嵌入式硬件系统中的基础电子线路设计PPT课件
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《嵌入式硬件基础》课件
输入/输出接口
用于与外部设备进行通信和控 制。
其他组件
如时钟、复位电路等。
02
CATALOGUE
ARM处理器基础
ARM处理器简介
ARM处理器是一种低功耗、 高性能的嵌入式处理器，广泛 应用于移动设备、物联网、智
能家居等领域。
ARM公司设计并授权ARM处 理器知识产权，许多半导体 公司根据ARM架构设计自己
UART接口
总结词
支持多种数据格式
详细描述
UART接口可以支持多种数据格式，如8位数据位、1位停止位、无奇偶校验等。用户可 以根据需要进行配置，以满足不同的通信需求。
SPI接口
总结词
同步串行通信接口
VS
详细描述
SPI（Serial Peripheral Interface）接口 是一种同步串行通信接口，常用于连接嵌 入式系统中的各种外设，如传感器、存储 器等。它支持全双工通信，数据传输速率 较高。
仿真与调试集成
将硬件仿真器和调试工具集成在一起，提高开发效率 。
嵌入式操作系统与开发环境
嵌入式操作系统
如Linux、RTOS等，用于管理嵌入式系统的软硬件资源，提供应 用程序接口。
开发环境
包括IDE、编译器、调试器等，用于编写、编译和调试嵌入式应用 程序。
操作系统与开发环境集成
将嵌入式操作系统和开发环境集成在一起，提供完整的嵌入式应用 程序开发解决方案。
嵌入式存储器系统
存储器概述
01
02
03
存储器是嵌入式系统中 用于存储数据的硬件设 备，包括程序代码、数
据和文件等。
存储器按照读写速度和 容量可以分为高速缓存 、主存和辅助存储器等
类型。
《嵌入式系统设计》课件
2
系统架构设计
设计系统的硬件和软件架构，包括选择适当的处理器和外设。
3
电路设计
设计电路板，包括选择元件、布线和进行电路仿真。
4
软件开发
编写嵌入式软件，实现系统功能和交互。
嵌入式系统硬件设计
电路设计
微控制器
通过选择合适的元件和进行布线， 设计控制器，如 Arduino或Raspberry Pi，以实现 系统的处理和控制。
《嵌入式系统设计》PPT 课件
嵌入式系统是指将计算机技术和信息处理能力嵌入到特定应用领域中的系统。
嵌入式系统简介
嵌入式系统是一种特殊的计算机系统，集成了软硬件设计，广泛应用于生活中的各个方面，如智能家居、汽车 电子和医疗设备。
嵌入式系统设计流程
1
需求分析
根据需求和系统特点确定设计目标和主要功能。
嵌入式系统应用于医疗设备中， 如心脏起搏器和医疗监测仪器， 提供精准和可靠的医疗服务。
总结与提问
嵌入式系统设计是一个综合性的过程，需要考虑硬件和软件的协同工作，以 实现特定应用领域的需求。欢迎提问和讨论。
传感器
选择适当的传感器，如温度、湿 度或距离传感器，以实现系统的 感知能力。
嵌入式系统软件设计
嵌入式编程语言
选择适当的编程语言，如C或C++，以实现嵌入式系统的软件功能。
实时操作系统
使用实时操作系统（RTOS）来管理系统的任务和资源，保证系统的实时性。
驱动程序开发
开发设备驱动程序，以实现与外设的通信和控制。
嵌入式系统调试与测试
调试和测试是嵌入式系统设计过程中至关重要的一环，涉及硬件和软件的运 行状态、故障排除和性能评估。
嵌入式系统应用实例
《嵌入式硬件基础》PPT课件
背景: 存储资源紧缺, 强调编译优化 增强指令功能，设置一些功能复杂的指令，
把一些原来由软件实现的、常用的功能改用 硬件的〔微程序〕指令系统来实现 为节省存储空间，强调高代码密度，指令格 式不固定，指令可长可短，操作数可多可少 寻址方式复杂多样，操作数可来自存放器， 也可来自存储器 采用微程序控制，执行每条指令均需完成一 个微指令序列 CPI > ５，指令越复杂，CPI越大。
指令使用频度不C均IS衡C。的主要缺点
高频度使用的指令占据了绝大局部的执行时间，扩 大的复杂指令往往是低频度指令。
大量复杂指令的控制逻辑不规整，不适于VLSI工艺
VLSI的出现，使单芯片处理机希望采用规整的硬联 逻辑实现，而不希望用微程序，因为微程序的使用 反而制约了速度提高。(微码的存控速度比CPU慢 5-10倍)。
取指
时间
译码 取指
执行add
译码 执行sub
取指
译码 执行cmp
指令流水线—以ARM为例
为增加处理器指令流的速度，ARM7 系列使用3级流水线. 允许多个操作同时处理，比逐条指令执行要快。
ARM Thumb
PC
PC
Fetch
从存储器中读取指令
PC - 4 PC2
PC - 8 PC - 4
Decode Execute
数据
数据0 数据1 数据2
哈佛体系构造
地址
指令存放器
控制器
指令
数据通道
输入
输出
地址
CPU
数据
程序存储器
指令0 指令1 指令2
数据存储器
数据0 数据1 数据2
流水线技术
流水线(Pipeline)技术：几个指令可以并行执行 • 提高了CPU的运行效率 • 内部信息流要求通畅流动
把一些原来由软件实现的、常用的功能改用 硬件的〔微程序〕指令系统来实现 为节省存储空间，强调高代码密度，指令格 式不固定，指令可长可短，操作数可多可少 寻址方式复杂多样，操作数可来自存放器， 也可来自存储器 采用微程序控制，执行每条指令均需完成一 个微指令序列 CPI > ５，指令越复杂，CPI越大。
指令使用频度不C均IS衡C。的主要缺点
高频度使用的指令占据了绝大局部的执行时间，扩 大的复杂指令往往是低频度指令。
大量复杂指令的控制逻辑不规整，不适于VLSI工艺
VLSI的出现，使单芯片处理机希望采用规整的硬联 逻辑实现，而不希望用微程序，因为微程序的使用 反而制约了速度提高。(微码的存控速度比CPU慢 5-10倍)。
取指
时间
译码 取指
执行add
译码 执行sub
取指
译码 执行cmp
指令流水线—以ARM为例
为增加处理器指令流的速度，ARM7 系列使用3级流水线. 允许多个操作同时处理，比逐条指令执行要快。
ARM Thumb
PC
PC
Fetch
从存储器中读取指令
PC - 4 PC2
PC - 8 PC - 4
Decode Execute
数据
数据0 数据1 数据2
哈佛体系构造
地址
指令存放器
控制器
指令
数据通道
输入
输出
地址
CPU
数据
程序存储器
指令0 指令1 指令2
数据存储器
数据0 数据1 数据2
流水线技术
流水线(Pipeline)技术：几个指令可以并行执行 • 提高了CPU的运行效率 • 内部信息流要求通畅流动
嵌入式系统教学：嵌入式系统及应用PPT课件
仿真器
用于模拟嵌入式系统的运行环境，便 于开发者在真实硬件之前进行调试和 测试。
调试器
用于在嵌入式系统运行过程中进行实 时调试，帮助开发者定位和解决问题。
交叉编译器
将应用程序代码编译为目标硬件平台 上的可执行文件，实现跨平台开发。
03 嵌入式系统的应用
智能家居
智能家居是嵌入式系统的重要应用领域之一，通过嵌入式系 统可以实现家庭设备的智能化控制和管理，提高生活便利性 和舒适度。
、医学影像设备等。
汽车电子
嵌入式系统用于汽车电 子控制系统，如发动机
控制、车身控制等。
嵌入式系统的发展历程
01
02
03
起源
嵌入式系统的概念起源于 20世纪70年代，主要用于 工业控制领域。
发展
随着微处理器技术的发展， 嵌入式系统逐渐普及，应 用领域不断扩大。
趋势
未来嵌入式系统将朝着智 能化、网络化、低功耗等 方向发展。
RTOS技术具有可移植性和可裁 剪性，可以根据实际需求进行 定制化开发，提高系统的可靠 性和性能。
06 嵌入式系统发展趋势与挑 战
物联网时代的嵌入式系统
嵌入式系统在物联网中的应用
嵌入式系统作为物联网的重要组成部分，广泛应用于智能家居、智能交通、智能制造等领域，实现设备间的互联 互通和智能化控制。
提高实际操作能力。
项目实践
组织学生进行嵌入式系统的项目 实践，将理论知识应用于实际项 目中，提高学生的综合应用能力。
注重培养学生的实际动手能力
提供实验设备和实验环境
学校应提供先进的实验设备和实验环境，满足学生进行实验和实 践的需求。
加强实验课程建设
增加实验课程的比重，设计更多具有挑战性和实用性的实验项目， 引导学生主动实践。
ARM嵌入式系统第5章硬件电路与接口技术精品PPT课件
源：两组3.3V电源和两组1.8V电源，它们需要单 点接地或大面积接地。
如果不使用LPC2000的AD功能，或对AD的 要求不高，模拟电源和数字电源可以不分开供电。
最小系统
• 各部件简介 ——电源
CZ 1 PO WER(9V)
D1 1N5819 1 2 3
U1 1
SPX111 7M3 -1.8
1
Vi n
V IN
V OU T
2
V DD 1. 8
C2 1 0u F/1 6V
GN D 1
1 6
4 3
S W1 R ST
U4
MR NC
V CC R ST
P FI
R ST
G ND P FO
S P7 08 S
V DD 3. 3 2 8
7
n RST
5
R1 1 0K
V DD 3. 3
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
62
64 63
P0 . 4 / SCPPK33 ..0 /11C12 //AAAP110 .121 P1 . 2P53 ./ 1E3X/TIA1N30
P0 . 3 /P0S.D5 /A /MIMSAOT00/.0M/AEIT0N .T11
3 0P U3 S PX 11 17 M3 -1 .8
+5V
3
29 nWE 90 nOE
LPC2210
A1 1 A2 2 A3 3 A4 4 A5 5 A6 18 A7 19 A8 20 A9 21 A10 22 A11 23 A12 24 A13 25 A14 26 A15 27 A16 42 A17 43 A18 44
nCS1 6 nOE 41 nWE 17 nBLS140 nBLS039
如果不使用LPC2000的AD功能，或对AD的 要求不高，模拟电源和数字电源可以不分开供电。
最小系统
• 各部件简介 ——电源
CZ 1 PO WER(9V)
D1 1N5819 1 2 3
U1 1
SPX111 7M3 -1.8
1
Vi n
V IN
V OU T
2
V DD 1. 8
C2 1 0u F/1 6V
GN D 1
1 6
4 3
S W1 R ST
U4
MR NC
V CC R ST
P FI
R ST
G ND P FO
S P7 08 S
V DD 3. 3 2 8
7
n RST
5
R1 1 0K
V DD 3. 3
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16
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64 63
P0 . 4 / SCPPK33 ..0 /11C12 //AAAP110 .121 P1 . 2P53 ./ 1E3X/TIA1N30
P0 . 3 /P0S.D5 /A /MIMSAOT00/.0M/AEIT0N .T11
3 0P U3 S PX 11 17 M3 -1 .8
+5V
3
29 nWE 90 nOE
LPC2210
A1 1 A2 2 A3 3 A4 4 A5 5 A6 18 A7 19 A8 20 A9 21 A10 22 A11 23 A12 24 A13 25 A14 26 A15 27 A16 42 A17 43 A18 44
nCS1 6 nOE 41 nWE 17 nBLS140 nBLS039
嵌入式系统硬件设计课件珍藏.
嵌入式系统硬件构成
VirtexII Platform FPGA Virtex（E）系列 FPGA Xilinx Spartan（ XL）系列FPGA SpartanII（E）系列FPGA XC95(XL)系列 CPLD CoolRunner系列 CPLD
电源模块 解决方案
可编程 逻辑器件
总线
存储器
嵌入式 处理器 通信接口
由于需要I/O接口，Nand要复杂得多。各种Nand器件 的存取方法因厂家而异。在使用Nand器件时，必须先 写入驱动程序，才能继续执行其它操作。
Sep 2006
No. 15
SRAM接口时序（SRAM，FLASH)
Sep 2006
No. 16
SDRAM 存储器接口
SDRAM是随机存储器中价格最低的一种，在 大多数计算机系统中用做主存储器； 数据以电荷形式储存在电容上，并会在几ms 内泄漏掉。为了长期保存，SDRAM必须定期 刷新； 但动态RAM比静态RAM集成度高、功耗低， 从而成本也低，适于作大容量存储器； 工作时序比较复杂
EMI 和存储器
Sep 2006
No. 6
常用存储器的分类
嵌入式系统中
NOR FLASH NAND FLASH SRAM SDRAM
Sep 2006
No. 7
存储器的分类
按构成存储器的器件和存储介质分类
半导体存储器 磁盘和磁带等磁表面存储器 光电存储器
按存取方式分类
随机存储器RAM (Random Access Memory)
No. 20
SEP3203芯片地址映射
0x37ff_ffff 0x37ff_ffff
External Memory (nCSA ~ nCSF) (see table below)
嵌入式系统 第3章嵌入式系统硬件设计PPT课件
外部中断源可设置为电平中断和边沿中断 电平中断和边沿中断可设置极性 支持快速中断和非常紧急中断
13
S3C2410资源
七、定时器和PWM
基于DMA和中断操作的4通道16位定时器 /1通道16位内部定时器，支持PWM功能
可编程的占空比、频率和极性
14
S3C2410资源
八、RTC实时时钟
完全的时钟特性：秒、分、小时、 日期、星期、月份、年
38
性能上
Nor-flash 的读速度比Nand-Flash快 Nor-flash 的写速度比Nand-Flash慢 Nor-flash 的擦除速度比Nand-Flash慢 大多数写入操作需要先进行擦除操作 Nand-flash的擦除单元更小，相应的擦除
电路更少
39
接口电路复杂程度
Nor-flash待用SRAM接口，有足够多的地 址引脚，容易进行电路设计
SDRAM存储器件选择 原理图设计考虑的问题
地址空间分配 常见电路连接图实例
35
基于S3C2410的存储系统SDRAM电路图
36
FLASH存储系统设计
FLAH选择 NAND-Flash Nor-Flash
电路原理图设计 软件设计
37
FLASH类型
Nor-Flash与Nand-Flash区别 性能上 接口差别 容量和成本 可靠性和耐用性 易用性 软件支持
ARM920T核由ARM9TDMI，存储管理单元 （MMU）和高速缓存三部分组成。其中MMU可以管 理虚拟内存，高速缓存由独立的16KB指令Cache和 16KB数据Cache组成。
ARM920T有两个协处理器：CP14和CP15。 CP14用于调试控制，CP15用于存储系统控制以及 测试控制。
13
S3C2410资源
七、定时器和PWM
基于DMA和中断操作的4通道16位定时器 /1通道16位内部定时器，支持PWM功能
可编程的占空比、频率和极性
14
S3C2410资源
八、RTC实时时钟
完全的时钟特性：秒、分、小时、 日期、星期、月份、年
38
性能上
Nor-flash 的读速度比Nand-Flash快 Nor-flash 的写速度比Nand-Flash慢 Nor-flash 的擦除速度比Nand-Flash慢 大多数写入操作需要先进行擦除操作 Nand-flash的擦除单元更小，相应的擦除
电路更少
39
接口电路复杂程度
Nor-flash待用SRAM接口，有足够多的地 址引脚，容易进行电路设计
SDRAM存储器件选择 原理图设计考虑的问题
地址空间分配 常见电路连接图实例
35
基于S3C2410的存储系统SDRAM电路图
36
FLASH存储系统设计
FLAH选择 NAND-Flash Nor-Flash
电路原理图设计 软件设计
37
FLASH类型
Nor-Flash与Nand-Flash区别 性能上 接口差别 容量和成本 可靠性和耐用性 易用性 软件支持
ARM920T核由ARM9TDMI，存储管理单元 （MMU）和高速缓存三部分组成。其中MMU可以管 理虚拟内存，高速缓存由独立的16KB指令Cache和 16KB数据Cache组成。
ARM920T有两个协处理器：CP14和CP15。 CP14用于调试控制，CP15用于存储系统控制以及 测试控制。
嵌入式入门(设计与实例开发)PPT课件
分析嵌入式系统的各种故障模式 及其影响，为可靠性设计和改进 提供依据。
可靠性框图
02
03
故障树分析(FTA)
通过可靠性框图分析嵌入式系统 的可靠性结构，确定关键件和冗 余件。
通过故障树分析找出导致系统故 障的原因和最小割集，评估系统 的可靠性和安全性。
06
嵌入式系统应用案例分 析
智能家居系统案例分析
开源硬件与软件
开源硬件和软件的发展 为嵌入式系统的设计和 开发提供了更多选择和
灵活性。
02
嵌入式硬件设计
ARM处理器
ARM处理器是一种流行的嵌入式处理器架构，广泛应用于各种嵌入式系 统。
ARM处理器具有低功耗、高性能的特点，适用于各种应用场景，如智能 家居、工业控制等。
ARM处理器的选择需要根据具体应用需求来决定，如ARM Cortex-M系 列适用于微控制器应用，ARM Cortex-A系列适用于智能手机、平板电 脑等应用。
工业控制系统发展前景
探讨工业控制系统的发展趋势和未来发展方向。
医疗电子设备案例分析
医疗电子设备概述
医疗电子设备是指用于医疗领域的电子设备， 如监护仪、超声波诊断仪等。
医疗电子设备优势
分析医疗电子设备的优势，如高精度、高可 靠性、实时监测等。
医疗电子设备案例
介绍医疗电子设备的具体应用案例，如远程 医疗监护系统等。
FPGA芯片
FPGA芯片是一种可编程逻辑器件，可以通过编程 实现各种数字逻辑功能。
FPGA芯片具有高度的灵活性，可以根据实际需求 进行定制，实现各种复杂的数字逻辑功能。
FPGA芯片广泛应用于通信、图像处理、雷达等领 域，可以大大提高系统的性能和可靠性。
嵌入式微控制器
可靠性框图
02
03
故障树分析(FTA)
通过可靠性框图分析嵌入式系统 的可靠性结构，确定关键件和冗 余件。
通过故障树分析找出导致系统故 障的原因和最小割集，评估系统 的可靠性和安全性。
06
嵌入式系统应用案例分 析
智能家居系统案例分析
开源硬件与软件
开源硬件和软件的发展 为嵌入式系统的设计和 开发提供了更多选择和
灵活性。
02
嵌入式硬件设计
ARM处理器
ARM处理器是一种流行的嵌入式处理器架构，广泛应用于各种嵌入式系 统。
ARM处理器具有低功耗、高性能的特点，适用于各种应用场景，如智能 家居、工业控制等。
ARM处理器的选择需要根据具体应用需求来决定，如ARM Cortex-M系 列适用于微控制器应用，ARM Cortex-A系列适用于智能手机、平板电 脑等应用。
工业控制系统发展前景
探讨工业控制系统的发展趋势和未来发展方向。
医疗电子设备案例分析
医疗电子设备概述
医疗电子设备是指用于医疗领域的电子设备， 如监护仪、超声波诊断仪等。
医疗电子设备优势
分析医疗电子设备的优势，如高精度、高可 靠性、实时监测等。
医疗电子设备案例
介绍医疗电子设备的具体应用案例，如远程 医疗监护系统等。
FPGA芯片
FPGA芯片是一种可编程逻辑器件，可以通过编程 实现各种数字逻辑功能。
FPGA芯片具有高度的灵活性，可以根据实际需求 进行定制，实现各种复杂的数字逻辑功能。
FPGA芯片广泛应用于通信、图像处理、雷达等领 域，可以大大提高系统的性能和可靠性。
嵌入式微控制器
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以Maxim公司生产的MAX813L为例。 MAX813L具有上电复位、Watchdog输出、
掉电电压监视、手动复位四大功能。
13
，WDI（Watchdog Input）主要是作为Watchdog计数 器重定用的。在1.6秒内若CPU不触发复位看门狗定时 器，则WDO（Watchdog Output）将输出低电平。
（a）当毛剌电压峰峰值没有达到电源电压的 正常值与系统正常工作所需最低电压值之差时 ，可适当降低比较器的复位电压下限；
19
（b）当毛刺电压峰峰值超过电源电压的正常 值与系统正常工作所需电压之差时，一方面应 采取措施降低毛刺电压，另一方面应采用较为 复杂的比较器型上电复位电路（如图 ）。
20
（4）在选用或自己设计Watchdog型复位电 路时，应注意输入Watchdog的“喂狗”信 号应该是沿信号，而不是电平信号，同时应 考虑撤销复位电压的电源电压值应大于系统 最小正常电压值。
晶体的品质、切割取向、晶体振子的 结构及电路形式等，际电工委员会（IEC）将石英晶体谐振
器分为4类： ①普通晶体振荡（TCXO）， ②电压控制式晶体谐振器（VCXO）， ③温度补偿式晶体振荡（TCXO）， ④恒温控制式晶体振荡（ OCXO）。 目前发展中的还有数字补偿式晶体损振荡
第七章 嵌入式硬件系统中的基础 电子线路设计
7.6 复位电路
为确保系统中电路稳定可靠工作，复 位电路是必不可少的一部分，复位电路的第 一功能是上电复位。
一般微机电路正常工作需要供电电源 为5V±5%，即4.75～5.25V。
由于微机电路是时序数字电路，它需要 稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有 当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡 器稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电 路开始正常工作。
（DCXO）等。
28
(1)普通晶体谐振器（SPXO） 可产生10-5～10-4量级的频率精度， 标准频率—100MHZ， 频率稳定度是±100ppm。 SPXO没有采用任何温度频率补偿措施，
价格低廉， 通常用作微处理器的时钟器件。 封装尺寸范围从21×14×6mm及
5×3.2×1.5mm。
29
(2)电压控制式晶体谐振器（VCXO） 精度是10−6～10-5量级， 频率范围1~30MHz。 低容差谐振器的频率稳定度是±50ppm。 通常用于锁相环路。 封装尺寸14×10×3mm。
30
(3)温度补偿式晶体谐振器（TCXO） 采用温度敏感器件进行温度频率补偿， 频率精度达到10−7～10-6量级， 频率范围1—60MHz， 频率稳定度为±1～±2.5ppm， 封装尺寸从30×30×15mm至11.4×9.6×3.9mm 通常用于手持电话、蜂窝电话、双向无线通信设备
，定时复位计数器，使得计数器的值不超过 某一值；当CPU不能正常工作时，由于计数 器不能被复位，因此其计数会超过某一值， 从而产生复位脉冲，使得CPU恢复正常工作 状态。
11
典型应用的Watchdog复位电路如图。
此复位电路的可靠性主要取决于软件设计。
12
专用复位芯片简介（MAX813L） 目前，在市场上有许多流行的专用复位芯片，
2
常见的复位电路
目前为止，复位电路主要有四种类型： （1）微分型复位电路； （2）积分型复位电路； （3）比较器型复位电路； （4）看门狗型复位电路。
3
（1）微分型复位电路
4
（2）积分型复位电路
5
6
7
（3）比较器型复位电路
8
9
10
（4）看门狗型复位电路 看门狗型复位电路主要利用CPU正常工作时
17
（2）在使用积分型复位电路时， 一方面应着重考虑上电复位时电源电压的上
升率，特别在电源电压上升率较小时，应考 虑用较为复杂的比较型复位电路。 另一方面应考虑电路是否有降压举措以降低 功耗，若有则应考虑二极管的正向压降对复 位电路的影响。
18
（3）在设计比较器型复位电路时，应着重考 虑电源电压的波动性。当系统工作在恶劣环境 下时，外界干扰的窜入可能引起毛刺电压，从 而导致不正常的复位。为此有必要根据手刺电 压的峰峰值以及脉宽采取以下措施：
14
复位电路设计时的注意点
在各种复位电路中，
微分复位电路简单，但易引入干扰没有监 控CPU运行的能力；
积分复位电路简单可靠，但由于对电源电 压波动不敏感，从而有可能出现CPU由于 电源电压的瞬间过低而造成工作不正常的 情况；
15
比较器复位电路电路较复杂，工作可靠； Watchdog复位电路电路较复杂，工作可
靠并且具有监控CPU运行的能力。在使用 中应根据电路板的空间、电源电压特性、 系统运行现场等情况，
16
综合考虑而定。般有以下几条可供参考： （1）在使用微分型复位电路并且使用稳压
电源时，应考虑在电容输入端加入适当的电 感以减少负载突变而引起的干扰复位脉冲的 产生。在电路板空间有限的情况下可以选用 此复位电路。
等。
31
(4)恒温控制式晶体谐振器（OCXO） 将晶体和振荡电路置于恒温箱中，以消除环境
温度变化对频率的影响。 OCXO频率精度是10−7～10-8量级，对某些
特殊应用甚至达到更高。 频率稳定性在四种类型谐振器中最高。
32
4.石英晶体振荡电路的形式 石英晶体振荡电路的形式是多种多样的，但其
2. 石英晶体振荡器简介 石英晶体振荡器也称石英晶体谐振器，它用
来稳定频率和选择频率，是一种可以取代LC谐 振回路的晶体谐振元件。
石英晶体振荡器广泛地应用在电视机、影 碟机、录像机、无线通讯设备、电子钟表、数 字仪器仪表等电子设备中。
26
石英晶体谐振器是由品质因素极高的 石英晶体振子（即谐振器和振荡电路）组 成。
21
7.7 系统的振荡发生电路设计
7.7.1 石英晶体及其振荡电路 1. 石英晶体 将二氧化硅（SiO2）结晶体按一定的方向
切割成很薄的晶片, 再将晶片两个对应的表面 抛光和涂敷银层, 并作为两个极引出管脚, 加以 封装, 就构成石英晶体谐振器。 其结构示意图 和符号如图。
22
23
24
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掉电电压监视、手动复位四大功能。
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，WDI（Watchdog Input）主要是作为Watchdog计数 器重定用的。在1.6秒内若CPU不触发复位看门狗定时 器，则WDO（Watchdog Output）将输出低电平。
（a）当毛剌电压峰峰值没有达到电源电压的 正常值与系统正常工作所需最低电压值之差时 ，可适当降低比较器的复位电压下限；
19
（b）当毛刺电压峰峰值超过电源电压的正常 值与系统正常工作所需电压之差时，一方面应 采取措施降低毛刺电压，另一方面应采用较为 复杂的比较器型上电复位电路（如图 ）。
20
（4）在选用或自己设计Watchdog型复位电 路时，应注意输入Watchdog的“喂狗”信 号应该是沿信号，而不是电平信号，同时应 考虑撤销复位电压的电源电压值应大于系统 最小正常电压值。
晶体的品质、切割取向、晶体振子的 结构及电路形式等，际电工委员会（IEC）将石英晶体谐振
器分为4类： ①普通晶体振荡（TCXO）， ②电压控制式晶体谐振器（VCXO）， ③温度补偿式晶体振荡（TCXO）， ④恒温控制式晶体振荡（ OCXO）。 目前发展中的还有数字补偿式晶体损振荡
第七章 嵌入式硬件系统中的基础 电子线路设计
7.6 复位电路
为确保系统中电路稳定可靠工作，复 位电路是必不可少的一部分，复位电路的第 一功能是上电复位。
一般微机电路正常工作需要供电电源 为5V±5%，即4.75～5.25V。
由于微机电路是时序数字电路，它需要 稳定的时钟信号，因此在电源上电时，只有 当VCC超过4.75V低于5.25V以及晶体振荡 器稳定工作时，复位信号才被撤除，微机电 路开始正常工作。
（DCXO）等。
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(1)普通晶体谐振器（SPXO） 可产生10-5～10-4量级的频率精度， 标准频率—100MHZ， 频率稳定度是±100ppm。 SPXO没有采用任何温度频率补偿措施，
价格低廉， 通常用作微处理器的时钟器件。 封装尺寸范围从21×14×6mm及
5×3.2×1.5mm。
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(2)电压控制式晶体谐振器（VCXO） 精度是10−6～10-5量级， 频率范围1~30MHz。 低容差谐振器的频率稳定度是±50ppm。 通常用于锁相环路。 封装尺寸14×10×3mm。
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(3)温度补偿式晶体谐振器（TCXO） 采用温度敏感器件进行温度频率补偿， 频率精度达到10−7～10-6量级， 频率范围1—60MHz， 频率稳定度为±1～±2.5ppm， 封装尺寸从30×30×15mm至11.4×9.6×3.9mm 通常用于手持电话、蜂窝电话、双向无线通信设备
，定时复位计数器，使得计数器的值不超过 某一值；当CPU不能正常工作时，由于计数 器不能被复位，因此其计数会超过某一值， 从而产生复位脉冲，使得CPU恢复正常工作 状态。
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典型应用的Watchdog复位电路如图。
此复位电路的可靠性主要取决于软件设计。
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专用复位芯片简介（MAX813L） 目前，在市场上有许多流行的专用复位芯片，
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常见的复位电路
目前为止，复位电路主要有四种类型： （1）微分型复位电路； （2）积分型复位电路； （3）比较器型复位电路； （4）看门狗型复位电路。
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（1）微分型复位电路
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（2）积分型复位电路
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（3）比较器型复位电路
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（4）看门狗型复位电路 看门狗型复位电路主要利用CPU正常工作时
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（2）在使用积分型复位电路时， 一方面应着重考虑上电复位时电源电压的上
升率，特别在电源电压上升率较小时，应考 虑用较为复杂的比较型复位电路。 另一方面应考虑电路是否有降压举措以降低 功耗，若有则应考虑二极管的正向压降对复 位电路的影响。
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（3）在设计比较器型复位电路时，应着重考 虑电源电压的波动性。当系统工作在恶劣环境 下时，外界干扰的窜入可能引起毛刺电压，从 而导致不正常的复位。为此有必要根据手刺电 压的峰峰值以及脉宽采取以下措施：
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复位电路设计时的注意点
在各种复位电路中，
微分复位电路简单，但易引入干扰没有监 控CPU运行的能力；
积分复位电路简单可靠，但由于对电源电 压波动不敏感，从而有可能出现CPU由于 电源电压的瞬间过低而造成工作不正常的 情况；
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比较器复位电路电路较复杂，工作可靠； Watchdog复位电路电路较复杂，工作可
靠并且具有监控CPU运行的能力。在使用 中应根据电路板的空间、电源电压特性、 系统运行现场等情况，
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综合考虑而定。般有以下几条可供参考： （1）在使用微分型复位电路并且使用稳压
电源时，应考虑在电容输入端加入适当的电 感以减少负载突变而引起的干扰复位脉冲的 产生。在电路板空间有限的情况下可以选用 此复位电路。
等。
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(4)恒温控制式晶体谐振器（OCXO） 将晶体和振荡电路置于恒温箱中，以消除环境
温度变化对频率的影响。 OCXO频率精度是10−7～10-8量级，对某些
特殊应用甚至达到更高。 频率稳定性在四种类型谐振器中最高。
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4.石英晶体振荡电路的形式 石英晶体振荡电路的形式是多种多样的，但其
2. 石英晶体振荡器简介 石英晶体振荡器也称石英晶体谐振器，它用
来稳定频率和选择频率，是一种可以取代LC谐 振回路的晶体谐振元件。
石英晶体振荡器广泛地应用在电视机、影 碟机、录像机、无线通讯设备、电子钟表、数 字仪器仪表等电子设备中。
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石英晶体谐振器是由品质因素极高的 石英晶体振子（即谐振器和振荡电路）组 成。
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7.7 系统的振荡发生电路设计
7.7.1 石英晶体及其振荡电路 1. 石英晶体 将二氧化硅（SiO2）结晶体按一定的方向
切割成很薄的晶片, 再将晶片两个对应的表面 抛光和涂敷银层, 并作为两个极引出管脚, 加以 封装, 就构成石英晶体谐振器。 其结构示意图 和符号如图。
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