以下我将以一个实践的硬件规划项目为例,和我们一同评论硬件开发的基本准则和思维,一同欢迎我们活跃提出自己的问题和观念。
1 充沛了解各方的规划需求,确认适宜的处理计划
发动一个硬件开发项目,原始的推动力会来自于许多方面,比方商场的需求,依据整个体系架构的需求,应用软件部分的功用完结需求,前进体系某方面才干的需求等等,所以作为一个硬件体系的规划者,要主动的去了解各个方面的需求,而且归纳起来,提出最适宜的硬件处理计划。比方A项意图原始推动力来自于公司内部的一个高层软件小组,他们在实践傍边发现原有的处理器板IP转发才干不能满足要求,然后关于体系的装备和运用都会形成很大的不方便,所以他们提出了对新硬件的需求。依据这个方针,硬件计划中就针对性的选用了两个高性能网络处理器,然后还需求深化的和软件规划者交流,以确认内存巨细,内部结构,对外接口和调试接口的数量及类型等等细节,比方软件人员喜爱将操控信令通路和数据通路彻底分开来,这样在确认内部数据走向的时分要慎重考虑。项目开端之初是需求举行许多的评论会议的,应该尽量约请一切相关部分来参加,优点有三个,榜首能够充沛了解我们的需求,防止在体系规划上遗失重要的功用,第二是能够让各个部分了解这个项意图状况,提前做好时刻和人员上协作的预备,第三是从爱情方面讲,在规划之初各个部分就参加了进来,这个项目就变成了我们一同的一个汗水结晶,会得到我们的呵护和杰出协作,对完结作业是很有协助的。
2 原理图规划中要注意的问题
原理图规划中要有“拿来主义”,现在的芯片厂家一般都能够供给参阅规划的原理图,所以要尽量的凭借这些资源,在充沛了解参阅规划的根底上,做一些自己的发挥。当首要的芯片选定今后,最要害的外围规划包含了电源,时钟和芯片间的互连。
电源是确保硬件体系正常作业的根底,规划中要详细的剖析：体系能够供给的电源输入;单板需求发生的电源输出;各个电源需求供给的电流巨细;电源电路功率;各个电源能够答应的动摇规模;整个电源体系需求的上电次序等等。比方A项目中的网络处理器需求1.25V作为中心电压,要求精度在+5%- -3%之间,电流需求12A左右,依据这些要求,规划中选用5V的电源输入,运用Linear的开关电源操控器和IR的MOSFET搭建了适宜的电源供给电路,精度要求决议了输出电容的ESR挑选,而且为防止电流过大形成的电压下跌,加入了远端反应的功用。
时钟电路的完结要考虑到方针电路的颤动等要求,A项目顶用到了GE的PHY器材,刚开端的时分运用一个内部带锁相环的零延时时钟分配芯片供给 100MHz时钟,成果GE链路上呈现了丢包,后来换成简略的时钟Buffer器材就处理了丢包问题,剖析起来便是内部的锁相环引入了颤动。
芯片之间的互连要确保数据的无误传输,在这方面,高速的差分信号线具有速率高,好布线,信号完整性好等特色,A项目中的多芯片间互连均选用了高速差分信号线,在调试和测验中没有呈现问题。
3 PCB规划中要注意的问题
PCB规划中要做到意图清晰,关于重要的信号线要十分严厉的要求布线的长度和处理地环路,而关于低速和不重要的信号线就能够放在稍低的布线优先级上。重要的部分包含：电源的切割;内存的时钟线,操控线和数据线的长度要求;高速差分线的布线等等。
A项目中运用内存芯片完结了1G巨细的DDR memory,针对这个部分的布线是十分要害的,要考虑到操控线和地址线的拓扑散布,数据线和时钟线的长度不同操控等方面,在完结的过程中,依据芯片的数据手册和实践的作业频率能够得出详细的布线规矩要求,比方同一组内的数据线长度相差不能超过多少个mil,每个通路之间的长度相差不能超过多少个mil等等。当这些要求确认后就能够清晰要求PCB规划人员来完结了,假如规划中一切的重要布线要求都清晰了,能够转换成全体的布线束缚,运用CAD中的主动布线工具软件来完结PCB规划,这也是在高速PCB规划中的一个发展趋势。
4 查看和调试
当预备调试一块板的时分,一定要先仔细的做好目视查看,查看在焊接的过程中是否有可见的短路和管脚搭锡等毛病,查看是否有元器材类型放置过错,榜首脚放置过错,漏安装等问题,然后用万用表丈量各个电源到地的电阻,以查看是否有短路,这个好习惯能够防止轻率上电后损坏单板。调试的过程中要有平缓的心态,遇见问题是十分正常的,要做的便是多做比较和剖析,逐渐的扫除或许的原因,要深信“凡事都是有方法处理的”和“问题呈现一定有它的原因”, 这样终究一定能调试成功。
5 一些总结的话
现在从技能的视点来说,每个规划终究都能够做出来,可是一个项意图成功与否,不仅仅取决于技能上的完结,还与完结的时刻,产品的质量, 团队的合作密切相关,所以杰出的团队协作,通明坦白的项目交流,精密缜密的研制安排,富余的物料和人员安排,这样才干确保一个项意图成功。
一个好的硬件工程师实践上便是一个项目经理,他/她需求从外界交流获取对自己规划的需求,然后汇总,剖析成详细的硬件完结。还要跟很多的芯片和计划供给商联络,从中挑选出适宜的计划,当原理图完结后,他/她要安排搭档来进行合作评定和查看,还要和CAD工程师一同作业来完结PCB的规划。与此一同,还要预备好BOM清单,开端收购和预备物料,联络加工厂家完结板的贴装。在调试的过程中他/她要安排好软件工程师来一同攻关调试,合作测验工程师一同处理测验中发现的问题,比及产品推出到现场,假如呈现问题,还需求做到及时的支撑。所以做一个硬件规划人员要训练出杰出的交流才干,面临压力的调理才干,同一时刻处理多个业务的协谐和决断才干和杰出平缓的心态等等。
还有仔细和仔细,因为硬件规划上的一个小忽略往往就会形成十分大的经济丢失,比方曾经碰到一块板在PCB规划齐备出制作文件的时分误操作形成了电源层和地层连在了一同,PCB板制作结束后又没有查看直接上生产线贴装,到测验的时分才发现短路问题,可是元器材现已都焊接到板上了,成果形成了几十万的丢失。所以仔细和仔细的查看,负责任的测验,不懈的学习和堆集,才干使得一个硬件规划人员继续不断的前进,然后术业有所小成。
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