單片機應(yīng)用系統(tǒng)的設(shè)計包括功能性設(shè)計、可靠性設(shè)計和產(chǎn)品化設(shè)計。其中，功能性是基礎(chǔ)，可靠性是保障，產(chǎn)品化是前途。因此，從事單片機應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)工作的設(shè)計人員必須掌握可靠性設(shè)計。

一、可靠性與可靠性設(shè)計

1．現(xiàn)代電子系統(tǒng)的可靠性

硬件系統(tǒng)的可靠性是系統(tǒng)本質(zhì)可靠性和可靠性控制的基礎(chǔ)。

(1)采用硬件平臺的系統(tǒng)設(shè)計方法

單片機應(yīng)用系統(tǒng)的硬件平臺都是由相近似的應(yīng)用系統(tǒng)基本電路組成，只適用于某一領(lǐng)域中的硬件系統(tǒng)設(shè)計?；谟布脚_設(shè)計的應(yīng)用系統(tǒng)有基本的可靠性保證。一個良好的硬件平臺應(yīng)具備：標準化、系列化、規(guī)范化設(shè)計的電路系統(tǒng)；柔性特性的基本應(yīng)用系統(tǒng)體系結(jié)構(gòu)；豐富的軟件支持；可靠性測試記錄。

(2)最大的系統(tǒng)集成

最大的系統(tǒng)集成可以最大限度簡化系統(tǒng)構(gòu)成，有助于減少系統(tǒng)硬件失誤概率。最大的系統(tǒng)集成應(yīng)具備：依靠器件解決的思想；單片機選擇實現(xiàn)系統(tǒng)的最大包容；0EM的支持。

2．器件選擇的可靠性設(shè)計

單片機芯片的選擇要滿足系統(tǒng)集成的最大化要求；優(yōu)選CMOS器件：為簡化電路設(shè)計盡可能采用串行傳輸總線器件代替并行總線擴展的器件；選擇保證可靠性的專用器件，如采用電源監(jiān)控類器件、信號線路故障保護器、ESD(靜電干擾)保護器、能實現(xiàn)電源短路保護的自聚合開關(guān)等。

三、軟件系統(tǒng)的可靠性設(shè)計

1．本質(zhì)可靠性的軟件設(shè)計

軟件的本質(zhì)可靠性是指不依靠軟件附加．最大限度減少自身錯誤及缺陷，并且要有足夠的時序余度。

單片機系統(tǒng)在CPU的控制下實現(xiàn)分時操作．程序完全依靠時序調(diào)度、切換控制。程序運行的可控不僅要求時序準確，而且要有足夠的時序余度。

第一，系統(tǒng)復(fù)位時序。多個器件復(fù)位的時序要求是主要問題。應(yīng)保證MCU對外圍可編程器件的初始化在該器件復(fù)位后進行。軟件設(shè)計時，可以在系統(tǒng)上電復(fù)位后，MCU延遲片刻，確保外圍器件復(fù)位后，再對其初始化。

第二，外圍器件工作時序。對外圍器件的工作時序必須分析清楚，MCU的操作必須保證時序信號的銜接控制和時序信號的時序余度。

第三，應(yīng)用系統(tǒng)的狀態(tài)轉(zhuǎn)換時序。應(yīng)用系統(tǒng)中的狀態(tài)轉(zhuǎn)換有MCU運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換、外圍器件運行狀態(tài)轉(zhuǎn)換和電源系統(tǒng)供電狀態(tài)轉(zhuǎn)換等。在程序設(shè)計中．必須考慮狀態(tài)轉(zhuǎn)換時過渡期對程序運行的影響，精心設(shè)計時序控制。通常。MCU本身的狀態(tài)轉(zhuǎn)換，都有自動監(jiān)視、自動運行管理功能，程序設(shè)計只需按MCU數(shù)據(jù)手冊及指令系統(tǒng)的操作要求進行即可。對于有較長過渡期的外圍狀態(tài)轉(zhuǎn)換，可采取足夠的延時或設(shè)置提前轉(zhuǎn)換狀態(tài)的辦法。

第四，總線時序。單片機應(yīng)用系統(tǒng)中有并行總線和串行總線，這些總線在規(guī)范化操作時，其時序數(shù)據(jù)通信協(xié)議保證。在虛擬總線方式時，虛擬總線運行的可靠性在于時序的準確模擬。并行總線要保證讀、寫操作指令運行下的讀寫時序：同步串行總線要保證時鐘線控制下的同步時序；串行異步時序則要考慮波特率對數(shù)據(jù)傳送的影響。

四、結(jié)束語

單片機應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性設(shè)計涉及硬件系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計和軟件系統(tǒng)的抗干擾設(shè)計，采取的措施多而復(fù)雜。實際應(yīng)用時，應(yīng)根據(jù)設(shè)計條件與目標要求，制定應(yīng)用系統(tǒng)的可靠性等級，合理采用硬性可靠性措施。充分利用軟件的可靠性設(shè)計，提高系統(tǒng)的抗干擾能力。