應(yīng)該如何選擇數(shù)字處理方案器件

　　大多數(shù)電子系統(tǒng)的核心是一個用于處理數(shù)字輸入以產(chǎn)生增值輸出的處理器。選擇合適的處理解決方案常常是系統(tǒng)決策的第一步。緊隨處理器選擇之后的是選擇正確的驅(qū)動器與接收器。本文著重介紹選擇這些器件時的考慮因素。

　　要求規(guī)范

　　在選擇一種處理器時，人們常常關(guān)心的是時鐘速度、存儲器及 MIPS。但對于驅(qū)動器與接收器來說，還必須規(guī)定拓?fù)洹?a target='_blank' class='arckwlink_none'>信號傳輸速率與距離、以及功耗與互換性。拓?fù)涫侵富ミB的節(jié)點數(shù)量。大多數(shù)基本拓?fù)涠际前ㄒ粋€驅(qū)動器與一個接收器的點對點（單工）拓?fù)?。由于?qū)動器與接收器之間的路徑不復(fù)雜，因此單工可提供最高的信號質(zhì)量。設(shè)計者常常用帶單工接口的時鐘分配樹來提高信號完整性。當(dāng)接口速率高于數(shù)百 Mbps 時，單工架構(gòu)也是一種較好的選擇。RS-232 及 LVDS （TIA/EIA-644） 即為單工標(biāo)準(zhǔn)。在電路設(shè)計中驅(qū)動器與接收器的選擇解決方案多路及多點為復(fù)雜程度更高的驅(qū)動器 / 接收器拓?fù)洹６嗦肥侵敢粋€驅(qū)動器與多個接收器通信。超過一個接收器時需采用主總線分出的抽頭。這些抽頭會產(chǎn)生不連續(xù)，從而使信號質(zhì)量下降。LVDS （TIA/EIA-644-A） 最近經(jīng)過改進(jìn)后可支持多路工作。多點架構(gòu)擁有多個與一個（或多個）接收器相連的驅(qū)動器。當(dāng)總線上有多個節(jié)點需要成為活動發(fā)射器時，即選擇多點架構(gòu)。工控應(yīng)用可能擁有互連的多個電機(jī)、傳感器與處理器，需要共享速度、位置及溫度信息以便處理器發(fā)出正確的扭矩與位置命令。 RS-485 及 M-LVDS 即為兩項多點工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。規(guī)定拓?fù)浜?，即必須?guī)定信號傳輸速度。時鐘信號以 MHz 表示，而數(shù)據(jù)傳輸則以 Mbps 表示。乘以 2 即可將以 MHz 表示的時鐘速度轉(zhuǎn)換成以 Mbps 表示的數(shù)據(jù)傳輸速率。傳輸距離是另一項重要參數(shù)。很多驅(qū)動器與接收器都專門針對短距離應(yīng)用而設(shè)計。這些限制源自于所采用的信號傳輸（單端比差分）、電壓電平與接收器的共模電壓范圍。信號傳輸速率與傳輸距離之間存在著倒數(shù)關(guān)系。對于大多數(shù)器件來說，信號傳輸速率會隨距離增加而減小。這種倒數(shù)關(guān)系是由于存在符號間干擾 （ISI）。電纜及其腐蝕會濾掉從驅(qū)動器出來的信號的陡峭邊緣，從而導(dǎo)致在線的另一端引起干擾的單獨位脈沖。這種 ISI 可量化為抖動。抖動幅度隨距離增加而增加。假設(shè)可接受抖動的幅度恒定（以位周期的百分比表示），則很容易了解這種倒數(shù)關(guān)系。其他需考慮的參數(shù)包括功耗與互換性。需要規(guī)定器件在加載條件下所消耗的電流。當(dāng)有替代解決方案時，通常選擇功耗較低的解決方案?；Q性是指標(biāo)準(zhǔn)器件以及公共占板面積或引腳。標(biāo)準(zhǔn)器件通常優(yōu)于專用解決方案。標(biāo)準(zhǔn)接口允許設(shè)計不同的子系統(tǒng)，并能進(jìn)行平滑集成。標(biāo)準(zhǔn)器件與公共占板面積可確保原有器件與替代器件的互換性。