MCU设计故障解决及传感转换

在demo板上采样时，电压不稳定结果有波动如何消除。一般来说，模拟器都是工作在一个稳压的环境（通常为5V）。如果用模拟器的A/D时，要注意其A/D参考电压是由模拟器内部给出，还是需要外部提供。A/D 转换需要一个连续的时钟周期，所以在仿真时不能用单步调试的方法，否则会造成A/D采样值不准。至於A/D采样不稳定，可以在A/D输入口加一电容，起到滤波作用，再在软体处理时采用中值滤波的方法。

MCU系统为了省电，经常要进入掉电（POWER DOWN）状态，此时如何才能获得最低功耗。MCU的I/O口可用作输入和输出状态。以最简单的 I/O为例，当作为输入时可设置成带上拉电阻的输入；作为输出时是 CMOS输出。如果程式进入省电状态时，首先，各个有用的I/O仍需输出一定值，以保证外部电路工作正常，同时请小心不要让外部电路保持长耗电状态（如长时间导通继电器）；对於暂时不用的I/O口，为了节约功耗建议将I/O置为输出状态，并且输出为低。

功耗分析。一个运算设备的功耗取决于它当前的状态。依照CMOS晶体管的原理，各部分动态时的功耗比静态的要大。当输入电压加到反向器上，会引起一个晶体管短路，这个晶体管电流的增加比静态消耗的寄生漏电要大得多。在电源线上加个10-20欧的电阻，就可以测量电流的波动。为达到更好的效果，需要使用至少12位精度和50MHz采样速度的模数转换器。这些获得的参数可以用来区别处理器的不同指令并估计总线上同时翻转的位数。

通过平均多次重复同样操作的电流，即使是没有通过总线的很小信号也能区别开。有些信号如移位状态特别有用，因为很多密码的密钥产生算法使用移位操作来逐一移出单个密钥倒进位标志。即使状态位的变化不能直接测量，它们通常会改变指令次序或微码的执行，这会导致功耗的明显变化。不同指令导致不同级别的指令解码和运算单元的活动，可被清晰地区别开，故运算部分能被推测出。处理器的不同单元在时钟沿相关的不同时间里有独有的开关状态，能被高频仪器分离出来。有多种不同的功耗分析技术用在破解密码算法上。

要读取传感器测量值寄存器的内容，MCU必须首先发送传感器地址和寄存器指针。MCU发出一个启动信号，接着发出传感器地址，然后将RD/WR管脚设为高电平，就可以读取测量值寄存器。只读取高8位数据的好处有二，第一是可以缩短MCU和传感器的工作时间，降低功耗；第二是不影响分辨力指标。

MCU读取传感器的测量值后，接下来就要进行换算并将结果显示在LCD上。整个处理过程包括：判断显示结果的正负号，进行二进制码到BCD码的转换，将数据传到LCD的相关寄存器中。数据处理完毕并显示结果之后，MCU会向传感器发出一个单步指令。单步指令会让传感器启动一次温度测试，然后自动进入等待模式，直到模数转换完毕。MCU发出单步指令后，就进入LPM3模式，这时MCU系统时钟继续工作，产生定时中断唤醒CPU。定时的长短可以通过编程调整，以便适应具体应用的需要。