硬件電路設(shè)計規(guī)范

1、硬件電路板設(shè)計規(guī)范制定此規(guī)范的目的和出發(fā)點是為了培養(yǎng)硬件開發(fā)人員嚴謹、務(wù)實的工作 作風和嚴肅、認真的工作態(tài)度，增強硬件開發(fā)人員的責任感和使命感，提高工作 效率和開發(fā)成功率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。1、深入理解設(shè)計需求，從需求中整理出電路功能模塊和性能指標要求；2、根據(jù)功能和性能需求制定總體設(shè)計方案， 對CP膺主芯片進行選型，CPU 選型有以下幾點要求：1）容易采購，性價比高；2） 容易開發(fā)：體現(xiàn)在硬件調(diào)試工具種類多，參考設(shè)計多，軟件資源豐富， 成功案例多；3）可擴展性好；3、針對已經(jīng)選定的CPUS片，選擇一個與我們需求比較接近的成功參考設(shè) 計。一般CPI&產(chǎn)商或他們的合作方都會對每款 CPUS片

2、做若干開發(fā)板進行驗證， 廠家最后公開給用戶的參考設(shè)計圖雖說不是產(chǎn)品級的東西，也應(yīng)該是經(jīng)過嚴格驗證的，否則也會影響到他們的芯片推廣應(yīng)用，縱然參考設(shè)計的外圍電路有可推敲 的地方，CPtJ身的管腳連接使用方法也絕對是值得我們信賴的，當然如果萬一 出現(xiàn)多個參考設(shè)計某些管腳連接方式不同，可以細讀 CPUS片手冊和勘誤表，或 者找廠商確認；另外在設(shè)計之前，最好我們能外借或者購買一塊選定的參考板進 行軟件驗證，如果沒問題那么硬件參考設(shè)計也是可以信賴的；但要注意一點，現(xiàn) 在很多CPUT8有若干種啟動模式，我們要選一種最適合的啟動模式，或者做成兼 容設(shè)計；4、根據(jù)需求對外設(shè)功能模塊進行元器件選型，元器件選型應(yīng)該

3、遵守以下原則：1）普遍性原則：所選的元器件要被廣泛使用驗證過的盡量少使用冷、偏芯 片，減少風險；2） 高性價比原則：在功能、性能、使用率都相近的情況下，盡量選擇價格 比較好的元器件，減少成本；3）采購方便原則：盡量選擇容易買到，供貨周期短的元器件；4）持續(xù)發(fā)展原則：盡量選擇在可預(yù)見的時間內(nèi)不會停產(chǎn)的元器件；5） 可替代原則：盡量選擇pin to pin 兼容種類比較多的元器件；6）向上兼容原則：盡量選擇以前老產(chǎn)品用過的元器件；7）資源節(jié)約原則：盡量用上元器件的全部功能和管腳；5、對選定的CPl考設(shè)計原理圖外圍電路進行修改，修改時對于每個功能模塊都要找至少3個相同外圍芯片的成功參考設(shè)計，如果找到

4、的參考設(shè)計連接方 法都是完全一樣的，那么基本可以放心參照設(shè)計，但即使只有一個參考設(shè)計與其 他的不一樣，也不能簡單地少數(shù)服從多數(shù)，而是要細讀芯片數(shù)據(jù)手冊，深入理解 那些管腳含義，多方討論，聯(lián)系芯片廠技術(shù)支持，最終確定科學、正確的連接方 式，如果仍有疑義，可以做兼容設(shè)計；當然，如果所采用的成功參考設(shè)計已經(jīng)是 確定正確無誤的，則不一定要找全 3個參考設(shè)計。這是整個原理圖設(shè)計過程中最 關(guān)鍵的部分，我們必須做到以下幾點：1）對于每個功能模塊要盡量找到更多的成功參考設(shè)計，越難的應(yīng)該越多， 成功參考設(shè)計是“前人”的經(jīng)驗和財富，我們理當借鑒吸收。2）要多向權(quán)威請教、學習，但不能迷信權(quán)威，因為人人都有認知誤差，

5、彳艮難保證對哪怕是最了解的事物總能做出最科學的理解和判斷，開發(fā)人員一定要在廣泛調(diào)查、學習和討論的基礎(chǔ)上做出最科學正確的決定；3）如果是參考已有的老產(chǎn)品設(shè)計，設(shè)計中要留意老產(chǎn)品有哪些遺留問題， 這些遺留問題與硬件哪些功能模塊相關(guān)， 在設(shè)計這些相關(guān)模塊時要更加注意推敲， 不能機械照抄原來設(shè)計。6、硬件原理圖設(shè)計還應(yīng)該遵守一些基本原則，這些基本原則要貫徹到整個 設(shè)計過程，雖然成功的參考設(shè)計中也體現(xiàn)了這些原則，但因為我們可能是“拼” 出來的原理圖，所以我們還是要隨時根據(jù)這些原則來設(shè)計審查我們的原理圖，這 些原則包括：1）數(shù)字電源和模擬電源分割；2）數(shù)字地和模擬地分割，單點接地，數(shù)字地可以直接接機殼地（

6、大地）， 機殼必須接大地；3）保證系統(tǒng)各模塊資源不能沖突，例如：同一 I2C總線上的設(shè)備地址不能 相同，等等；4）閱讀系統(tǒng)中所有芯片的手冊（一般是設(shè)計參考手冊），看它們的未用輸 入管腳是否需要做外部處理（比如上拉，下拉等），如果需要一定要做相應(yīng)處理, 否則可能引起芯片內(nèi)部振蕩，導致芯片不能正常工作；5）在不增加硬件設(shè)計難度的情況下盡量保證軟件開發(fā)方便，或者以小的硬 件設(shè)計難度來換取更多方便、可靠、高效的軟件設(shè)計，這點需要硬件設(shè)計人員和 軟件開發(fā)人員多次討論，并最終獲得軟件開發(fā)人員認可。6）功耗問題。需要了解每顆IC的最大功耗，保證電源設(shè)計中的功耗需求， 避免產(chǎn)品出來后電源無法驅(qū)動電路。7）產(chǎn)品

7、散熱問題，可以在功耗和發(fā)熱較大的芯片增加散熱片或風扇，產(chǎn)品 機箱也要考慮這個問題，不能把機箱做成保溫盒；還要考慮產(chǎn)品的安放位置，最 好是放在空間比較大，空氣流動暢通的位置，有利于熱量散發(fā)出去；8）開關(guān)電源要降低紋波可以從下面兩點著手：a）濾波電容。濾波電容的ESR（等效串聯(lián)電阻）和ESL（等效串聯(lián)電感） 是非常重要的參數(shù)，越低越好，僅追求容量是遠遠不夠的，當然在滿足足夠低的 ESR ESL的前提下，容量大些較好。開關(guān)電源的濾波電容優(yōu)選 X7 X5Ra電 容與鋰電解的組合，紋波稍放寬可用 Y5V電容和瘦高外觀的鋁電解（低 ESL型） 配合。b）PC轂計。開關(guān)電源的PCSS計非常重要，開關(guān)電源芯片

8、的取樣及濾波 回路的設(shè)計非常講究，PC盼布參數(shù)會導致調(diào)整誤差或濾波效率變差，嚴重時甚 至可能導致白激（一般在特定的負載強度下發(fā)生）。原則是取樣回路和濾波回路 要盡量貼近開關(guān)電源IC, PC眺線不可太長、太細。c）為了避開后面電路的影響，先調(diào)試電源電路。可以通過低阻值大功率電阻 將開關(guān)電源輸出接入板內(nèi)。有時會選用磁珠，但是磁珠受功率影響，不建議采用， 除非在滿足最大電流要求下又需要少許濾波功能時可采用。7、 網(wǎng)表校對。原理圖設(shè)計好后，要進行網(wǎng)表校對，包括對原理圖中每個元 器件的最終型號選定，封裝確認，管腳連接的正確性復(fù)查。元件的型號要具有唯 一性，方便采購員采購，避免出現(xiàn)采購回來的元器件不是所需

9、要的元件；不可出現(xiàn)不同位號上同一種元器件，不同的封裝。譬如：C1, C2位號上都是0805封裝10uF、6.3V的電容，但是在原理圖里面卻是 C1為0805,而C2為1206;8、硬件原理圖設(shè)計完成之后，設(shè)計人員應(yīng)該按照以上步驟和要求首先進行 白審，白審后要達到有95%U上把握和信心，然后再提交他人審核，其他審核人 員同樣按照以上要求對原理圖進行嚴格審查，如發(fā)現(xiàn)問題要及時進行討論分析， 分析解決過程同樣遵循以上原則、步驟；9、原理圖審核通過后，開始進行 PCB1S計。1）pcb封裝庫的建立。根據(jù)原理圖中導出的網(wǎng)表，進行庫的建立，封裝要 完全與原理中一致（包括管腳序號定義，尺寸大小，方向標識等信

10、息）2）pcb布局。布局很重要，要充分考慮好外部接口的位置，元件之間的相 鄰疏遠關(guān)系。好的布局不僅美觀，而且方便布線，可降低干擾。3）布線。要充分了解每個信號線的特性，從而采用合適的線寬線距，拓撲 結(jié)構(gòu)。比如電源信號線需要根據(jù)功耗加大布線面積；差分信號對需要并行走線并 等長；地址線組，數(shù)據(jù)線組需要等長；時鐘線上盡量不要有過孔等等。拓撲結(jié)構(gòu)是否合理可直接影響著產(chǎn)品的成功與否，一般，在幾 MHz（氐速情況下，我們采用 菊花鏈式的拓撲結(jié)構(gòu)，而在高速情況下則采用星型對稱結(jié)構(gòu)。10、只要開發(fā)和審核人員都能夠嚴格按以上要求進行電路設(shè)計和審查，我們 就有理由相信，所有硬件開發(fā)人員設(shè)計出的電路板一版成功率都會很高的，所以 提出以下幾點：1）設(shè)計人員白身應(yīng)該保證原理圖的正確性和可靠性， 要做到設(shè)計即是審核， 嚴格白審，不