8、嵌入式微处理器系统硬件设计要点解析

嵌入式微处理器系统硬件设计要点解析

1. 数据总线访问与加载问题

在设备访问方面，仅支持使用数据总线的 8 位进行设备的 8 位访问。若软件尝试对错误地址执行字写入或字节写入操作，其结果是不确定的。不过，这类接口通常不会试图涵盖所有情况，因为可以通过编写软件来避免无效访问。

数据总线加载是一个关键问题。微处理器被指定用于驱动特定的直流负载（源电流或灌电流）和特定的电容负载。常见的错误是忽略这些参数，想当然地认为处理器能够驱动总线，这是非常危险的做法。总线加载问题可能导致与建立/保持时间违规类似的症状，甚至会改变处理器的时序，从而引发建立和保持时间问题。

例如，AMD 版本的 80C188 指定灌电流为 2 mA，电容驱动能力为 100pF。一旦超过这些数值，部件的性能就会开始下降。过去标准接口逻辑为 LSTTL 或 FTTL 时，设计中的加载问题主要围绕直流负载问题；而现在主要转向 CMOS 后，电容问题更为突出。设计师往往只关注 CMOS 输入极低的泄漏电流，而忽略了这些输入具有电容。

计算直流负载时，需将所有输入所需的最大灌电流和源电流相加，并与所有输出（包括双向设备）进行比较。输入电流的总和绝不能超过输出驱动能力最小的设备的能力。对于 CMOS 设备，不仅要检查输出电流能力，还要考虑灌电流对输出电压的影响。部分 CMOS 设备的输出电流是在 TTL 电平电压下指定的，若该设备驱动需要 CMOS 电平输入电压的 IC，可能会出现问题。

电容负载的计算方法类似，将输入电容（双向设备有时指定为 I/O 电容）相加，并与每个必须驱动总线的设备的驱动能力进行比较。总电容应小于驱动能力最低的设备所能承受的数值。若提供了降额曲线，则可用于确定访问时间是否下