新书创作谈：周立功教授数十年之心血力作《程序设计与数据结构》

系统硬件设计与开发

第2章系统硬件设计与开发 整个系统的硬件设计分为加速度信号采集电路、无线传输电路、ARM系统电路三部分。 2.1 硬件电路总体结构 根据系统的目标和基本技术指标，并结合MEMS加速度传感器的特点，选用Freescal 公司的MMA7261QT三轴加速度传感器用于加速度信号的采集。采用STC12C5410AD单片机作为信号采集部分的MCU，其内部自带的8路10位高速A/D转换器，很好得保证了传感器端输出端模拟信号的A/D转换精度。无线传输部分采用 2.4GHz无线收发一体芯片nRF2401，它与STC单片机采用模拟SPI方式通信。加速度信号处理模块的ARM微处理器采用三星公司的S3C44B0X，对无线模块接收到的加速度数据作相应的处理，可得到速度、位移等信息。系统结构图如图2.1所示： 2.2 加速度信号采集模块 本设计采用Freeseale公司的MEMS三轴加速度传感器MMA7261QT测量人体运动时的加速度信号，并用宏晶科技的微控制器STC12C5410AD作为核心控制器，控制其内置的模数转换器对加速度信号进行采样，被转换为数字信号后，由nRF2401无线模块将数据传输至ARM系统。 2.2.1 MEMS三轴加速度传感器MMA7261QT简介 MEMS（Micro Electro Mechanical Systems），即微电子机械系统是建立在微米/纳米技术基础上的21世纪前沿技术，是指对微米/纳米材料进行设计、加工、制造、测量和控制的技术。近年来，由于MEMS技术的迅猛发展，各种基于MEMS的加速度传感器也应运而生，

目前已经得到了广泛的应用。它们有着体积小、质量轻、成本低、功耗低、可靠性高等特点，而且因为其加工工艺一定程度上与传统的集成电路工艺兼容，易于实现数字化、智能化以及批量生产，因而从问世起就引起了广泛关注，并且在汽车、医药、导航和控制、生化分析、工业检测等方面得到了较为迅速的应用。 本设计中采用的是飞思卡尔（Freescal）公司的MEMS 三轴加速度传感器MMA7261QT。MMA7261QT 低成本微型电容式加速度传感器采用了信号调理、单极低通滤波器和温度补偿技术，并且提供4 个量程可选，用户可在4 个灵敏度中的选择。该器件带有低通滤波并已做零g补偿并且还提供休眠模式，因而是电池充电的手持设备产品的理想之选[24]。MMA7261QT 具有高敏感度、低噪声、高清晰度和高准确性的特点，其应用包括高级步程计，可测量步行中人的脚步运动、距离和速度，允许根据多种不同应用和功能选择敏感度。本设计中采用MMA7261QT测量人体运动时三维的加速度信号。 ◆MMA7261QT特性如下： ◆可选灵敏度（2.5g/3.3g/6.7/10g）； ◆低功耗：500μA； ◆休眠模式：3μA； ◆低压运行：2.2V-3.6V； ◆6mm×6mm×1.45mm的无引线四方扁平（QFN）封装； ◆快速开启：1ms； ◆高灵敏度（2.5g）； ◆低通滤波器具备内部信号调理； ◆设计稳定、防震能力强； MMA7261QT的功能如图2.2所示。X、Y、Z三个相互垂直方向上的加速度G-Cel传感单元感知，经过容压变换器、增益放大、滤波器和温度补偿后以电压信号输出。 MMA7261QT的三个相互垂直的传感方向如图2.3所示。其引脚配置如表2.1所示：

硬件电路设计过程经验分享 (1)

献给那些刚开始或即将开始设计硬件电路的人。时光飞逝，离俺最初画第一块电路已有3年。刚刚开始接触电路板的时候，与你一样，俺充满了疑惑同时又带着些兴奋。在网上许多关于硬件电路的经验、知识让人目不暇接。像信号完整性，EMI，PS设计准会把你搞晕。别急，一切要慢慢来。 1)总体思路。 设计硬件电路，大的框架和架构要搞清楚，但要做到这一点还真不容易。有些大框架也许自己的老板、老师已经想好，自己只是把思路具体实现;但也有些要自己设计框架的，那就要搞清楚要实现什么功能，然后找找有否能实现同样或相似功能的参考电路板(要懂得尽量利用他人的成果，越是有经验的工程师越会懂得借鉴他人的成果)。 2)理解电路。 如果你找到了的参考设计，那么恭喜你，你可以节约很多时间了(包括前期设计和后期调试)。马上就copy?NO，还是先看懂理解了再说，一方面能提高我们的电路理解能力，而且能避免设计中的错误。 3)没有找到参考设计? 没关系。先确定大IC芯片，找datasheet，看其关键参数是否符合自己的要求，哪些才是自己需要的关键参数，以及能否看懂这些关键参数，都是硬件工程师的能力的体现，这也需要长期地慢慢地积累。这期间，要善于提问，因为自己不懂的东西，别人往往一句话就能点醒你，尤其是硬件设计。 4)硬件电路设计主要是三个部分，原理图，pcb，物料清单(BOM)表。 原理图设计就是将前面的思路转化为电路原理图。它很像我们教科书上的电路图。

pcb涉及到实际的电路板，它根据原理图转化而来的网表(网表是沟通原理图和pcb之间的桥梁)，而将具体的元器件的封装放置(布局)在电路板上，然后根据飞线(也叫预拉线)连接其电信号(布线)。完成了pcb布局布线后，要用到哪些元器件应该有所归纳，所以我们将用到BOM表。 5)用什么工具? Protel，也就是altimuml容易上手，在国内也比较流行，应付一般的工作已经足够，适合初入门的设计者使用。 6)to be continued...... 其实无论用简单的protel或者复杂的cadence工具，硬件设计大环节是一样的(protel上的操作类似windwos，是post-command型的;而cadence的产品concept&allegro是pre-command型的，用惯了protel，突然转向cadence的工具，会不习惯就是这个原因)。设计大环节都要有1)原理图设计。2)pcb设计。3)制作BOM 表。现在简要谈一下设计流程(步骤)： 1)原理图库建立。要将一个新元件摆放在原理图上，我们必须得建立改元件的库。库中主要定义了该新元件的管脚定义及其属性，并且以具体的图形形式来代表(我们常常看到的是一个矩形(代表其IC BODY)，周围许多短线(代表IC管脚))。protel创建库及其简单，而且因为用的人多，许多元件都能找到现成的库，这一点对使用者极为方便。应搞清楚ic body，ic pins，input pin，output pin，analog pin，digital pin，power pin等区别。 2)有了充足的库之后，就可以在原理图上画图了，按照datasheet和系统设计的要

硬件设计开发流程

第一章硬件开发过程介绍 1.1硬件开发的基本过程 硬件部门开发流程指定后，需要硬件部门人员严格按照开发流程完成开发工作。 硬件部开发流程主要分为如下几个步骤： 1）市场调研 对即将进行的项目，需要进行市场调研。 市场调研包括三个方面。 1.了解市场需求 在网上或者其他渠道，了解当前市场上有多少同种产品，及产品的价格、规格等方面信息。并了解当前市场对该产品的需求量，及发展的情况。市场前景是否良好。 2.了解客户要求 通过和客户的交流，了解客户的要求是什么，对产品的性能等各方面有什么要求。 3.分析客户要求，转变成客户需求 将客户的要求分析汇总，转化成客户需求。 市场调研完成后，撰写市场调研分析。里面明确写明客户需求及攻关难点。市场调研分析完成后，即可进行项目工作。 2）立项 市场调研完成后后，首先需要进行立项工作。 首先需要明确项目的需求；完成项目所需要的时间；需要配合的部门；预计花费的金额； 项目各部分的功能规格等内容，并完成可行性方案、项目总体方案书、项目需求说明书、项目规格说明书四个文件的初稿。然后和各相关部门及相关领导开会讨论，明确各自的任务。并认真记录会议纪要，对各部门提出的要求汇总。经多次讨论确认项目方案后，完成可行性方案、项目总体方案书、系统需求说明书、产品规格说明书四个文件的最终版本。经各相关部门经理确认，总工程师审核，总经理核准后，开始进行项目的开发。相关文件存档。 项目的开发要严格按照可行性方案、项目总体方案书、项目需求说明书、项目规格说明书四个文件的要求进行。如出现意外情况，需要修改其中内容，则需要和各相关部门讨论，经总工程师同意，总经理核准后进行修改。修改后的文件同样需要各相关部门经理确认，总工程师审核，总经理核准。版本号升级，并存档。 3）硬件总体设计 项目立项后，需要进行硬件总体设计。 立项完成后，需要进行项目的总体设计。其内容包括：将该项目硬件部分分模块，明确各个模块之间的作用、完成时间、责任人；各个块之间的通讯及连接；电源要求；通讯协议；项目的主要部分及难点部分的攻关时间等内容。并完成项目总体设计文件。交由相关人员核准后入档。如遇到特殊情况需要修改，则由相关人员认可后进行修改。版本号升级，并存档。 该步骤是对整个项目进行统筹规划，需要对项目有整体的把握。合理，有效的安排各任务

硬件原理图设计规范(修订) V10

上海XXXX电子电器有限公司 原理图设计及评审规范 V1.0 拟制: 审查: 核准:

一.原理图格式: 原理图设计格式基本要求 : 清晰,准确,规范,易读.具体要求如下: 1.1 各功能块布局要合理,整份原理图需布局均衡.避免有些地方很 挤,而有些地方又很松,同 PCB 设计同等道理 . 1.2 尽量将各功能部分模块化(如步进电机驱动、直流电机驱动，PG 电机驱动，开关电源等), 以便于同类机型资源共享 , 各功能模块界线需清晰 . 1.3 接插口(如电源输入，输出负载接口，采样接口等)尽量分布在图 纸的四周围 , 示意出实际接口外形及每一接脚的功能 . 1.4 可调元件(如电位器 ), 切换开关等对应的功能需标识清楚。1.5 每一部件(如 TUNER,IC 等)电源的去耦电阻 / 电容需置于对应 脚的就近处 . 1.6 滤波器件(如高 / 低频滤波电容 , 电感)需置于作用部位的就 近处 . 1.7 重要的控制或信号线需标明流向及用文字标明功能 . 1.8 CPU 为整机的控制中心,接口线最多 . 故 CPU 周边需留多一些 空间进行布线及相关标注 , 而不致于显得过分拥挤 . 1.9 CPU 的设置二极管需于旁边做一表格进行对应设置的说明 . 1.10 重要器件(如接插座 ,IC, TUNER 等)外框用粗体线(统一 0.5mm). 1.11 用于标识的文字类型需统一 , 文字高度可分为几种(重要器件

如接插座、IC、TUNER 等可用大些的字 , 其它可统一用小些的 ). 1.12 元件标号照公司要求按功能块进行标识 . 1.13 元件参数 / 数值务求准确标识 . 特别留意功率电阻一定需标 明功率值 , 高耐压的滤波电容需标明耐压值 . 1.14 每张原理图都需有公司的标准图框 , 并标明对应图纸的功能 , 文件名 , 制图人名/ 确认人名 , 日期 , 版本号 . 1.15 设计初始阶段工程师完成原理图设计并自我审查合格后 , 需 提交给项目主管进行再审核 , 直到合格后才能开始进行 PCB 设计 . 二.原理图的设计规划: 2.原理图设计前的方案确认的基本原则： 2.1 需符合产品执行的标准与法规 包括国标,行规,企业标准,与客户的合同,技术协议等. 2.2 详细理解设计需求，从需求中整理出电路功能模块和性能指标要 求。一般包括:精度/功能/功率/成本/强度/机构设计合理等考虑因素. 2.3产品的稳定性和可靠性设计原则:

硬件设计流程

硬件设计流程 一、硬件设计 １．1单板设计需求 单板设计之前需要明确单板的设计需求。单板的功能属性。单板的设计目的，使用场合,具体需求包括: 1.单板外部接口的种类，接口的数量，电气属性即电平标准。 2.单板内部的接口种类，电气属性。 3.单板外部输入电源大小 4.单板的尺寸 5.单板的使用场合,防护标准 若设计中需要用到CPU，需要确定设计中需要用到的FLASH大小和需求的内存的大小和ＣPU的处理能力。单板设计需求中需要明确单板的名字和版本并且要以文档的形式表现出来，是后续单板设计和追溯的主要依据。 单板设计需求完成之后,需要召开项目评审会，需要对设计需求说明中各类需求逐个确认。当各类需求均满足设计需要时则进入下一步。 １.2 单板设计说明 单板需求明确后,需要开始编写单板设计说明。其中需要包括单板设计所需要的各种信息如： 1.单板设计详细方案，需要具体到用到什么芯片,什么接口。 2.器件选型，器件选型需要满足设计的需求。 3.单板功耗、单板选型之后需要确定单板的功耗，为单板散热和电源设计提供依据 4.电源设计、电源设计需要包含单板中需要用到的各类电源。若相同的电源需要做隔离 的需要做需要详细指出。 5.时钟设计，单板若是用到多种时钟，则需要描述时钟的设计方法，时钟拓扑。 6.单板的实际尺寸 7.详细描述各个功能模块给出详细的设计方法 8.详细描述各接口的设计方法和接口的电气属性。 若设计模块有多种设计方法,选择在本设计中最佳的设计方案。若软件对单板中用到的器件有独特的要求，需要明确指出（如对某些制定管脚的使用情况）。除了各个功能模块之外单板设计说明中需要详细描述接口的防护方法。设计说明需要以文档的形式给出，是单板设计过程中重要的文档,其中需要包括单板的名称和单板的版本。如果有条件单板设计说明完成后项目中进行评审。 1.3原理图设计 设计说明完成之后就要开始单板的原理图设计,单板设计说明是单板原理图设计的重要依据。原理图设计之气需要确定单板设计用用到的各个器件原理图库中是否具有原理图符号,如果没有需要提前绘制。新绘制的原理图符号需要反应器件的电气属性,器件型号，最好包含品号信息，绘制完成之后将其放到相应的库中,原理图设计需要包含: 1.各个器件接口的正确电气连接。 2.原理图中的各个器件需要有单独的位号。 3.原理图中需要包含安装孔和定位孔。 4.原理图中的兼容设计或者在实际应用中不需要焊接的器件需要在原理图中明确标出。 原理图的名字需要和单板的名字一致。考虑到单板上所用器件可能会有较长的采购周

硬件原理图设计规范

0目录 0目录 (2) 1概述 (3) 1.1背景 (3) 1.2术语与缩写解释 (3) 2设计工具 (4) 3图纸规格及总体要求 (5) 3.1纸张规格 (5) 3.2标题栏 (5) 3.3其它要求 (5) 4器件图库 (5) 4.1器件图形符号 (6) 4.2管脚 (6) 4.3封装 (6) 4.4器件代号 (7) 4.5器件型号与标称值 (9) 4.5.1集成电路与晶体管 (9) 4.5.2电阻类 (9) 4.5.3电容类 (10) 4.5.4电感类 (10) 4.5.5晶体、晶振类 (11) 4.5.6保险管 (11) 4.5.7开关与接插件 (11) 4.5.8指示灯 (11) 4.5.9变压器 (11)

4.5.10其它 (11) 5绘图布局 (12) 6网络连接 (12) 6.1电气连接线 (12) 6.2总线 (13) 6.3网络标号 (13) 6.4端口 (13) 6.5电源与地的连接 (13) 7绘制方法 (14) 8注释 (15) 9文件入库命名 (15) 1概述 1.1背景 为提高设计文档的可读性和可移植性、从而提高开发效率和产品质量，必须规范原理图设计，特制定本规范。 制定本规范的总体原则是方便阅读、移植和维护，减少错误。其中的“阅读”不仅包括在电脑上查阅，更注重打印出的纸稿的阅读，所以电脑上的“搜索”功能和颜色上的区别不能作为可读性强的依据。 1.2 术语与缩写解释 原理图：Schematic diagram，用图形符号并按其工作顺序排列，详细表示电路、设备或成套装置的全部基本组成和连接关系，而不考虑其实际位置的一

种简图，供详细了解工作原理、分析和计算电路特性之用。国标中称之为电路图，Circuit diagram。 图框：Frame，规定在图纸幅面上绘图的有效面积，保证图素不超出或太靠近纸页边缘。 标题栏：Title column，用以确定图纸名称、图号、张次、更改和有关人员签署等内容的栏目。 器件代号：Item code，在原理图中，为了便于查找、区分图形符号所表示的各种元器件和表示元器件序列号的代码。 标称值：Part value，表示项目类的电气参数的数字或型号的代码。 器件图形符号（图符）：指在原理图绘制工具中，由器件库编辑所生成的代表特定元器件实物的图形元素符号，在系统中是一个整体的图形元素。 电气连接线：Wire，在原理图中，起电气连接关系的线段。 总线：Bus，在原理图中用于连接同类型的信号组，无实际连接作用，仅供阅读方便。 网络：Net，在原理图中，连接在同一条电气连接线上的所有元件和连接在一起的所有电气连接线构成的一个连接关系。 网络标号：Net label，在原理图中，每一个网络都对应一个相应的名称。 端口：Port，在原理图中，信号线在不同页面或层次间的连接，由定义的特殊的连接符号来标识。 注释：Annotation，在图中用以解释说明的文字、图形和标注。 网络表：Net list，用以标识原理图中所有电气元件的电气连接关系网络和器件封装信息的文件。 2设计工具 全公司应使用统一的设计工具，目前为Altium Designer 16，如需要更换设计平台，必须由相关部门组织评审。更换平台时应寻找合适的工具能够对以前的产品进行转换。

硬件电路板设计规范

硬件电路板设计规范(总36 页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除

0目录 0目录............................................... 错误!未定义书签。

1概述............................................... 错误!未定义书签。 适用范围............................................ 错误!未定义书签。 参考标准或资料 ...................................... 错误!未定义书签。 目的................................................ 错误!未定义书签。2PCB设计任务的受理和计划............................ 错误!未定义书签。 PCB设计任务的受理................................... 错误!未定义书签。 理解设计要求并制定设计计划 .......................... 错误!未定义书签。3规范内容........................................... 错误!未定义书签。 基本术语定义........................................ 错误!未定义书签。 PCB板材要求: ....................................... 错误!未定义书签。 元件库制作要求 ...................................... 错误!未定义书签。 原理图元件库管理规范：......................... 错误!未定义书签。 PCB封装库管理规范............................. 错误!未定义书签。 原理图绘制规范 ...................................... 错误!未定义书签。 PCB设计前的准备..................................... 错误!未定义书签。 创建网络表..................................... 错误!未定义书签。 创建PCB板..................................... 错误!未定义书签。 布局规范............................................ 错误!未定义书签。 布局操作的基本原则............................. 错误!未定义书签。 热设计要求..................................... 错误!未定义书签。 基本布局具体要求............................... 错误!未定义书签。 布线要求............................................ 错误!未定义书签。 布线基本要求................................... 错误!未定义书签。 安规要求....................................... 错误!未定义书签。 丝印要求............................................ 错误!未定义书签。 可测试性要求........................................ 错误!未定义书签。 PCB成板要求......................................... 错误!未定义书签。

硬件设计思路.doc

步进电机 随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，它广泛用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产品中，其在各个国民经济领域都有应用。研究步进电机的控制系统，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。 步进电机是一种能够将电子脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件，它实际上是一种单相或多相同步进电动机。单相步进电动机有单路电脉 冲驱动，输出功率一般很小，其用途为微小功率驱动。多相步进电动机有多 相方波脉冲驱动，用途很广。 使用多相步进电动机时，单路电脉冲信号可先通过脉冲分配器转为多相 脉冲信号，在经过功率放大后分别送入步进电机各项绕组。每输入一个脉冲 信号，电动机电动机各项的通电状态就发生变化，转子会转过一定的角度， 也就是步距角。 正常情况下步进电机转过的总角度和输入的脉冲的频率保持严格的对 应关系，不受电压波动和负载变化的影响。由于步进电机能直接接受数字量 的输入，所以特别适合微机控制。 步进电机的一些特点： 1．一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。 2．步进电机外表允许的最高温度。 步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃 至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。 3．步进电机的力矩会随转速的升高而下降。 当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率 越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相 电流减小，从而导致力矩下降。 4．步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有 啸叫声。

硬件电路原理图设计经验

硬件电路原理图设计经验（研发心得） 设计电路常用的EDA(Electronic Design Automatic,电路设计自动化)软件包括电路设计与仿真工具、PCB设计软件、IC设计软件、PLD设计工具及其它EDA软件，现主要的原理图和PCB图设计软件有Altium（原protel），OrCAD，PADS，PowerPCB等软件。不管使用那个软件。只要能画出好的电路就行了。一般掌握一两个软件就够用了。 做好电路板第一步是前期准备。包括元件库和原理图。要设计好原理图。需要了解设计原理图要实现那些功能及目的。要详细了解电路使用的所有元件特性，在电路中所起的作用。 根据需求对外设功能模块进行元器件选型，元器件选型应该遵守以下原则： a）普遍性原则：所选的元器件要被广泛使用验证过的尽量少使用冷偏芯片，减少风险； b）高性价比原则：在功能、性能、使用率都相近的情况下，尽量选择价格比较好的元器件，减少成本； c）采购方便原则：尽量选择容易买到，供货周期短的元器件； d）持续发展原则：尽量选择在可预见的时间内不会停产的元器件； e）可替代原则：尽量选择pin to pin兼容种类比较多的元器件； f）向上兼容原则：尽量选择以前老产品用过的元器件； g）资源节约原则：尽量用上元器件的全部功能和管脚； 绘制原理图时，一般规则和要如下： a) 按统一的要求选择图纸幅面、图框格式、电路图中的图形符号、文字符号。 b)应根据该产品的电工作原理,各元器件自右到左,自上而下的排成一列或数列。 c)图面安排时，电源部分一般安排在左下方，输入端在右方，输出在左方。 d) 图中可动元件（如继电器）的工作状态，原则上处于开断，不加电的工作位置。 e) 将所有芯片的电源和地引脚全部利用。 信号完整性及电磁兼容性考虑 a) 对输入输出的信号要加相应的滤波/吸收器件;必要时加硅瞬变电压吸收二极管或压敏电阻SVC b) 在高频信号输出端串电阻。 c) 高频区的退耦电容要选低ESR的电解电容或钽电容 d) 退耦电容容值确定时在满足纹波要求的条件下选择更小容值的电容，以提高其谐振频率点 e) 各芯片的电源都要加退耦电容，同一芯片中各模块的电源要分别加退耦电容；如为高频则须在靠电源端加磁珠／电感。 硬件原理图设计还应该遵守一些基本原则，这些基本原则要贯彻到整个设计过程，虽然成功的参考设计中也体现了这些原则，但因为我们可能是“拼”出来的原理图，所以我们还是要随时根据这些原则来设计审查我们的原理图，这些原则包括： 一数字电源和模拟电源分割； a) 数字地和模拟地分割，单点接地，数字地可以直接接机壳地（大地），机壳必须接大地；

硬件设计开发指导(完整版)

. 硬件设计开发指导 拟制焦少波日期2016-12-01 评审人日期 批准日期 免费共享

修订记录

目录 硬件设计开发指导 (1) 1 概述 (5) 1.1 硬件开发过程简介 (5) 1.1.1 硬件开发的基本过程 (5) 1.1.2 硬件开发的规范化 (5) 1.2 硬件组成员职责与基本技能 (6) 1.2.1 硬件组成员职责 (6) 1.2.2 硬件组成员基本技能 (6) 2 硬件开发流程及要求 (7) 2.1 硬件开发流程 (7) 2.2 硬件需求分析及总体方案制定 (8) 2.2.1 硬件需求分析 (8) 2.2.2 总体方案制定 (9) 2.3 单板设计方案及单板详细设计 (10) 2.3.1 单板设计方案及评审 (10) 2.3.2 单板详细设计及评审 (11) 2.4 原理图设计及PCB设计 (13) 2.4.1 原理图设计及评审 (13) 2.4.2 PCB方案设计及评审 (13) 2.4.3 PCB设计及投板申请 (14) 2.5 调试及验收 (14) 2.5.1 调试方案及评审 (14) 2.5.2 硬件调试、软件调试及系统联调 (14) 2.5.3 验收 (15) 2.6 开发文档规范及归档要求 (16) 2.6.1 开发文档规范 (16) 2.6.2 硬件信息库 (17)

硬件设计开发指导 关键词：能够体现文档描述内容主要方面的词汇。 摘要： 缩略语清单：对本文所用缩略语进行说明，要求提供每个缩略语的英文全名和中文解释。

1概述 1.1硬件开发过程简介 1.1.1 硬件开发的基本过程 产品硬件项目的开发，首先是要明确硬件总体需求情况，如C PU处理能力、存储容量及速度，I/O端口的分配、接口要求、电平要求、特殊电路（厚膜等）要求等等。其次，根据需求分析制定硬件总体方案，寻求关键器件及其技术资料、技术途径、技术支持，要比较充分地考虑技术可能性、可靠性以及成本控制，并对开发调试工具提出明确的要求，关键器件索取样品。第三，总体方案确定且评审通过后，撰写硬件和单板软件的详细设计，包括绘制硬件原理图、单板软件功能框图及编码、PCB布线，同时完成开发物料清单、新器件编码申请、物料申领等工作。第四，PCB裸板回板及物料采购到货后由焊工焊好1～2块单板，作单板调试，对原理设计中的各功能进行调测，必要时修改原理图并作记录。第五，软硬件系统联调，一般的单板需硬件人员、单板软件人员的配合，特殊的单板（如主机板）需比较大型软件的开发，参与联调的软件人员更多。一般地，经过单板调试后在原理及PCB布线方面有些调整，需经过多次投板迭代测试。第六，内部验收及转中试，硬件项目完成开发过程。 1.1.2 硬件开发的规范化 上节硬件开发的基本过程应遵循硬件开发流程规范文件执行，不仅如此，硬件开发涉及到技术的应用、器件的选择等，必须遵照相应的规范化措施才能达到质量保障的要求。这主要表现在，技术的采用要经过项目组的评审，器件和厂家

ASK2CB原理图硬件设计讲解说明

原理图硬件设计讲解说明 在ASK2CB学习板中，FPGA的VCCINT脚全部接到1.2V，这个1.2V是FPGA核心电压， FPGA另一组电压是VCCIO，这个是FPGA的IO电压，我们统一接到了3.3V，表示此学习板仅使用3.3V的外设。 外接电源部分 外接电源部分电路原理图如上： 其中： CON4是外接电源插座，用来接外接5V电源适配器供电的。 PW1是一个带自锁的按键开关，能够控制是否给开发板供电。 F1是一个贴片的自恢复保险丝，防止电路板短路后过流。 T1是一个TVS(瞬态抑制二极管)，防止电路板过压 C6是一大容量的220Uf/16V贴片电解电容，主要是5V输入电源的滤波 供电部分

FPGA I/O供电部分采用两颗1085-3.3V LDO芯片，最高能提供3.3V 6安的电流，C7和C8是两个0805封装X7R规格的三星产10uF片式多层陶瓷电容器(MLCC)，C9是0805封装的0.1uF电容，可以看到C7,C8明显比C9要厚些。 后面的R49电阻仅仅是一个假负载，用来调试电源时使用，通常不需要焊接。 FPGA核心供电部分采用两颗1085-ADJ LDO芯片，能提供1.2V 6安的电流，C10和C11是两个0805封装X7R规格的三星产10uF片式多层陶瓷电容器(MLCC)，C12是0805封装的0.1uF电容，可以看到C10,C11明显比C12要厚些，

可以看到上图中，不管3.3V还是1.2V都用了两颗1085来供电，有人可能会问为什么要用到两颗？ 因为在FPGA板中,用两颗主要考虑到散热问题，这是由LDO的特性造成的，LDO将压差x电流换算出来的功耗全部转化为热量散发，两颗芯片能够均摊功耗和发热。 此为电源指示灯，当5V通电时，LED4会亮，现在默认采用的是蓝色的0805贴片LED灯。 LCD字符液晶电路 1602字符液晶电路如上： 其中： CON7为字符液晶座，采用2.54间距的单排针 R14是一个接地电阻，默认焊接1K欧，对本公司出售的液晶屏对比度刚好合适。如果您要接自已手上已有的另它型号的1602液晶屏，可以先把CON7的第三脚接地进行测试，

硬件设计要点和原理图检查要点

硬件设计要点和原理图检查要点 目录 1目的及意义 (2) 2原理图设计要点 (2) 3原理图检查要点 (6) 4PCB检查要点 (9)

1目的及意义 本文主要目的有如下几点： 1.论述硬件原理图设计时一些重要的要点，这些要点是以前设计经验的总结。 根据这些原则设计原理图，可以使设计更规范，更正确。 2.规范原理图Review时一些关键的检查点，根据这些检查点，可以避免一些低 级的错误，从最大程度上保证工程师的设计初衷是和所画出来的原理图是完全一致的。 3.规范PCB Review时一些关键的检查点，可以从最大程度避免工程师在PCB上 所犯的低级失误。 以下符号表示的意义： ●表明必须要遵循的要求 ●表明强烈推荐的要求 ●表明建议的要求 工程师可以 ●确认此个检查项 ●确认检查项不能被满足 2原理图设计要点 1)芯片的外围电路设计尽量使用参考设计，以及芯片的硬件设计指南 2)尽量拷贝别人已经验证过的原理图 3)时钟以及高速信号要有正确的端接方式，要求不高的可采用源端串联方式 4)时钟信号尽量采用点对点连接方式

5)高速并行总线的时钟应该从同一片芯片发出 6)在PCB空间足够的情况下，每个电源PIN上都保证有一个去耦电容.并且靠 近电源PIN 7)尽量使用oscillators而不是crystals. 8)对于时钟分发芯片,使用带有PLL功能的Distribution提高时钟性能. 9)选择适当的电容耐压值，对于一般钽电容应该按2X标准选择 10)按钮信号应该有去抖功能 11)接口器件是否有ESD保护功能. 12)对于载板/子板/背板的接口信号,逐个检查接口信号是否一致. 13)单板的功耗/散热必须满足实际工作环境 14)在相同功能的情况下，选用接口尽量简单，元器件管脚数尽量少的元器件 15)运用仿真工具，确定高速信号正确的端接方式 16)在无特殊的情况下，尽量选用标准的电源模块，电源的输出能力要达到负 载峰值电流的20%以上 17)对于有几种电源供电的IC，必须注意上电顺序问题 18)没有特别需要，请使用已验证过的元器件. 19)高速串行总线的时钟源必须选用所要求的时钟精度/Jitter 20)对于PCI信号，严格遵循上/下拉原则： ●以下信号无需上下拉：AD[0:31]，CBE[0:3]#，IDSEL，PAR ●以下信号必需上拉（4.7K）：AD[32:63]，FRAME#, TRDY#, IRDY#, DEVSEL#, STOP#, SERR#, PERR#, LOCK#, INTA#, INTB#, INTC#,

硬件设计流程 原理图 PCB图

硬件设计流程 一. 需求分析及准备工作 1、文档先行，项目一开始，就建立一个文档，命名类似090104MyPrj日志_xm.doc，日期放在前面，可以很容易按文件产生的先后顺序进行排列，便于查找；MyPrj 为项目名称，可以写的更详细一些；xm为自己的姓名，在团队设计中很有用。可以将与本项目相关的任何内容按日期记录在本文档中，必要的时候将部分专题内容分离出来形成相应的文档； 2、需求分析，划分功能块； 3、为每个功能块选择实现电路，尽量选择成本低、元件容易购买、可靠性高的成熟电路； 4、对自己不熟悉的电路进行仿真，并搭面包板进行调试； 5、调试时要预先制定书面方案，按照预定方案进行调试；如果需要对方案进行更改，也要落实到书面，然后再按照更改后的方案进行调试；对试验过程和结果进行详细的记录。这样做的好处，一是在试验过程中不会漫无目的，也不会重复无用的试验，所有试验都是在思考分析的基础上进行的最有效的试验；二是书面记录的试验过程和结果可以作为强烈的客观依据，任何时候说给任何人都可以作为参考。我们也许有过这样的经验：对一个试验结果的描述使用“可能”、“也许”等字眼，原因是我们已经记不清试验的过程和结果了； 6、单纯硬件电路仿真一般使用multisim；需要用到cpu的可以用protues； 7、用面包板搭建电路时，注意走线规范、清晰，搭完电路要仔细检查，确认无误后再开始调试；有条件的话，电源用红线，地线用黑色，输入、输出和中间连线分别使用不同的颜色；如果需要改变输入信号，则输入信号需要布置在容易操作的地方； 8、然后就可以开始画原理图了； 二. 画原理图 1、文档先行。按功能块确认各部分的电路，选用的元件，为什么选择这种元件，注意事项，参考电路，信号流经的通路等，这些都写清楚了，再开始画原理图。画图的过程中，如果有什么需要修改的，在这里写清楚了，再开始修改；

硬件设计流程

硬件设计流程 一、硬件设计 1.1 单板设计需求 单板设计之前需要明确单板的设计需求。单板的功能属性。单板的设计目的，使用场合，具体需求包括： 1.单板外部接口的种类，接口的数量，电气属性即电平标准。 2.单板内部的接口种类，电气属性。 3.单板外部输入电源大小 4.单板的尺寸 5.单板的使用场合，防护标准 若设计中需要用到CPU,需要确定设计中需要用到的FLASH大小和需求的内存的大小和CPU的处理能力。单板设计需求中需要明确单板的名字和版本并且要以文档的形式表现出来，是后续单板设计和追溯的主要依据。 单板设计需求完成之后，需要召开项目评审会，需要对设计需求说明中各类需求逐个确认。当各类需求均满足设计需要时则进入下一步。 1.2 单板设计说明 单板需求明确后，需要开始编写单板设计说明。其中需要包括单板设计所需要的各种信息如： 1.单板设计详细方案，需要具体到用到什么芯片，什么接口。 2.器件选型，器件选型需要满足设计的需求。 3.单板功耗、单板选型之后需要确定单板的功耗，为单板散热和电源设计提供依据 4.电源设计、电源设计需要包含单板中需要用到的各类电源。若相同的电源需要做隔离 的需要做需要详细指出。 5.时钟设计，单板若是用到多种时钟，则需要描述时钟的设计方法，时钟拓扑。 6.单板的实际尺寸 7.详细描述各个功能模块给出详细的设计方法 8.详细描述各接口的设计方法和接口的电气属性。 若设计模块有多种设计方法，选择在本设计中最佳的设计方案。若软件对单板中用到的器件有独特的要求，需要明确指出（如对某些制定管脚的使用情况）。除了各个功能模块之外单板设计说明中需要详细描述接口的防护方法。设计说明需要以文档的形式给出，是单板设计过程中重要的文档，其中需要包括单板的名称和单板的版本。如果有条件单板设计说明完成后项目中进行评审。 1.3 原理图设计 设计说明完成之后就要开始单板的原理图设计，单板设计说明是单板原理图设计的重要依据。原理图设计之气需要确定单板设计用用到的各个器件原理图库中是否具有原理图符号，如果没有需要提前绘制。新绘制的原理图符号需要反应器件的电气属性，器件型号，最好包含品号信息，绘制完成之后将其放到相应的库中，原理图设计需要包含： 1.各个器件接口的正确电气连接。 2.原理图中的各个器件需要有单独的位号。 3.原理图中需要包含安装孔和定位孔。 4.原理图中的兼容设计或者在实际应用中不需要焊接的器件需要在原理图中明确标出。 原理图的名字需要和单板的名字一致。考虑到单板上所用器件可能会有较长的采购周

硬件方案设计

硬件方案设计 硬件是计算机硬件的简称，下面是XX整理的硬件方案设计，欢迎阅读参考！ 平台的选择很多时候和系统选择的算法是相关的，所以如果要提高架构，平台的设计能力，得不断提高自身的算法设计，复杂度评估能力，带宽分析能力。 常用的主处理器芯片有：单片机，ASIC，RISC(DEC Alpha、ARC、ARM、MIPS、PowerPC、SPARC和SuperH )，DSP和FPGA 等，这些处理器的比较在网上有很多的文章，在这里不老生常谈了，这里只提1个典型的主处理器选型案例。 比如市场上现在有很多高清网络摄像机的设计需求，而IPNC的解决方案也层出不穷，TI的解决方案有DM355、DM365、DM368等，海思提供的方案则有Hi3512、Hi3515、Hi3520等，NXP提供的方案有PNX1700、PNX1005等。 对于HD-IPNC的主处理芯片，有几个主要的技术指标：视频分辨率，视频编码器算法，最高支持的图像抓拍分辨率，CMOS的图像预处理能力，以及网络协议栈的开发平台。 Hi3512单芯片实现720P30 编解码能力，满足高清IP Camera应用, Hi3515可实现1080P30的编解码能力，持续提升高清IP Camera的性能。 DM355单芯片实现720P30 MPEG4编解码能力，DM365单芯片实现720P30 编解码能力, DM368单芯片实现1080P30

编解码能力。 DM355是XX Q3推出的，DM365是XX Q1推出的，DM368是xx Q2推出的。海思的同档次解决方案也基本上与之同时出现。 海思和TI的解决方案都是基于linux，对于网络协议栈的开发而言，开源社区的资源是没有区别的，区别的只在于芯片供应商提供的SDK开发包，两家公司的SDK离产品都有一定的距离，但是linux的网络开发并不是一个技术难点，所以并不影响产品的推广。 作为IPNC的解决方案，在720P时代，海思的解决方案相对于TI的解决方案，其优势是支持了编解码算法，而TI 只支持了MPEG4的编解码算法。虽然在XX年初，MPEG4的劣势在市场上已经开始体现出来，但在当时这似乎并不影响DM355的推广。 对于最高支持的图像抓拍分辨率，海思的解决方案可以支持支持JPEG抓拍3M Pixels@5fps，DM355最高可以支持5M Pixels，虽然当时没有成功的开发成5M Pixel的抓拍，但是至少4M Pixel的抓拍是实现了的，而且有几个朋友已经实现了2560x1920这个接近5M Pixel的抓拍，所以在这一点上DM355稍微胜出。 因为在高清分辨率下，CCD传感器非常昂贵，而CMOS传感器像原尺寸又做不大，导致本身在低照度下就性能欠佳的

对于硬件电路的设计过程的详细剖析

对于硬件电路的设计过程的详细剖析 献给那些刚开始或即将开始设计硬件电路的人。时光飞逝，离俺最初画第一块电路已有3年。刚刚开始接触电路板的时候，与你一样，俺充满了疑惑同时又带着些兴奋。在网上许多关于硬件电路的经验、知识让人目不暇接。像信号完整性，EMI，PS设计准会把你搞晕。别急，一切要慢慢来。 1)总体思路。设计硬件电路，大的框架和架构要搞清楚，但要做到这一点还真不容易。有些大框架也许自己的老板、老师已经想好，自己只是把思路具体实现;但也有些要自己设计框架的，那就要搞清楚要实现什么功能，然后找找有否能实现同样或相似功能的参考电路板(要懂得尽量利用他人的成果，越是有经验的工程师越会懂得借鉴他人的成果)。 2)理解电路。如果你找到了的参考设计，那么恭喜你，你可以节约很多时间了(包括前期设计和后期调试)。马上就copy?NO，还是先看懂理解了再说，一方面能提高我们的电路理解能力，而且能避免设计中的错误。 3)没有找到参考设计? 没关系。先确定大IC芯片，找datasheet，看其关键参数是否符合自己的要求，哪些才是自己需要的关键参数，以及能否看懂这些关键参数，都是硬件工程师的能力的体现，这也需要长期地慢慢地积累。这期间，要善于提问，因为自己不懂的东西，别人往往一句话就能点醒你，尤其是硬件设计。 4)硬件电路设计主要是三个部分，原理图，pcb ，物料清单(BOM)表。原理图设计就是将前面的思路转化为电路原理图。它很像我们教科书上的电路图。pcb涉及到实际的电路板，它根据原理图转化而来的网表(网表是沟通原理图和pcb之间的桥梁)，而将具体的元器件的封装放置(布局)在电路板上，然后根据飞线(也叫预拉线)连接其电信号(布线)。完成了pcb 布局布线后，要用到哪些元器件应该有所归纳，所以我们将用到BOM表。 5)用什么工具?Prote，也就是altimuml容易上手，在国内也比较流行，应付一般的工作已经足够，适合初入门的设计者使用。 6)to be continued...... 其实无论用简单的protel或者复杂的cadence工具，硬件设计大环节是一样的(protel上的

硬件开发有哪些原则

以实际的硬件设计项目为例，一同探讨硬件开发的基本准则和思想，同时欢迎大家积极提出自己的问题和观点。 1、充分了解各方的设计需求，确定合适的解决方案 启动一个硬件开发项目，原始的推动力会来自于很多方面，比如市场的需要，基于整个系统架构的需要，应用软件部门的功能实现需要，提高系统某方面能力的需要等等，所以作为一个硬件系统的设计者，要主动的去了解各个方面的需求，并且综合起来，提出最合适的硬件解决方案。 比如A项目的原始推动力来自于公司内部的一个高层软件小组，他们在实际当中发现原有的处理器板IP转发能力不能满足要求，从而对于系统的配置和使用都会造成很大的不便，所以他们提出了对新硬件的需求。 根据这个目标，硬件方案中就针对性的选用了两个高性能网络处理器，然后还需要深入的和软件设计者交流，以确定内存大小，内部结构，对外接口和调试接口的数量及类型等等细节，比如软件人员喜欢将控制信令通路和数据通路完全分开来，这样在确定内部数据走向的时候要慎重考虑。 项目开始之初是需要召开很多的讨论会议的，应该尽量邀请所有相关部门来参与，好处有三个，第一可以充分了解大家的需要，以免在系统设计上遗漏重要的功能，第二是可以让各个部门了解这个项目的情况，提早做好时间和人员上协作的准备，第三是从感情方面讲，

在设计之初各个部门就参与了进来，这个项目就变成了大家共同的一个心血结晶，会得到大家的呵护和良好合作，对完成工作是很有帮助的。 2、原理图设计中要注意的问题 原理图设计中要有“拿来主义”，现在的芯片厂家一般都可以提供参考设计的原理图，所以要尽量的借助这些资源，在充分理解参考设计的基础上，做一些自己的发挥。当主要的芯片选定以后，最关键的外围设计包括了电源，时钟和芯片间的互连。 电源是保证硬件系统正常工作的基础，设计中要详细的分析：系统能够提供的电源输入;单板需要产生的电源输出;各个电源需要提供的电流大小;电源电路效率;各个电源能够允许的波动范围;整个电源系统需要的上电顺序等等。 比如A项目中的网络处理器需要1.25V作为核心电压，要求精度在+5%- -3%之间，电流需要12A左右，根据这些要求，设计中采用5V的电源输入，利用Linear的开关电源控制器和IR的MOSFET搭建了合适的电源供应电路，精度要求决定了输出电容的ESR选择，并且为防止电流过大造成的电压跌落，加入了远端反馈的功能。 时钟电路的实现要考虑到目标电路的抖动等要求，A项目中用到了GE的PHY器件，刚开始的时候使用一个内部带锁相环的零延时时钟分配芯片提供100MHz时钟，结果GE 链路上出现了丢包，后来换成简单的时钟Buffer器件就解决了丢包问题，分析起来就是内部的锁相环引入了抖动。