干扰技术
关 键词 ： 嵌入 式 系统； 干扰技 术 ； 硬结 合 抗 软
Ｋ ｅ ｒ ：ｅ ｅ ｄ ｄ ｓ ｓｅ ｙ ｗｏ ｄｓ ｍｂ ｄ ｅ ｙ ｔｍ；ａ ｔ—ｉｔｒｅ ｅ ｅ ｔｃ ｉｕ ｓ ｉｉ—ｆｅ ｏ ｉ ａｉｎ ｎ ｉ ｎｅ ｒｎｃ ｅ ｈｎｑ ｅ ；ｒｇｄ— ｘ ｃ ｍｂ ｎ ｔ — ｆ ｌ ｏ
中图 分 类 号 ：Ｎ ７ Ｔ ９
文 献 标 识 码 ： Ａ
文 章 编 号 ：０ ６ ４ １（０ ０）７ ０ ３ — ２ １０ — ３ １２ １ ２ — ２４ ０
的目的。 常用的隔离 方法有光 电隔离、 电器隔离与变压器 隔离等 ， 继 当前嵌入式系统 发展如 日中天 ， 关于嵌入式 系统设计 的资料也 使用日 应根据 不同的信号选择不同的隔离方法。 寸 是 满 天 飞 ，但 是 关于 嵌 入 系统 的抗 干 扰 技 术 却 鲜 见 全 面 的 论 述 ， 笔 对 于 感 应 与辐 射 干扰 ， 要 靠 屏 蔽 技 术 。 屏 蔽 技 术 能 有 效 地抑 主 者从实际应用 中总结 出～套针对嵌 入式系统软硬结合 的综合抗干 制 通 过 自由 空 间 传 播 的 电磁 干扰 ， 过 屏 蔽 技 术 ， 以 限 制 系统 内 通 可 扰技术 ， 具有很强 的参考价值 。嵌入式 系统 的抗 干扰是一项 系统工 部 对 外 部 元 件和 装置 的干 扰 ， 时 也 防 止来 自系 统 外 部 的 干 扰 进 入 同 程 ， 综 合考 虑 ， 硬 结 合 ， 要 软 因地 制 宜 ， 能达 到 理 想 的 效 果 。 才 系 统 。按 其 原 理 ， 蔽 可 分 为 电场 屏 蔽 、 场 屏 蔽和 电磁 场 屏 蔽 。为 屏 磁 总的来说 ， 嵌入式 系统 的抗 干扰设计应采用 以硬件为主 ， 软件 了抑 制 由 电场 感 应 引起 的 干 扰 ， 采 取 以下 措 施 ： 应 为辅 ， 硬 结 合 的方 法 。 为软 件 的抗 干 扰 是被 动 的 ， 有在 程 序 异 软 因 只 增 大被 干扰 电路 与 干 扰 源 问 的 距 离 ， 以减 小 两者 之 间 的 分 布 电 常 出 现 后 ， 复位 或执 行 其 它 相 关 操 作 ； 硬 件 抗 干 扰 却 是 主 动 的 容 ： 量 使 被 干 扰 线 路 贴 近地 平 面 ， 或 而 尽 以增 大 其 对 地 电容 ； 被 干 扰 电 在 隔离 外 部 干 扰 ， 证 系 统 的 稳定 运 行 。 然 ， 些 软 件 的抗 干扰 技 术 路 与 干 扰 源 间 之 间插 入 金 属 薄 板 ， 保 当 一 实施 屏 蔽 。 也 会对 软 件 本 身 的 Ｂ Ｇ具 有 很 好 的纠 正 作 用 ， Ｕ 那就 另 做 它 论 了。 对磁 场 进 行 屏 蔽 则 主 要 采 取 高磁 导 率 材 料 屏 蔽 体 、 向 电流 及 反 １ 硬 件 干 扰 分 析 与对 策 涡流实现。 提高磁场屏蔽效果 ， 屏蔽体 的材料和开 关是关键。 对于 电 在 分 析 硬件 干扰 的时 候 ， 们 要 分 清 三 个 主 体 ： 我 干扰 源 ， 扰 途 磁 波 来 说 ， 干 电场 分 量 与 磁 场 分 量 总 是 同时 存 在 的 ， 以在 屏 蔽 电磁 所 径 与 被 干 扰 设 备 。 图 １所 示 ， 清 楚 了 这三 个 主 体 ， 们 就 可 以有 波 时 ， 须 同 时 对 电 场和 磁 场 进 行 屏 蔽 。 电磁 波 屏 蔽 的 关键 是 选 择 如 搞 我 必
嵌入式工程师工作中的问题与不足
嵌入式工程师工作中的问题与不足嵌入式工程师是负责设计和开发嵌入式系统的专业人员。
嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，通常被嵌入到其他设备或系统中，以完成特定的任务。
嵌入式工程师在工作中可能会遇到一些问题和不足，下面将详细介绍这些方面。
一、硬件设计问题与不足在嵌入式系统的设计过程中，硬件设计是非常关键的一部分。
嵌入式工程师需要选择合适的芯片、传感器、电路等硬件组件，并将它们进行适当的连接和布局。
然而，在实际的工作中，硬件设计可能会遇到以下问题和不足：1.1 功耗问题：嵌入式系统通常需要在资源有限的环境中运行，因此功耗是一个非常重要的考虑因素。
嵌入式工程师需要在硬件设计中尽量减少功耗，以延长系统的使用时间。
1.2 电磁兼容性问题：嵌入式系统常常会与其他设备或系统进行交互，因此电磁兼容性是一个需要考虑的重要问题。
嵌入式工程师需要在硬件设计中采取一些措施，以减少电磁干扰和抗干扰能力。
1.3 故障排除问题：嵌入式系统的硬件设计有时会出现一些故障或不良现象，嵌入式工程师需要具备一定的故障排除能力，能够快速找出问题并进行修复。
二、嵌入式软件开发问题与不足除了硬件设计，嵌入式工程师还需要进行软件开发，以实现系统的功能。
嵌入式软件开发可能会遇到以下问题和不足：2.1 实时性问题：嵌入式系统通常需要实时响应外部事件，因此实时性是一个非常重要的考虑因素。
嵌入式工程师需要在软件开发中采取一些措施，以确保系统能够及时响应外部事件。
2.2 资源管理问题：嵌入式系统的资源通常是有限的，包括处理器、内存、存储等。
嵌入式工程师需要在软件开发中合理管理这些资源，以提高系统的性能和效率。
2.3 可靠性问题：嵌入式系统通常需要长时间运行，并且不能出现故障。
嵌入式工程师需要在软件开发中考虑系统的可靠性，确保系统能够稳定运行。
三、项目管理问题与不足嵌入式工程师通常会参与项目的开发和管理工作。
项目管理可能会遇到以下问题和不足：3.1 进度控制问题：嵌入式项目通常有明确的开发周期和交付时间，嵌入式工程师需要合理安排工作进度，确保项目能够按时完成。
嵌入式机电设备硬件与软件系统抗干扰措施探讨
嵌入式机电设备硬件与软件系统抗干扰措施探讨摘要：随着嵌入式机电设备在工业生产中的使用日益扩大，抗干扰技术得到了人们的广泛关注。
文章通过分析嵌入式机电设备硬件系统和软件系统的干扰来源，探讨了具体相应的抗干扰措施。
关键词：嵌入式；机电设备；抗干扰1抗干扰的硬件系统1.1预防信号传播途径中的干扰①对于输入的信号与输出的信号选择光电耦合器接口电路以及滤波器进行光电隔离的一项措施；针对传输线采取的屏蔽技术，比如选择普通双胶线、屏蔽线等。
②通过电容使得前置放大器的频带宽度变窄，从使其对于高频噪声的回声响应进一步降低，从而使高频噪声得到有效抑制。
③采取负载阻抗匹配的方法，使得传输线的两端的源和阻抗负载阻抗与特性阻抗大小相同，从而减少信号传送过程中的畸变。
④在电源电路中增加低通滤波电路能够对高频信号的产生干扰进行有效抑制。
1.2预防空间电磁产生的干扰①选择具有优良导电性的金属当作屏蔽盒，并进行接地，从而使得电磁产生的辐射不会对所控制部件造成影响。
②选择具备差动输入功能的测量放大器使得微弱信号加大，再进行传输。
③模拟和开关的信号检测线能够选择屏蔽双胶线，以预防静电以及电磁产生的干扰。
1.3电源抗干扰的技术①选择模拟电源或者稳压电源模块作为供电电源。
②能够在电源端通过磁珠以及电容器构成滤波电路，从而出现滤波电路浪涌电压。
1.4正确接地①使电缆的屏蔽层和机电设备的金属外壳正确接地，可以防止漏电以及起到屏蔽的作用，预防干扰源从外部侵入，能够增加系统的有效抗干扰作用。
②接地线和电源线尽量短而粗。
并且采取隔离措施，也就是使得机电设备的地线和其余设施的地线彻底隔离开来，从而将外部的干扰源隔断。
③把未使用悬空的引脚处置好。
将未使用的引脚进行接地。
1.5印制板电路抗干扰①电路布线科学合理。
合理对抗干扰电路进行布局能够有效降低干扰，进而提升电磁的兼容性。
确保环路的面积变得最小。
布局去耦电容（IC）时应当与电源管脚（IC）尽量靠近，并且使之和电源与地之间构成最短的回路。
嵌入式计算机系统抗干扰技术初探
（） ａ 为系统 设 备 和其 它设 备 分 别接 地 的方 式 ， 这
种 接地 的方 式 效 果 最 好 。如 果 做 不 到 每 个设 备
ｗａ ｉ ｃ ｓ ｅ ． Ｍ ａ ｙ ｉ ｔｇ ａ ｅ ａ ｕ ｅ ｈ ｕ ｄ ｂ ａ ｅ ａ ｄ ｒ ｎ ｏ ｔ ｒ ｅ ｉ ｎ ｔ ｓ ｕ ｅｔ ｅ ｓ ｓ ｅ ｉ ｏ — ｓｄｓ ｕ ｓ ｄ ｎ ｎ ｅ ｒ ｔ ｄ ｍｅ ｓ ｒ ｓ ｓ ｏ ｌ ｅｔ ｋ ｎ ｉ ｈ ｒ ｗａ ｅ ａ ｄ ｓ ｆｗａ ｅ ｄ ｓ ｇ Ｏ ａ ｓ ｒ ｈ ｙ ｔ ｍ ｎ ｎ ｒ ｎ
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嵌 入式计算机 系统抗干扰技术初探
黄 家彬
（ 二 炮兵工程学院 ， 安 第 西 ７０ ２ ） １ ０ ５
摘 要 ： 入 式 计 算 机 系 统 应 用 越 来 越 广 泛 ， 否 解 决 其 抗 干 扰 能 力 成 为 系 统 成 功 的 重 要 环 节 。文 中 就 Ｐ ／ 嵌 能 Ｃ １ ４ 入 式 计 算 机 在 导 弹 测 试 控 制 系统 应 用 中如 何 实 现 和 提 高 整 体 抗 干 扰 能 力 问 题 进 行 初 步 探 讨 ， 系 统 硬 ０嵌 在
嵌入式系统硬件抗干扰技术研究
4元 器件提 可靠性的 和方法 高 措施
构成系 统电 路的基本单 元是元器件， 选择 质量好合适的元器件是抑制千扰的基本保证。 4. 1 微处理器的 选择 目 为了 前， 提高硬件系 统自 身的可靠性， 各 制造商在单片机设计上采取了 一系列措施: ( 1 ) 降低外时钟频率，) 低噪声系 (2 列单片 (3 机; ) 时钟监测电 路、“ 狗”技术与低电 位。 看门 压复 (4 EFT 整形技术等。而且各种先进技术还在 ) 不断地发展和应用之中。因此， 要选用抗干扰 能力 较强， 有看门狗的微处理器。
2 硬件电路可靠性和抗干扰性设计 通常来自 供电系 信号传输通道的干扰 统和
是影响整个系统可靠性的主要因素， 因此硬件 抗干扰设计应将重点放在这里。硬件抗干扰 设计得好可将绝大部分干扰拒之门外， 使系统
的稳定 幅度提高. 性大
2. 1 供电系统抗干扰设计 电源在向系 统供电 也将其噪声祸合到 时， 系统电源上， 电源祸合的干扰对电路的影响非 常大， 统提供优质 给系 稳定的电源是保证系统 可靠性能的关键之一。为防止从电源系统引 入干扰， 可用隔离变压器接入电网， 防止电网 干扰侵入微机系统， 同时可作各种滤波器滤 波。 2.2 信号传输通道抗千扰设计 信号传 输通道包 统的前向 括系 通道和后向 通道， 对信号传输通道的可靠性设计可从以下 几个方面着手: ( 1 ) 利用光电祸合器及滤波器 对输入、 信号采用光电 输出 隔离措施， 可 将微处理器与前向通道、后向通道及其他部
嵌入式系统软件抗干扰技术
关键词 ： 嵌入 式系统 ； 软件 ； 抗干扰 ； 自诊断 中图分类号 ：Ｆ １ ．６ Ｔ ３ １５ 文献标识码 ： Ａ 文 章编号 ：６ ３—１２ ２０ ０ ０ ４ ０ １７ ６ Ｘ（０ ６）４— ０ ６— ４
计算机技术发展到今天 ， 产生了两大分支 ： 一类是满足高速计算 的通用计算 机系统 ， 另一类是面向工
结果． 在工程应用程序设计中 ， 采用汇编语 言要 比高级语 言更具有实时 眭． （） ３ 足够 的时序裕度． 时序是程序设计中必须考虑的问题 ．
２ 软件抗 干扰 的特点和前提条件
由于软件抗 干扰 的特殊性 ， 嵌入式系统 的软件抗干扰技术与硬件抗干扰技术有着很大的不 同， 其特点 主要表现在 以下几个方面．
软件的可靠性 ， 减少软件错误的发生 ， 并且在发生软件错误的情况下仍能使系统恢复正常运行．
１ 嵌 入式 系统软件 的基本 要求
软件的可靠性问题常常容易被人们忽视 ， 但随着嵌入式测控系统越来越复杂 ， 工作环境干扰越来越严 重， 软件可靠性问题逐渐为人们所重视． 软件的可靠性问题虽然和硬件 的可靠性 问题不尽相 同， 在基 于单
（） １ 软件抗干扰的两个作用． 在两种情况下需要应用软件抗 干扰 ： 一种情况是 为了提高 系统 的效能 、
： 省硬件 ， 用软件的功能去代替硬件 ； 另一种情况是用软件 去解决硬件解决不 了的问题．
嵌入式系统硬件抗干扰技术的研究
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald135信息科学DOI：10.16660/ki.1674-098X.2017.33.135嵌入式系统硬件抗干扰技术的研究潘兴民 姜凯文(佳木斯大学信息电子技术学院 黑龙江佳木斯 154007)摘 要：在一些特殊的工作环境之中嵌入系统要面对更加复杂的外部电磁环境，会造成嵌入式系统出现内外干扰问题，进而影响该设备发挥出其最大的效能。
而嵌入式系统的抗干扰能力又主要分布于系统硬件部分，为此就必须要对嵌入式系统硬件的抗干扰技术加以深入研究与探讨，以期为进一步提高嵌入式系统的可靠性做有益的铺垫。
关键词：嵌入式系统 硬件 抗干扰 可靠性中图分类号: TP316 文献标识码: A 文章编号: 1674-098x(201711(c)-0135-02近些年来随着网络信息技术的不断发展与进步，嵌入式技术也在不断的更新换代之中得到了有效的提高。
可以说嵌入式系统由于其具有较强的专用性，且软硬件能够被量体裁衣，所以被广泛应用到各个领域之中。
也正因如此，常常被应用到一些特殊工作环境之下的嵌入式系统，更需要有效提高其自身的可靠性，由此也就需要对嵌入式系统的硬件抗干扰技术加以深入的研究与探讨。
以下笔者即结合个人在嵌入式系统上的研究经验与相关参考文献，就嵌入式系统硬件抗干扰技术展开粗浅的分析与探讨，以供大家参考借鉴。
1 嵌入式系统的干扰因素如若我们对嵌入式系统的干扰进行剖析则可以将其干扰分为以下两种类型，即内部干扰与外部干扰。
所谓的内部干扰主要是指因为嵌入式系统自身问题而造成的干扰，如印制电路板在设计上的问题、元器件热噪声问题；外部干扰则是指因为外界环境而给嵌入式系统带来的干扰，如电池干扰、电磁波干扰、电网干扰等。
通常情况下高电压、大电流、电火花等电磁信号场都是干扰嵌入式系统的主要外部干扰渠道。
特别是嵌入式系统的中央处理器如若受到较为严重的电磁干扰，甚至会造成嵌入式系统发生崩溃问题。
嵌入式系统中软件抗干扰措施
会造 成嵌 入式 系统 硬 件 系统 的破坏 ，却 常常 会破 坏数 字 信
号 的 时序 ，更 改单 片机 寄 存器 内容 ，导 致程 序 “ 跑飞 ” 或 进 入死 循 环 。因此 ，在 提 高硬件 可 靠性 的基 础上 ，必 须在 程 序设 计 中采 取措施 ，提 高软件 的 可靠 性 ，减少 软件 错误 的 发 生 ，并 且 在发 生软 件错 误 的情况 下 仍能 使 系统恢 复正 常 运行 。
纳 为 ：以 应用为 中 心 ，以计 算机技 术 为基 础 ，软硬 件 可裁 剪 ，适 应于 应用 系统 及对 功能 、可靠性 、成本 、体 积 、功 耗 等有严 格要 求 的专用 计 算机 系统 。
２ 嵌入式系统软件的基本要求
软 件 的可 靠性 问题 常 常容 易被 人们 忽 视 ，但随 着嵌 入
常 存在
维普资讯
学术 ． 技术
不 可靠 、控 制失 灵或程 序运 行失 常 。 当发生这 些错 误 或故 障 时 ， 测控 软件 要 能够 不 受影 响 ，从 错 误 或故 障 中恢 复 ， 保 证 系统 的正 常工 作 。（） 时性 。 实时 性 是 测控 系统 的 ２实 普遍 要求 ，即要求 系统 及时 响应 外部事 件 的发 生 ，并及 时
ＣＰＵ 的 计算机 系统 ，后两 者则 是芯 片形 态 的计算 机 系统 。 对于 微 机嵌 入 式 应用 系统 ，系统 的 可靠 性 是 至 关重 要 的 ，
硬 件 的可 靠性 问题 不尽 相 同 ，但在基 于 单 片机 的测控 系统 中 ，软 件 与硬 件是 处于 同 等重要 的地 位 。
Ｋ ｙ ｗｏ ｄ ：ｅ ｂｄ ｄ ｓ ｓ ｅ ｒｌ ｂｉ ａ ｔ ｊ ｍ ｉ ｂｉ ； ｏｔ ａｅ ｅ ｇ ｅ ｒ ｇ；ｅ —ｄ ｇ ｏ ｉ ｅ ｒ ｓ ｍ ｅ ｅ ｙ ｔ ｍ；ｅａ ｉ ｙ；ｎ ｉ ａ ｍｎ ａ ｉ ｙ Ｓ ｆ ｗ ｒ ｎ ｉ ｅｉ ｓｒ ｉ ｎ ｓ ｉ ｌ ｔ — ｇ ｌ ｔ ｎ ｎ ｆ ａ ｓ
单片机嵌入式系统的抗干扰技术
Ｃ ｉａ Ｎ ｗ Ｔ ｃ ｎ ｌｇｅ ｎ ｒｄ ｃｓ ｈ ｎ ｅ ｅ ｈ ｏｏ ｉｓａ ｄ Ｐ ｏ ｕ ｔ
Hale Waihona Puke 高 新 技 术 单片机嵌入式系统的抗 干扰技术
郝 树 虹 盛 春 玲 李 秋 菊 胡 滨
（、 １ 莱铜 自动 化部 ， 东 菜芜 ２ １０ ２ 莱钢 炼钢 厂 ， 东 莱芜 ２ １ ０ ） 山 ７ １４ 、 山 ７ １４ 摘 要 ： 干扰技 术是单 片机 应 用 系统设 计过 程 中的 重要 环节 ， 文从硬 件 和软 件 方面探 讨 了单 片机抗 干扰 的一 些方 法措施 ， 效 抗 本 有 提 高单 片机 嵌入 式 系统运 行 的可 靠性 。 关键 词 ： 片机 ； 单 嵌入 式 系统 ； 干扰 抗 １ 片机嵌入式系统及其干扰形式 单 和抗 干扰 的独特 性能。 作至关重要的指令之前也可插入几条空操作指 嵌入式系统 一般 定义为： 以应用为 中心 ， 以 光 魁器件 令， 以确保这些指令的正确执行。 计算机技术为基础 ， 软件硬件可裁剪 ， 应用 适合 ３ ｌ ２软件陷阱技术 系统对功能 、 可靠性 、 、 、 成本 体积 功耗严格 要求 当跑 飞 的程序 落在非程序 区 （ Ｅ Ｒ Ｍ 如 ＰＯ 的专用计算机 系统 。 简而 言之 ， 可用“ 一言” 义： 定 未使用 的空间或某些数据表格 区）则采用软件 ， 嵌 埋在应 用系统或设备之 中，不为用户所见 的 陷阱使程序恢复正常。 所谓软件陷阱 ， 就是在非 专用计算机 系统 。 图 １光电隔 离示意图 程序 区设置一些拦截 程序 ， 将失控 的程 序引至 工业现场环境 中的干扰一般 以脉 冲形式 进 电磁隔离 。 利用隔离变压器来切断环流 ， 如 复位 人 口地址 ００Ｈ或 处理错 误程 序 的入 口 ００ 入 系统 ， 干扰形式主要有三种 ： ～是空 间干扰 磁 图 ２ 所示 。电路 １ 的输 出经过 变压器耦合到 电 地址 Ｅ Ｒ 在此处利用 ＬＭ Ｒ， Ｊ Ｐ指令 ， 序走人 使程 场干扰） ， 信号通过空 间辐射进入 系统 ； 是 路 从而地 环路被 切断 ， 电路 各 自的地 电位 正轨 。 电磁 二 两 过程通道干扰 ， 干扰通过 与系统相连 的前 向通 基准不受影响 ， 不会造成 干扰 。 ３ － ３软件看 门狗 电路 道 、 向通道及与其它 系统 的相连通道进入 ； 后 三 程序运行过程 中． 时受到某种干扰 的影 有 隔 离受 蓬器 是供 电系统 干扰 ，电磁信 号通 过供电线路进入 响会 现死循环现象 ， 门狗 的作用就是 防止 看 系统 ， 是危害最 严重 、 最广泛 的一 种于扰 。当干 程 序发生死 循环。 ５单片机中有两个定时器 ， 在 １ 扰侵入单片机系统后 ， 会造成控制状 态失灵 ， 数 可以用这两个定时器来对 主程序 的运行进 行监 据采集误差加大 ， 数据发生变化 ， 运行失常 程序 控。对 Ｔ 设定一定 的定 时时间 ， Ｏ 当产生定 时中 等不 良 果。 后 针对 以上问题 ， 本文分别从硬件和 断时对一个变量进行赋值 ，而这个变量在 主程 软件两个方面来探讨一些 提高单片机嵌入式系 图 ２ 变压 器 隔 离示 意 图 序运行的开始 已经有 了一个初值 ， 要设定 的定 统抗 干扰能力 的方法 。 ２ － ３屏蔽技术 时值要 小于主程序 的运行时 间。这样在主程序 ２硬件抗干扰措施 将单 片机 嵌入式 系统置 于金 属箱 体 中， 利 的尾 部对变量的值进行判断 ，如果值发生 了预 ２ ． １电源干扰控制 用金 属对电磁的屏蔽性来削弱或 消除外 部进入 期 的变化 ， 就说 明 Ｔ ０中断 正常 ， 如果没 有发生 电源是对 单 片机 系统 干扰 的一个 主要 来 箱 内的电场和磁场 。信号线和 电源线严 格地分 变化 则使程 序复位 。 １ Ｔ 用来 监控主程序的运行 ， 源。 电源在提供能源 的同时 ， 直接将噪声加在单 开 ， 不得同时穿人 同一个金属盒或金属 管中。 由 给 Ｔ 设 定一定 的定时时 间， ｌ 在主程序 中对其进 片机 系统上 。 中断线 、 复位线和其它一些控制线 于 电场或磁场都与测点到干扰源的距离成反 比， 行复位 ， 如果 不能在一定的时间里对其进行复 最容易受到外界噪声的干扰。 因此， 把信号线安排 到距离 电源线远 的地方也 是 位 ，１ Ｔ 的定时 中断就 会使单片机 复位 。在这里 电源变压器采用双隔离 ，即电源变 压器 的 种有效措施 。 Ｔ 的定时 时间要设的大于 主程序 的运行时间 ， １ 初、 次级线圈屏蔽层与初级线 圈中心点接大地 ， ２ － ４硬件看 门狗 （ ｔ ｄｇ技术 Ｗａ ｈｏ） ｃ 给主程序 留有一定的裕量 。而 Ｔ 的中断正常与 ｌ 次级外屏蔽 层接抑 制板 地 ，以减少高低频脉 冲 Ｍ Ｘ １Ｌ Ａ ８３ 是一 款带看 门狗 和 电源监 控功 否再 由 ＿】 ｒ 定时 中断子程序来监视。 Ｏ （ Ｔ 监视 Ｔ ， １ 干扰 ， 提高高频共模抗 干扰能力 。 能复位芯片 ， 的复位信号 为高电平 ， 于 Ｔ 监视主程 序 ， 序又来监视 Ｔ ， 提供 适用 １ 主程 Ｏ从而保证 用压敏电阻抑制尖 峰 、 。 浪涌 压敏 电阻两端 复位信号为高电平 的单片机 系统 。 Ａ ８ Ｍ Ｘ Ｌ的 系统的稳定运行。 １ ３ 的电压如超过其 限定值 ， 电流会迅速 增大 ， 呈短 溢出时 间为 １ 秒 ， ． ６ 当系统 出现 死机 时 ， 片机 单 ３ Ａ数字滤波技术 路状态。 利用这一特 点可以吸收瞬时尖峰 、 浪涌 就会停止 向看 门狗发送脉 冲 ， 超过 １ 秒 ， 门 ． 看 ６ 为了消除实时数 据采集 系统通道中的干扰 电 压。压敏电阻并联在 电源 的初 次级 可有效抑 狗电路就会发 出复位信号 ， 系统 复位 ， 将 使系统 信号 ， 需对信号滤波 。所谓数字滤波 ， 在单 就是 制尖峰浪涌电压。 恢复正常。 片机 中用某种计算方法对输人 的信号进行 数学 低通 滤波器 可滤去 干扰带来 的高次谐 波 ， ２ ． ５去耦技术 处理， 以便减 少干扰在有用信号 中的比重 ， 提高 改善 电源波形 。 采用分散独立 的稳压块 ， 对 分别 数字信号 电平转换在转换过程 中会产生很 信 号的真实性 。这种滤波方法不需要增加硬件 各部分电路进行供 电，可减少公共阻抗 的相互 大 的冲击电流 ， 在传输线和供应 电源 内阻上 设 备 ，只需要 根据预定的滤波算法编制相应 的 并 影响 ， 提高供电的可靠 陛。 产生较 大压 降 ， 成严 重干扰 。为抑制 此干扰 ， 程序即可达到信号滤波 的 目的，有利于 降低成 形 ２ ． ２隔离技术 在 电源 电路 、数字 电路 和信 号处理 电路 中适 当 本 。数字 滤波稳定性高 ， 滤波参数修改方便 ， 可 在接 口电路 中 ， 出现 ２ 以上接 地时 ， 配置去耦 电容 ， 如果 点 即形成去耦 电路 ， 这样可旁路集 以对各 种干扰信号进行滤波 。常用 的滤波方法 可能 引入共 阻耦 合干扰和地环路 电流干扰 。抑 成 电路产生 的干扰 。原则 上每个集成 电路 的电 有 ： 算术平 均值滤波 、 中值滤波 、 程序判断滤 波 、 制这类 干扰 的方法 是采用隔离技术 。通常有光 源和地之 间都要加 １ 个去耦 电容 。它有两个作 加权平 均值滤波 、滑动平均值滤波和复合数字 电隔离和电磁隔离 两种 。 用： 一方面是本集成 电路 的蓄 能电容 ， 提供和 吸 滤波法 。 光电隔离。光 电隔离是 由光 电耦合器来实 收该集成 电路开 、 门瞬 间的充 放电能量 ； 关 另一 ４结束语 现 的， 电耦合 器通过光进行 信号传 送 ， 图 １ 方面旁路掉该器件 的高频 噪声。数字电路 中典 光 如 在 ｒ程实践中通常都是几种抗干扰技术并 】 ＿ ＝ ＝ ＝ 所示 ， 可以切断单片机与前 向 、 向及其 它控制 型的去耦 电容是 ０ Ｆ 后 ． 。 １ Ｉ ｘ 用 ， 为补 充完善来 取得较好 的抗干扰效果。 互 细 器电路的联系， 使其电路相互独立， 能有效抑制 ３软件抗 干扰措施 致周到地分析干扰源 ， 确定干扰 洼质 ， 与软 硬件 尖峰脉冲及各种噪声干扰。光电耦合器的组成 ３ ． １指令冗余技术 件抗干扰技术相结合 ， 完善系统监控程序， 使系 主要包括发光 二极管 、 光敏品体管等部件。 当信 跑 飞的程序落 在用户工作 程序 Ｒ Ｍ 区 统最大限度 的避免 干扰的产生和受干扰后能使 Ｏ 号电压 Ｕ产生 电流 Ｉ ，其发光 的强弱与 ｕ的大 内时 ， 可采用 指令 冗余的方法使程序走 上正轨 。 系统 恢复正常运行 ， 保证单 片机控 制系统长期 小成 正 比， 过光电耦合到光 电三极管再一 次 常用 的指令冗余 技术有 两种 ： Ｏ 通 Ｎ Ｐ指令 的使 用 稳定可靠地丁作 。 变成 电流 ， 大电路 输出。它在输入 、 出电 和重要指令冗余。Ｎ Ｐ 经放 输 Ｏ 指令是在双字节指令和 参 考 文献 路中另一个 主要作用是抑制地环流 ，即使在输 三字节指令之 后捅人两个单字 节 Ｎ Ｐ Ｏ 指令 ， 即 ｆ朱顺华 ， １ 】 王成春 ， 邹逢兴． 单片机控制 系统的硬 入端 出现 ６ Ｖ的共模 电压时 ， ０ 对控制器也无影 使 因为“ 跑飞 ” 序落 到操作 数上 ， 两个 件 抗干扰 设计 微计算机信 息，０７ ３ ． 使程 由于 ２０． ， ２ 响。光 电耦合器 的输入 与输 ｝端在 电气上是绝 空操作指令 的存在 ， Ｈ 不会将其 后的指令 当操作 『 刘光斌． ２ １ 单片机 系统 实用抗干扰技术 ［】 Ｍ． 北 缘 的， 出端对输入端无反馈 ， 且输 因而具 有隔离 数执行 ， 而使程序纳入正轨 。 从 在某些对 系统工 京 ： 民邮 电出版社 ，０ ６ 人 ２ ０
嵌入式自控系统软件抗干扰分析模型
Ｐ１ ２
护 时 间 。 而 系 统抗 干 扰 目标 在 于降 低 系 统 故 障 次 数 ｎ， 高 系 因 ｆ 提 统 自恢 复能 力 ｎ， 。降低 故 障 发 生后 所 需 维护 次数 ， 少 系 统 总 维 减
ｗａ ｅ ａｎｉ ｎｅｒ ｅｎ ｅ，ｒ ｓ ｄ ｒ ｔ —ｉｔ ｆ ｅｒ ｃ ｃｏｓ ｅ ｗｉ ｐｒ ａｂｉ ｙ ａｎ ｃｈ ｎ ｃ ｔ ｈ ｏｂ ｌ ｄ ｉ ｔ ａｎ ｅｌ ｏｄｉ ｎｇ．
Ｋｅｅｄ ｙ ｔ ｍ ＭＣＵ． ｆ ｓｏｔ ｅ ｍ ｏ ｏｎ ｎ ｉ ｎ ｅ ｆｒ ｃ ｗａｒ ｄｅｌ ａ ｔ—Ｉｔ ｒｅ ｅｎ ｅ
指标。
关键 词 ： 入 式 自控 系统 ， 嵌 ＭＣＵ， 系统稳 定性 ， 件 抗 干扰 模 型 软
Ａｂ ｔａ ｔ ｓ ｒｃ
Ｂａ ｅ ｎ ｔｅ ｍｅｈ ｄ ｆａ ｔ ｉｅｆｒｎ ｅ ｏ ｍｂ ｄ ｅ ｏ ｔ ｌ ｙ ｔｍ ｎ ｐａ ｔ ａ ｒｊｃ ．ｉ ｕ ｎ ｍｏ ｅ ｏ ｏｔ ｓ ｄ ｏ ｈ ｔｏ ｓ ｏ ｎｉ ｎ ｒ ｅ ｃ ｆｅ ｅ ｄ ｄ ｃ ｎｒ ｓｅ ｉ ｒｃｉ ｌｐｏｅ ｔ ｃ ｏ ｔａ ｄ ｌ ｎ ｓ ｆ —ｔ ｅ ｏｓ ｃ Ｐｋ —
陈永辉 （ 湖北工业大学计算机学院， 湖北 武汉 ４ ０ ６ ） ３ ０ ８
摘 要
针 对嵌 入 式 自控 系统软 件 抗 干 扰 经 验 方 法 进 行 总 结 、 分析 ， 引入 概 率 统 计 方 法 ， 道 编 码 理 论 提 出一 个 理 论 分 析模 型 。 信
试析嵌入式系统硬件抗干扰技术
试析嵌入式系统硬件抗干扰技术摘要：随着科学技术的发展，各个领域中都有了单片机的广泛应用。
而嵌入式系统中的一个可靠性指标就是其抗干扰性能，这是单片机系统研制不可忽视的内容，有利于提高其在系统应用中的可靠性，需要根据现场具体情况进行设计。
因此，必须要认识到嵌入式系统中硬件抗干扰技术的重要作用，并结合嵌入式系统的特点，运用更多有效的措施提高抗干扰技术的作用。
关键字：嵌入式系统；硬件；抗干扰；技术在单片机的日常运程中，外界会产生一定的干扰作用，影响系统的可靠性和稳定性，而电磁波是其最大的外力干扰因素。
因此，在嵌入式系统运行工作中，必须要保证单片机运行状态的稳定性。
根据单片机嵌入式系统的抗干扰形式，把握单片机嵌入式系统硬件抗干扰技术的有效对策。
一、嵌入式系统嵌入式系统硬件抗干扰运用的都是看门狗电路，比如计数器和控制电路。
在嵌入式系统正常运行时，隔一定时间嵌入式系统的CPU就会清零看门狗电路的计数器，即喂狗。
一般嵌入式系统喂狗的时间间隔不超过计数器的溢出时间，看门狗芯片不会进行嵌入式系统复位。
如果嵌入式系统正常工作，在系统发生异常后，其CPU正常喂狗操作就会受到影响。
一旦超过设定的喂狗时间，计数器就会发生溢出，并对嵌入式系统强制复位，将其重新启动运行，实现系统硬件的正常运行。
通常嵌入式系统需要运用SOC和看门狗芯片，通过I/0 (输入/输出)管脚CPU进行喂狗，这样可以增加系统的灵活性，复位信号是看门狗芯片复位输出RESET送出SOC芯片或CPU芯片，当然也可以添加控制逻辑在看门狗芯片和SOC芯片或CPU芯片间[1]。
如果发生系统异常，规定时间内CPU喂狗就会输出复位信号，整个系统就会复位。
在SOC芯片上增加看门狗芯片方案，不仅可以降低系统的集成度，而且系统成本和单板面积开销增加。
CPU喂狗可以运用更高的效率，提高喂狗任务的优先级，防止CPU被其他任务长时间占据，喂狗被停止，此时系统就会出现非正常复位，CPU效率大大降低。
uart串口通讯硬件抗干扰方法
UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）是一种通用的串行通讯协议，常用于将计算机与外部设备（如传感器、显示器、嵌入式系统等）进行数据交换。
然而，在一些特定的环境中，UART串口通讯可能会受到各种干扰，导致数据传输错误甚至通讯中断。
为了确保通讯的稳定和可靠，有必要采取一些硬件抗干扰方法来保护UART串口。
一、地线设置1. 串口地线独立在设计UART串口通讯硬件时，应该将串口地线独立出来，不与其他信号共用。
这样可以有效减小串口地线受到干扰的可能，提高通讯的可靠性。
2. 地线布线规划在实际布线过程中，应该尽量减小地线回路面积，布线规划应该尽可能短而直。
并且，地线布线应该与其他信号布线分离，避免互相干扰。
二、信号线设置1. 信号线双绞为了减小串口信号受到外部干扰的可能，可以考虑采用信号线双绞的方式进行布线。
信号线双绞可以有效减小干扰的影响，提高通讯的稳定性。
2. 信号线长度控制在设计串口信号线时，应该尽量控制信号线的长度，避免过长的信号线会增加串口信号受到干扰的可能。
可以通过合理规划电路板布局，减小信号线长度，提高通讯质量。
三、电源线设置1. 电源线滤波在串口通讯硬件设计中应该考虑对电源线进行滤波处理，以减小串口通讯受到电源干扰的可能。
可以在设计中增加适当的电源滤波器，提高串口通讯的稳定性。
2. 电源线隔离为了避免串口通讯受到电源波动的影响，可以考虑采用电源线隔离的方式进行设计。
可以通过使用隔离电源模块或者隔离变压器等设备，将串口通讯与电源线隔离开，提高通讯的可靠性。
四、屏蔽处理在设计UART串口通讯硬件时，可以考虑对串口信号线进行屏蔽处理，以减小外部干扰的影响。
可以使用屏蔽罩、屏蔽壳等设备对串口信号线进行屏蔽，提高通讯的稳定性。
五、环境控制1. 温度控制在实际应用中，环境温度对串口通讯的稳定性也有一定的影响。
在设计串口通讯硬件时，应该考虑环境温度的控制，尽量将串口通讯设备放置在稳定的温度环境中，以提高通讯的可靠性。
嵌入式系统软件可靠性和抗干扰技术
片 例 ， 各种软件 机为 对 抗干扰 进行总 技术 结。 ２ 指 令 冗余 设 计
处理 器指令 出操作码 和操作数弼 部分组成 区 别 操作 码和操作数 则由取指令 的顺 序决定．操 作时
序 由程 序 计 数 器 Ｐ Ｃ控 制 Ｉ。Ｃ Ｕ 取 指 令 时 先 取 操 Ｐ Ｌ ｌ
维普资讯
电 子 产 品 可 靠 性 与 环 境 试 验
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嵌入式 系统软件可靠性和抗干扰技术
伍 伟 杰
（ 广东 工 贸 职业 技 术 学 院 ．广 东 广州 ５０１） １５ ０
摘 要 ：针对嵌入式控制 系统在工程应用 中存在的干抗现象 比较硬件和软件抗干扰的特点 ． 述了各种系 综
Ａｂ ｔ ａ ｔ Ａｉ ｄ ａ ｉｔｒ ｒｎ ｅ ｐｅ ｏ ｎ ｆｅ ｂ ｄ ｅ ｏ ｔ ｌｓｓ ｍ ｎｐａ ｔａ ｍｊｅ， ｓｒ ｃ ： ｍｅ ｔ ｎｅ ｅｅ ｃ ｈ ｎｍｅ ａｏ ｍ ｅ ｄｄ ｃ ｎｒ ｙｔ ｉ ｒｃｉ ｌｐ ｅｌ ｆ ｏ ｅ ｃ
ｔ ｅ ｈ ｒ ｃｅｉｔ ｓ ｏ ｈ ｒ ｗ ｒ ｎ ｓｆ ｒ ａ ｔ － ｎｅ ｅ ｅ ｃ ｅ ｉ ａｅ ｃ ｍｐ ｒ ｄ Ｖａｉｕ ｈ ｃ ａａ ｔｒｓ ｃ ｆ ａ ｄ ａ ｅ ａ ｄ ｏ ｗａｅ ｎ ｉ ｉｔｒ ｒｎ ｅ ｄ ｓｇ ｒ ｏ ａｅ ． ｉ ｔ ｆ ｎ ｒ ｓ ｏ
Ｋｅ ｒ ｓ：ｅ ｅ ｄ ｄｓ ｓｅ ｙ ｗｏ ｄ ｍｂ ｅ ｙ ｔｍ；ａ ｔ ｉ ｔ ｅｅ ｃ ；ｒｄ ｎ ａ ｃ ；ｓ ｆ ｒ ａ ；ｆ ｔｒ ｄ ｎｉ ｎ ｅ ｒｎ ｅ ｅ ｕ ｄ ｎ ｙ ｏｔ ｅｔ ｐ ｉ ｅ — 可 靠 性 和 抗 干 扰设 计 可分 为
作 者 筒 介 ： 伍伟 杰 （ ９７ ） 男 ，广 末韶 关 人 ． 广 东 ２ 贸职 ｈｒ 术 学 院助 教 ．硕 士 ，主 要 从 事 敷 控 技 术 、 制 造 自动 化 与机 电 １７一 ＋ － ｒ －ｔ
单片机嵌入式系统的抗干扰技术探讨
引言 近年来 ，单片机嵌入式系统在工业测控系统领域得到了广泛应用 ， 但是这种微控制器在工业 现场 的环境下就会 出现运行不稳定 ， 经常死机 等问题 ， 特别是在各种实 时控制 的远距离系统中 ， 现场环境条件差 ， 干 扰 因素较多 ， 系统 自然就会受到其他 电磁设备 的干扰 ， 所 以单片机嵌入 式系统的抗干扰设计是非常重要 的， 抗干扰性能好才能使系统在复杂环 境 中正常工作。 下面就常见 的干扰源和抗 干扰的两种软硬件技术做了简 要探讨分析。
３ 、软件 抗干扰技术
３ ． １软件看 门狗技术 程序在运行过程 中经常受到干扰 而出现死循环现象 ， 而看门狗的作 用 就是预 防死循环现象的发生 。在常见 的 ５ １ 单 片机 中一般都有两个定 时器 ， 这两个定时器可以对主程 序的运行进行监控 。当对 Ｔ ０ 设定了一 定的定时时间， 如果在产生定时 中断时对 其中的一个变量赋值 ， 而该变 量已经有 了一个初值 ， 那么主程序就会对 变量 的值进行判断 ， 要是判断 该值发生变化 ， 则Ｔ ０ 中断正 常，若没有发生变化 ， 程序则复位 。 Ｔ １ 是 监控 主程序 的，当对 Ｔ １ 设定一定的定时时间，如果主程序没有在一定 的时间内进行复位 ， 那么 Ｔ １ 的定时中断就会使单片机复位。 Ｔ １ 是否中 断正 常是 由 定时 中断子程序监 控的，所 以 Ｔ ０ 、Ｔ １ 和主程序之间有 着互相监控 的循环 ，从 而维持 系统 的正常运行 。 ３ ． ２数 字 滤 波 技 术 数字滤波的定义是在单 片机 中用其他计算方法处 理数字 ， 减 少有用
２ 、硬件抗干扰技术
２ ． １ 控 制 电 源干 扰
如上文所述 ， 对单片机嵌入式系统的干扰 主要是来 自电源干扰 ， 所 以只要控制好 电源干扰 ， 那么单片机嵌入式系统所受 的影 响就会大大减 少。 对 于控制 电源 的干扰主要有以下三个措施 ： 用压敏 电阻抑制尖峰 以及 浪涌 。 压敏 电阻两端 的实际 电压如果超过 了限定值 ， 电流就会增大 导致短路 。 于是 ， 压敏 电阻 的这一特性可以用作 吸收瞬间尖峰和浪涌 电 压。 将压敏 电阻并联在电源变压器的初 次级 ， 就可抑制尖峰和浪涌 电压 电压 ， 从而减少电源干扰 。 用低涌滤波器阻碍高频电阻。 许多高次谐 波很容易通过电源进入单 片机 嵌入式 系统 ， 而其 它的一些 电磁波也会通 过 电源线感应进入系统 ， 从而对系统造成 干扰和影响 ， 如果在 电源 电路 中加入低涌滤波器 ， 就可以过滤干扰带来 的高次谐波 ， 抑制高频信号干 扰 ，还能采用独立的稳 压块对各部分 电路提供 电能 ，提高供 电可靠性 。 电源变压器用双隔离方式 。 双隔离方式是说将 电源变压器的初级线圈 的中心和初级线圈的屏蔽层 与大地 连接 ，次级外屏蔽层 与抑制板地相 接 ，这种做法就可以减少 高低频脉 冲的干扰
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模拟地和数字地的认识
模拟地和数字地的认识在电子系统设计中，为了少走弯路和节省时间，应充分考虑并满足抗干扰性的要求，避免在设计完成后再去进行抗干扰的补救措施。
形成干扰的基本要素有三个：
（1）干扰源，指产生干扰的元件、设备或信号，用数学语言描述如下：du/dt，di/dt大的地方就是干扰源。
如：雷电、继电器、可控硅、电机、高频时钟等都可能成为干扰源。
（2）传播路径，指干扰从干扰源传播到敏感器件的通路或媒介。
典型的干扰传播路径是通过导线的传导和空间的辐射。
（3）敏感器件，指容易被干扰的对象。
如：A/D、D/A变换器，单片机，数字IC，弱信号放大器等。
抗干扰设计的基本原则是：抑制干扰源，切断干扰传播路径，提高敏感器件的抗干扰性能。
（类似于传染病的预防）
1 抑制干扰源
抑制干扰源就是尽可能的减小干扰源的du/dt，di/dt。
这是抗干扰设计中最优先考虑和最重要的原则，常常会起到事半功倍的效果。
减小干扰源的du/dt主要是通过在干扰源两端并联电容来实现。
减小干扰源的di/dt则是在干扰源回路串联电感或电阻以及增加续流二极管来实现。
抑制干扰源的常用措施如下：
（1）继电器线圈增加续流二极管，消除断开线圈时产生的反电动势干扰。
仅加续流二极管会使继电器的断开时间滞后，增加稳压二极管后继电器在单位时间内可动作更多的次数。
（2）在继电器接点两端并接火花抑制电路（一般是RC串联电路，电阻一般选几K 到几十K，电容选0.01uF），减小电火花影响。
（3）给电机加滤波电路，注意电容、电感引线要尽量短。
（4）电路板上每个IC要并接一个0.01μF～0.1μF高频电容，以减小IC对电源的影响。
注意高频电容的布线，连线应靠近电源端并尽量粗短，否则，等于增大了电容的等效串联电阻，会影响滤波效果。
（5）布线时避免90度折线，减少高频噪声发射。
（6）可控硅两端并接RC抑制电路，减小可控硅产生的噪声（这个噪声严重时可能会把可控硅击穿的）。
按干扰的传播路径可分为传导干扰和辐射干扰两类。
所谓传导干扰是指通过导线传播到敏感器件的干扰。
高频干扰噪声和有用信号的频带不同，可以通过在导线上增加滤波器的方法切断高频干扰噪声的传播，有时也可加隔离光耦来解决。
电源噪声的危害最大，要特别注意处理。
所谓辐射干扰是指通过空间辐射传播到敏感器件的干扰。
一般的解决方法是增加干扰源与敏感器件的距离，用地线把它们隔离和在敏感器件上加蔽罩。
2 切断干扰传播路径的常用措施如下：
（1）充分考虑电源对单片机的影响。
电源做得好，整个电路的抗干扰就解决了一大半。
许多单片机对电源噪声很敏感, 要给单片机电源加滤波电路或稳压器，以减小电源噪声对单片机的干扰。
比如，可以利用磁珠和电容组成π形滤波电路，当然条件要求不高时也可用100Ω电阻代替磁珠。
（2）如果单片机的I/O口用来控制电机等噪声器件，在I/O口与噪声源之间应加隔离（增加π形滤波电路）。
控制电机等噪声器件，在I/O口与噪声源之间应加隔离（增加π形滤波电路）。
（3）注意晶振布线。
晶振与单片机引脚尽量靠近，用地线把时钟区隔离起来，晶振外壳接地并固定。
此措施可解决许多疑难问题。
（4）电路板合理分区，如强、弱信号，数字、模拟信号。
尽可能把干扰源（如电机，继电器）与敏感元件（如单片机）远离。
（5）用地线把数字区与模拟区隔离，数字地与模拟地要分离，最后在一点接于电源地。
A/D、D/A芯片布线也以此为原则，厂家分配A/D、D/A芯片引脚排列时已考虑此要求。
（6）单片机和大功率器件的地线要单独接地，以减小相互干扰。
大功率器件尽可能放在电路板边缘。
（7）在单片机I/O口，电源线，电路板连接线等关键地方使用抗干扰元件如磁珠、磁环、电源滤波器，屏蔽罩，可显著提高电路的抗干扰性能。
3 提高敏感器件的抗干扰性能
提高敏感器件的抗干扰性能是指从敏感器件这边考虑尽量减少对干扰噪声的拾取，以及从不正常状态尽快恢复的方法。
提高敏感器件抗干扰性能的常用措施如下：
（1）布线时尽量减少回路环的面积，以降低感应噪声。
（2）布线时，电源线和地线要尽量粗。
除减小压降外，更重要的是降低耦合噪声。
（3）对于单片机闲置的I/O口，不要悬空，要接地或接电源。
其它IC的闲置端在不改变系统逻辑的情况下接地或接电源。
（4）对单片机使用电源监控及看门狗电路，如：IMP809，IMP706，IMP813，X25043，X25045等，可大幅度提高整个电路的抗干扰性能。
（5）在速度能满足要求的前提下，尽量降低单片机的晶振和选用低速数字电路。
（6）IC器件尽量直接焊在电路板上，少用IC座。
为了达到很好的抗干扰，于是我们常看到PCB板上有地分割的布线方式。
但是也不是所有的数字电路和模拟电路混合都一定要进行地平面分割。
因为这样分割是为了降低噪声的干扰。
理论：在数字电路中一般的频率会比模拟电路中的频率要高，而且它们本身的信号会跟地平面形成一个回流（因为在信号传输中，铜线与铜线之间存在着各种各样的电感和分布电容），如果我们把地线混合在一起，那么这个回流就会在数字和模拟电路中相互串扰。
而我们分开就是让它们只在自己本身内部形成一个回流。
它们之间只用一个零欧电阻或是磁珠连接起来就是因为原来它们就是同一个物理意义的地，现在布线把它们分开了，最后还应该把它们连接起来。
如何分析它们是属于数字部分呢还是模拟部分？这个问题常常是我们在具体画PCB时得考滤的。
我个人的看法是要判断一个元件是属于模拟的，还是数字的关键是看与它相关的主要芯片是数字的还是模拟的。
比如：电源它可能给模拟电路供电，那它就是模拟部分的，如果它是给单片机或是数据类芯片供电，那它就是数字的。
当它们是同一个电源时就需要用一个桥的方法把一个电源从另一个部分引过来。
最典形的就是D/A了，它应该是一个一半是数字，一半是模拟的芯片。
我认为如果能把数字输入处理好后，剩下的就可以画到模拟部分去了。
模拟电路涉及弱小信号，但是数字电路门限电平较高，对电源的要求就比模拟电路低些。
既有数字电路又有模拟电路的系统中，数字电路产生的噪声会影响模拟电路，使模拟电路的小信号指标变差，克服的办法是分开模拟地和数字地。
对于低频模拟电路，除了加粗和缩短地线之外，电路各部分采用一点接地是抑制地线干扰的最佳选择，主要可以防止由于地线公共阻抗而导致的部件之间的互相干扰。
而对于高频电路和数字电路，由于这时地线的电感效应影响会更大，一点接地会导致实际地线加长而带来不利影响，这时应采取分开接地和一点接地相结合的方式。
另外对于高频电路还要考虑如何抑制高频辐射噪声，方法是：尽量加粗地线，以降低噪声对地阻抗；满接地，即除传输信号的印制线以外，其他部分全作为地线。
不要有无用的大面积铜箔。
地线应构成环路，以防止产生高频辐射噪声，但环路所包围面积不可过大，以免仪器处于强磁场中时，产生感应电流。
但如果只是低频电路，则应避免地线环路。
数字电源和模拟电源最好隔离，地线分开布置，如果有A/D，则只在此处单点共地。
低频中没有多大影响，但建议模拟和数字一点接地。
高频时，可通过磁珠把模拟和数字地一点共地。
如果把模拟地和数字地大面积直接相连，会导致互相干扰。
不短接又不妥，理由如上有四种方法解决此问题∶1、用磁珠连接；2、用电容连接；3、用电感连接；4、用0欧姆电阻连接。
磁珠的等效电路相当于带阻限波器，只对某个频点的噪声有显着抑制作用，使用时需要预先估计噪点频率，以便选用适当型号。
对于频率不确定或无法预知的情况，磁珠不合。
电容隔直通交，造成浮地。
电感体积大，杂散参数多，不稳定。
0欧电阻相当于很窄的电流通路，能够有效地限制环路电流，使噪声得到抑制。
电阻在所有频带上都有衰减作用(0欧电阻也有阻抗)，这点比磁珠强。