基于RFID的農產品安全監(jiān)控系統(tǒng)研究

2．2 接口電路的抗干擾措施

DSP的外圍電路工作方式各不相同,速度也各有快慢,信息的交換受DSP數字信號處理器的控制。各種任務均由接口去完成,接口信號受到干擾將影響到系統(tǒng)的控制結果。接口的干擾又來自其相連接的傳輸線,包含了印制板的電路線設計和電路板與電路板間的連接。電路板與電路板間的連接最常用的傳輸線有扁平電纜、雙絞線和同軸電纜等,從抗干擾的角度看,雙絞線是一種抵抗電磁干擾性能較好的傳輸線,其相交的回路中兩線的往返電流感應作用相抵消,因此作用距離達10 m,用于電源的輸出和輸入部分。DSP產生的PWM控制信號作用于IPM,采用光耦隔離,因為光耦的共模抑制比很高,有效地防止了控制電路和PWM變換器間的共模干擾,其原理圖如圖2所示。

2．3 總線的抗干擾措施

(1)采用三態(tài)門式的總線提高抗干擾能力。由于DSP總線的直流負載能力有限,如果不夠,就需要通過緩沖器再與芯片相連接;

(2)總線上數據沖突的防止措施：CPU與隨機存儲器的連接是由總線收發(fā)器通過內部雙向數據總線實現的,內部數據總線上會在某瞬間產生沖突,解決方法是縮小隨機存儲器存取數據的時間即縮小選通時間;

(3)克服總線上瞬間不穩(wěn)定的措施：當兩個相位相反的控制信號在時間上存在偏差時,一個由低電平變?yōu)楦唠娖?而另一個還來不及由高電平變?yōu)榈碗娖?兩個均是高阻狀態(tài),這一瞬間如果總線的負載是TTL電路,他將因自身的泄漏電流使總線電壓不穩(wěn)定;若負載全是CMOS或NMOS,則有幾百兆歐的斷開狀態(tài),很容易耦合干擾。用上拉電阻連接到電源,使總線在此瞬間處于高電位,這樣增強了總線的抗干擾能力。其上拉電阻常選擇1Ω。

2．4 功率輸出的電磁兼容設計

功率輸出部分是由IPM、驅動電路和泵升電路組成的電源變換器。運用PWM算法,DSP產生的6組PWM信號通過光電耦合器的隔離傳輸,再通過IPM驅動電路控制IPM內部的IGBT開關工作。直流電源端加吸收電容,可以抑制開關噪聲。在系統(tǒng)設計中應保證低壓控制電路盡可能地遠離功率電路,以保證低壓地信號不受到電磁幅射和耦合。

2．5 印制電路板抗干擾措施

實踐證明,印制電路板的設計對抗干擾和保證系統(tǒng)的工作穩(wěn)定有重要影響。印制電路板加電后,印制線上的電流將產生電磁波輻射到空間,電路中的高速元件、晶體振蕩器等器件也將產生電磁輻射。在高速處理的數字系統(tǒng)中,當2倍的延遲時間大于脈沖的上升沿或下降沿時,印制電路板中的數字信號傳輸線應當按分布參數的傳輸線的要求考慮匹配,如一般轉換速度較快的TTL電路,印制線長度大于10 cm以上時就要加終端匹配措施。COMS電路的轉換速度比較慢,印制線長度可放寬5～6倍。根據電磁輻射模型公式：

E=263×10-6(f2AI)／r

式中：E為印制電路板空間r處的輻射場強;f為印制電路板上的工作電流的頻率;A為印制電路板上的環(huán)路面積;I為印制電路板上的電流。

由上式可以看出,減小f,A,I均可以降低印制電路板上的電場發(fā)射。為了更好地抑制干擾,印制電路板的設計中應考慮以下一些問題：

(1)布線原則：數字信號線和模擬信號線分開,強弱信號分開,直流電源線正交,發(fā)熱元件應遠離集成電路,磁性元件要屏蔽,每個IC芯片的電源端對地端要有去耦電容,引線要短;

(2)印制板的大小應適中,邏輯元件相互靠近,與易產生干擾的器件遠離。印制電路板的接地線應盡量寬,這不僅僅是因為能減少損耗,而且也能減少線的電感分量,從而減小共模干擾。如果是雙層布線或多層布線時應遵循電源和地為中間層、頂層和底層的電線相互正交,盡量少走平行線。

(3)印制電路板上電源輸入端跨接10～100μF的電解電容,對易受電路中干擾信號影響和有暫態(tài)狀陡峭變化電流的器件,其與地之間接入高頻特性好的去耦電容,如RAM,ROM芯片動作時電流變化大,應在每片的電源端加O．01μF的陶瓷電容以旁路高頻。

3 軟件抗干擾技術

軟件抗干擾既能提高效能、節(jié)省硬件,又能解決硬件解決不了的問題。大量的干擾源雖然不能造成硬件的破壞,但卻使系統(tǒng)的工作不穩(wěn)定、數據不可靠、運行失常、程序“跑飛”,嚴重時可導致DSP的控制失靈、發(fā)生嚴重事故。由于故障是暫時、間歇、隨機的,用硬件解決比較困難,而軟件可借助以下的技術予以解決：

(1)利用陷阱技術防止干擾造成的亂序現象擴展下去;

(2)利用時間冗余技術,屏蔽干擾信號,即多次采樣輸入、判斷,以提高輸入的可靠性;利用多次重復輸出來判斷,提高輸出信息的可靠性;重新初始化,強行恢復正常工作,以免I／O的輸入輸出不正常;查詢中斷源的狀態(tài),防止干擾造成誤中斷;在不需要的時間里屏蔽中斷,以減少因干擾引起的誤中斷;

(3)容錯技術：采用一些特定的編碼,對數據進行檢查,判斷是否因存放受干擾,然后從邏輯上對錯誤進行糾正;

(4)指令冗余：對重要的指令可重復寫多個;

(5)標志法：設特征標志、識別標志,常在內部數據區(qū)的保護中應用;

(6)數字濾波技術：主要針對模擬信號受到干擾。