產(chǎn)品設(shè)計(jì)——接口篇

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前言

隨著科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，芯片的集成度越來越高，所以在產(chǎn)品的設(shè)計(jì)上，能夠保證產(chǎn)品本身穩(wěn)定，抗干擾，防靜電等因素，芯片外圍的接口設(shè)計(jì)，也是產(chǎn)品開發(fā)過程中一個(gè)重要的環(huán)節(jié)，接下來，本文就針對產(chǎn)品設(shè)計(jì)過程中常見的幾種接口，和大家交流下。

電源接口

電源接口是電子產(chǎn)品不可缺少的一部分，芯片供電不管是通過外部電池直接供電還是通過電平轉(zhuǎn)換IC提供，我們首先要考慮到供電電路的安全和穩(wěn)定性，如靜電保護(hù)，提高浪涌電壓承受能力，電源紋波控制等，我們一般會(huì)建議在電源輸入端并聯(lián)一個(gè)ESR的鉭電容，靠近輸入端增加一個(gè)TVS 管以提高模塊的浪涌電壓承受能力，并聯(lián)不同規(guī)格的濾波電容，電路布線盡量寬，如下圖所示。

UART接口

UART接口是集成電路最常用接口之一，很多集成芯片的通訊口，調(diào)試口都使用的UART接口，在設(shè)計(jì)中如果通訊雙方的電平一致，則可以預(yù)留上拉電路和串0歐姆的設(shè)計(jì)上直接連接，但是我們的設(shè)計(jì)過程中可能會(huì)存在通訊雙方的電平不一致，如一方1.8V,另一方3.3V或者一方5V,另一方3.3V，這種情況下就要增加電平轉(zhuǎn)換電路，常見的電平轉(zhuǎn)換電路有兩種，一種是用電平轉(zhuǎn)換IC，如下圖所示。

第二種是通過晶體管搭建，如下圖所示：

以上兩種電路，不管是從成本，還是從設(shè)計(jì)的簡單化考慮，都一定要測試轉(zhuǎn)換電路是否會(huì)引起兩邊通訊端口工作電壓是否可靠。

SPI接口

SPI接口在應(yīng)用的過程中與UART接口類似，也會(huì)存在通訊雙方電平轉(zhuǎn)換的問題，推薦使用一個(gè)支持SPI 數(shù)據(jù)速率的電平轉(zhuǎn)換器，如下圖所示。

USB接口

USB接口的便捷性，在電子產(chǎn)品中廣泛使用，由于USB接口會(huì)直接和外設(shè)產(chǎn)品直接連接，所以保護(hù)電路是必須要有的，一般我們在設(shè)計(jì)之初都會(huì)預(yù)留相關(guān)接地保護(hù)電路，在布線過程中要注意USB差分信號90歐姆的阻抗控制，避免將usb線路布線靠近板子邊緣的地方。

天線接口

做射頻產(chǎn)品，我們對于射頻天線接口，也是要做處理，對于天線接口的外圍電路設(shè)計(jì)，為了能夠更好地調(diào)節(jié)射頻性能，建議預(yù)留π 型匹配電路，如下面原理圖，π 型匹配電路元件應(yīng)盡量靠近天線放置，且需要根據(jù)實(shí)際情況選貼。默認(rèn)情況下，C1、C2 不貼，只在R1貼0歐姆電阻，整個(gè)射頻的布線阻抗要滿足50歐姆的阻抗。

在我們的開發(fā)工作中，除了以上談到的這幾種接口，還有我們經(jīng)常使用的SDIO、PCIE USIM、ADC、I2C等接口，每種接口在設(shè)計(jì)的過程中多多少少都有需要注意的地方，我們在設(shè)計(jì)之初能夠根據(jù)每個(gè)接口特點(diǎn)，預(yù)留保護(hù)和優(yōu)化電路，避免產(chǎn)品應(yīng)開發(fā)過程中的接口硬件問題，讓設(shè)計(jì)更簡單！