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(yán)謹(jǐn)、務(wù)實的工作 作風(fēng)和嚴(yán)肅、認(rèn)真的工作態(tài)度，增強硬件開發(fā)人員的責(zé)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 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(biāo)要求； 2 2、 根據(jù)功能和性能需求制定總體設(shè)計方案， 對 CPUCPU 等主芯片進(jìn)行選型，CPU CPU 選型有以下幾點要求： 1 1） 容易采購，性價比高； 2 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 3） 可擴展性好； 3 3、 針對已經(jīng)選定的 CPUCPU 芯片，選擇一個與我們需求比較接近

2、的成功參考設(shè) 計。 一般 CPUCPU 生產(chǎn)商或他們的合作方都會對每款 CPUCPU 芯片做若干開發(fā)板進(jìn)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(yán)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，CPUCPU 本身的管腳連接使用方法也絕對是值得我們信賴的，當(dāng)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(xì)讀 CPUCPU 芯片手冊和勘誤表，或 者找廠商確認(rèn)；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(jìn) 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 CPUCPU 都有

3、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 4、 根據(jù)需求對外設(shè)功能模塊進(jìn)行元器件選型，元器件選型應(yīng)該遵守以下原 則： 1 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(fēng)險； 2 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 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 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 5） 可替代原則：盡量選擇 pin to pin pin to pin 兼容種類比較多的元器件； 6 6） 向上兼容原則：盡

4、量選擇以前老產(chǎn)品用過的元器件； 7 7） 資源節(jié)約原則：盡量用上元器件的全部功能和管腳； 5 5、 對選定的 CPUCPU 參考設(shè)計原理圖外圍電路進(jìn)行修改， 修改時對于每個功能 模塊都要找至少 3 3 個相同外圍芯片的成功參考設(shè)計， 如果找到的參考設(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(xì)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(xué)、正確的連接方 式，如果仍有疑義，可以做兼容設(shè)計；當(dāng)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 3 個參考設(shè)計。

5、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 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(dāng)借鑒吸收。 2 2） 要多向權(quán)威請教、學(xué)習(xí)，但不能迷信權(quán)威，因為人人都有認(rèn)知誤差，很 難保證對哪怕是最了解的事物總能做出最科學(xué)的理解和判斷， 開發(fā)人員一定要在 廣泛調(diào)查、學(xué)習(xí)和討論的基礎(chǔ)上做出最科學(xué)正確的決定； 3 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 6、硬件原理圖設(shè)計還應(yīng)該遵守一

6、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 1） 數(shù)字電源和模擬電源分割； 2 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（大地）， 機殼必須接大地； 3 3） 保證系統(tǒng)各模塊資源不能沖突，例如：同一 I2CI2C 總線上的設(shè)備地址不能 相同，等等；4 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，

7、導(dǎo)致芯片不能正常工作； 5 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(rèn)可。 6 6） 功耗問題。需要了解每顆 ICIC 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 7） 產(chǎn)品散熱問題，可以在功耗和發(fā)熱較大的芯片增加散熱片或風(fēng)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 8） 開關(guān)電源要降低紋波可以從下面兩點著手： a

8、 a） 濾波電容。濾波電容的 ESRESR（等效串聯(lián)電阻）和 ESLESL（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(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，當(dāng)然在滿足足夠低的 E ESRSR 和ESLESL 的前提下，容量大些較好。開關(guān)電源的濾波電容優(yōu)選 X7RX7R 或 X5RX5R 類電 容與鉭電解的組合，紋波稍放寬可用 Y 5VY 5V 電容和瘦高外觀的鋁電解（低 ESLESL 型） 配合。 b b） PCBSPCBS 計。開關(guān)電源的 PCBPCB 設(shè)計非常重要，開關(guān)電源芯片的取樣及濾波 回路的設(shè)計非常講究，PCEPCE 分布參數(shù)會導(dǎo)致調(diào)整誤差或濾波效率變差，嚴(yán)重時甚 至可能導(dǎo)致自激（一般在特定的負(fù)

9、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 ICIC，PCEPCE 走線不可太長、太細(xì)。 c c）為了避開后面電路的影響，先調(diào)試電源電路?？梢酝ㄟ^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 7、網(wǎng)表校對。原理圖設(shè)計好后，要進(jìn)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(rèn)，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： C1C1, C2C2 位號上

10、都是 08050805 封裝 10uF10uF、6.3V6.3V 的電容，但是在原理圖里面卻是 C1C1 為 08050805,而 C2C2 為 12061206； & & 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(jìn)行 自審，自審后要達(dá)到有 95%95%以上把握和信心，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(jìn)行嚴(yán)格審查，如發(fā)現(xiàn)問題要及時進(jìn)行討論分析， 分析解決過程同樣遵循以上原則、步驟； 9 9、原理圖審核通過后，開始進(jìn)行 PCBPCB 設(shè)計。 1 1） pcbpcb 封裝庫的建立。根據(jù)原理圖中導(dǎo)出的網(wǎng)表，進(jìn)行庫的建立，封裝要 完全與原理中

11、一致（包括管腳序號定義，尺寸大小，方向標(biāo)識等信息） 2 2） pcbpcb 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(yuǎn)關(guān)系。好的布局不僅美觀，而且方便布線，可降低干擾。 3 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?fù)?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?fù)浣Y(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 MHzMHz 低速情況下，我們采用 菊花鏈?zhǔn)降耐負(fù)浣Y(jié)構(gòu)，而在高速情況下則采用星型對稱結(jié)構(gòu)。 1010、只要開發(fā)和審核人員都能夠嚴(yán)格按以上要求進(jìn)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 1） 設(shè)計人員自身應(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(yán)格自審