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嵌入式系统工程化设计7——计算机可靠性设计
原创·林超100
前一讲高可靠性是嵌入式系统的关键设计因素，但是讲到的内容是普适性的，对任何带电子设备的设备都需要。但是针对信息处理和控制的嵌入式计算机设计，提高可靠性有那些方面工程化要求？设计要注意那些方面？
下面按照两个方面来介绍，一，把嵌入式计算机简化到最简化模型，看看需要注意那些方面。二，面对嵌入式系统处理复杂信息处和控制情况下，还需要注意那些方面。
一、嵌入式计算机可以简化看成包括：处理器，存储单元，全局工作基础网络（供电、时钟、复位），接口和通信。
1,全局工作基础网络设计：三种网络是计算机可靠工作的基本保障。
电源供电把外部供电，变换成为计算机内部需要的电源。有时候需要多种电源，比如接口电源，核心电源，模拟电路使用电源等。每种电源需要的质量不一样，主要是转换效率，纹波，电压，负载稳定度，抗干扰（浪涌，欠压，转换）等等，考虑其他相关网络相后，还会产生新的要求，比如建立时间，隔离，电源完整性，电源掉电保持和报警等。
电源转换效率除了影响耗电外，更重要的是耗散功率讲以热量散发，讲影响嵌入式系统长时间可靠性。
电压和纹波会影响时序及其他电路的稳定性。
负载稳定性会间接影响电压和纹波。抗干扰主要是防止受到一次电源特性影响二次电源。电源完整性主要是因为微处理器使用电源电压较低，需要电流大，导致电网容易波动，需要足够去偶电容减少数字电路开关引发的电网波动，才能确保低电压数字电路（处理器，存储器）稳定工作。电源完整性没有验证记录应该做好仿真计算。
隔离主要是由于防止一路电源通过地线影响另外一路电源。对于数模混合及存在大功率控制的产品最好做到隔离。
掉电报警和电源保持。对于有数据完整性要求或掉电前安排系统安全模式的系统，提前通知掉电，并保持到完成安全模式非常重要。
复位、时钟和电源都相关的是计算机启动和关闭的稳定性问题。计算机启动故障属于常见故障，因为上电时刻电源不稳定，时钟也不稳定，这时复位信号应该保持有效，否则处理器内部状态和锁相环会处于异常状态。有人系统启动出现问题，可以通过再次复位或上下电解决，大部分嵌入式计算机没有人参与，启动失效就是重要故障。同时多个电源供电的处理器上电也有电源供电顺序要求，因此上电时刻，确保等到电源和时钟稳定特别重要。
全局时钟主要是稳定度有要求，因为很多通信接口都采用串行通信方式，对稳定度和抖动要求越来越高，稳定度用ppm定义，抖动用时间pS定义。时钟稳定性主要影响计算机定时和通信接口稳定性，千万不要小看时钟，稍不注意就会带来意想不到的系统故障。
对于复位电路很多刚刚毕业大学生还停留在采用电阻电容二极管设计的电路，这是很大的误导，这样的设计在电源复杂的环境，非常不可靠。
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