華為硬件總體設(shè)計模板

1、單板總體設(shè)計方案修訂記錄日期修訂版本描述作者yyyy-mm-dd1.0初稿完成作者名yyyy-mm-dd1.1修改XXX作者名yyyy-mm-dd1.2修改XXX作者名yyyy-mm-dd2.0修改XXX作者名1 概述71.1 文檔版本說明 71.2 單板名稱及版本號 71.3 開發(fā)目標(biāo) 71.4 背景說明 71.5 位置、作用、 71.6 米用標(biāo)準(zhǔn) 71.7 單板尺寸（單位） 82 單板功能描述和主要性能指標(biāo) 82.1 單板功能描述 82.2 單板運(yùn)行環(huán)境說明 82.3 重要性能指標(biāo) 83 單板總體框圖及各功能單元說明 93.1 單板總體框圖 93.1.1 單板數(shù)據(jù)和控制通道流程和圖表說明

2、93.1.2 邏輯功能模塊接口和通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)說明 93.1.3 其他說明 93.2 單板重用和配套技術(shù)分析 103.3 功能單元1 103.4 功能單元2 103.5 功能單元一3 104 關(guān)鍵器件選型105 單板主要接口定義、與相關(guān)板的關(guān)系 115.1 外部接口 115.1.1 外部接口類型1 115.1.2 外部接口類型2 115.2 內(nèi)部接口 115.2.1 內(nèi)部接口類型1 115.2.2 內(nèi)外部接口類型2 115.3 調(diào)測接口 126 單板軟件需求和配套方案 126.1 硬件對單板軟件的需求 126.1.1 功能需求 126.1.2 性能需求 126.1.3 其他需求 126.1.4

3、 需求列表 136.2 業(yè)務(wù)處理軟件對單板硬件的需求可實現(xiàn)性評估 136.3 單板軟件與硬件的接口關(guān)系和實現(xiàn)方案 137 單板基本邏輯需求和配套方案 147.1 單板內(nèi)可編程邏輯設(shè)計需求 147.1.1 功能需求 147.1.2 性能需求 147.1.3 其他需求 147.1.4 支持的接口類型及接口速率 157.1.5 需求列表 157.2 單板邏輯的配套方案 157.2.1 基本邏輯的功能方案說明 157.2.2 基本邏輯的支持方案 158 單板大規(guī)模邏輯需求 168.1 功能需求 168.2 性能需求 168.3 其它需求 168.4 大規(guī)模邏輯與其他單元的接口 169 單板的產(chǎn)品化設(shè)計

4、方案 179.1 可靠性綜合設(shè)計 179.1.1 單板可靠性指標(biāo)要求 179.1.2 單板故障管理設(shè)計 199.2 可維護(hù)性設(shè)計 209.3 單板整體EMC、安規(guī)、防護(hù)和環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計 229.3.1 單板整體EMC設(shè)計 229.3.2 單板安規(guī)設(shè)計 229.3.3 環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計 229.4 可測試性設(shè)計 229.4.1 單板可測試性設(shè)計需求 239.4.2 單板主要可測試性實現(xiàn)方案 239.5 電源設(shè)計 239.5.1 單板總功耗估算 239.5.2 單板電源電壓、功率分配表 239.5.3 單板供電設(shè)計 249.6 熱設(shè)計及單板溫度監(jiān)控 249.6.1 各單元功耗和熱參數(shù)分析 249.6

5、.2 單板熱設(shè)計 259.6.3 單板溫度監(jiān)控設(shè)計 259.7 單板工藝設(shè)計 259.7.1 關(guān)鍵器件工藝性及PCB基材、尺寸設(shè)計 259.7.2 單板工藝路線設(shè)計 259.7.3 單板工藝互連可靠性設(shè)計 269.8 器件工程可靠性需求分析 269.8.1 與器件相關(guān)的產(chǎn)品工程規(guī)格（可選） 269.8.2 器件工程可靠性需求分析 269.9 信號完整性分析規(guī)劃 289.9.1 關(guān)鍵器件及相關(guān)信息 289.9.2 物理實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)分析 289.10 單板結(jié)構(gòu)設(shè)計 2910 開發(fā)環(huán)境2911 其他29表目錄表1性能指標(biāo)描述表8表2硬件對單板軟件的需求列表 13表3邏輯設(shè)計需求列表 15表4單板失效

6、率估算表 17表5板間接口信號故障模式分析表 19表6單板電源電壓、功率分配表 23表7關(guān)鍵器件熱參數(shù)描述表 24表8特殊質(zhì)量要求器件歹U表 26表9特殊器件加工要求列表 27表10器件工作環(huán)境影響因素列表 27表11器件壽命及維護(hù)措施列表 28表12關(guān)鍵器件及相關(guān)信息 28圖目錄圖1單板物理架構(gòu)框圖 9圖2單板信息處理邏輯架構(gòu)框圖 9圖3單板軟件簡要框圖 14圖4單板邏輯簡要框圖 15單板總體設(shè)計方案關(guān)鍵詞：能夠體現(xiàn)文檔描述內(nèi)容主要方面的詞匯。摘要：縮略語清單：對本文所用縮略語進(jìn)行說明，要求提供每個縮略語的英文全名和中文解釋。縮略語英文全名中文解釋1 概述1.1 文檔版本說明如果該文檔不是第

7、一版本，應(yīng)說明導(dǎo)致文檔升級的主要設(shè)計更改和指出這些改變在本文檔 中的章節(jié)位置。1.2 單板名稱及版本號說明本文檔當(dāng)前版本對應(yīng)的單板的正式名稱及版本 1.3 開發(fā)目標(biāo)說明開發(fā)該單板的具體目標(biāo)。具體目標(biāo)可能包括這幾種情況：一，面向產(chǎn)品，實現(xiàn)產(chǎn)品功 能；二，面向方案，包括關(guān)鍵器件或電路的方案選擇等；三，面向試驗，通過單板的調(diào)試過程決 定某些可選功能（及相關(guān)電路和/或軟件模塊）的增刪?？梢砸蒙弦患壴O(shè)計文件（產(chǎn)品設(shè)計規(guī)格書）中的相關(guān)內(nèi)容，并根據(jù)需要適當(dāng)補(bǔ)充。1.4 背景說明包括與以前相關(guān)開發(fā)預(yù)研課題或產(chǎn)品的繼承關(guān)系、改變等。如果牽涉到重用技術(shù)，建議在 這里進(jìn)行說明。1.5 位置、作用、簡要說明單板在系

8、統(tǒng)中的位置和主要作用，最好用框圖表示（應(yīng)與產(chǎn)品設(shè)計規(guī)格書保持 致）1.6 米用標(biāo)準(zhǔn)簡要說明單板采用的標(biāo)準(zhǔn)（與產(chǎn)品設(shè)計規(guī)格一致，并細(xì)化）。注意遵循公司所有有關(guān)的開發(fā)設(shè)計技術(shù)規(guī)范。1.7 單板尺寸（單位）說明單板的尺寸（含扣板、特殊器件）和單位。在采用非標(biāo)準(zhǔn)尺寸或尺寸要求特別嚴(yán)格的 情況下，應(yīng)說明使用該尺寸的足夠理由。2 單板功能描述和主要性能指標(biāo)單板的功能和性能要求主要來自產(chǎn)品設(shè)計規(guī)格書，以引用其中的相關(guān)內(nèi)容，并作詳細(xì)解釋。 注意區(qū)分相關(guān)單板的功能劃分和性能差異。2.1 單板功能描述本節(jié)主要是從單板整體角度說明單板完成的功能，不區(qū)分單元電路2.2 單板運(yùn)行環(huán)境說明需要說明各種可能的物理環(huán)境和邏輯

9、環(huán)境、軟件支持環(huán)境等。2.3 重要性能指標(biāo)列出單板的主要性能指標(biāo)，例如處理器性能，緩存容量，端口通信速率等等這些指標(biāo)；說明指標(biāo)分配的計算過程和設(shè)計思路等。應(yīng)該說明這些指標(biāo)的參考標(biāo)準(zhǔn)，比如時鐘方面、EMC方面 等表1性能指標(biāo)描述表性能指標(biāo)名稱性能指標(biāo)要求說明3 單板總體框圖及各功能單元說明說明各硬件單元、邏輯電路的劃分，并說明單板軟件、業(yè)務(wù)軟件與硬件的支撐關(guān)系；建議 采用框圖和說明文字相結(jié)合的方式。不同的單元劃分方式通常會影響各項性能指標(biāo)、單板的可生 產(chǎn)性和PCB設(shè)計的難易程度，如果功能單元劃分的設(shè)計對這些方面有較大促進(jìn)，應(yīng)在此說明。需 要說明各單元與其他單元的配合接口關(guān)系，主要接口類型和信息流

10、向、處理關(guān)系等。各單元的實 現(xiàn)方案中需要說明方案對功能和性能的支撐依據(jù)，以及與其他方案比較本方案是否最合適、可重 用技術(shù)分析等。3.1 單板總體框圖本節(jié)主要說明單板的物理實體的連接關(guān)系，主要是以關(guān)鍵器件、組件為核心，說明單板上 各單元分別實現(xiàn)哪些功能，單元之間的接口關(guān)系圖1單板物理架構(gòu)框圖3.1.1 單板數(shù)據(jù)和控制通道流程和圖表說明本節(jié)需要說明單板的邏輯架構(gòu)與物理架構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系。對主要業(yè)務(wù)處理流程和各功能單元 間配合關(guān)系進(jìn)行分析說明；應(yīng)給出單板邏輯功能框圖、單板數(shù)據(jù)通道流程和圖表、單板管理通道 流程和圖表、有關(guān)CPU總線連接關(guān)系圖、邏輯功能模塊接口定義標(biāo)準(zhǔn)、模塊間通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)。 應(yīng)該在圖中說

11、明各信息流分支的功能、標(biāo)準(zhǔn)等關(guān)鍵特征。如果在一張圖中能夠同時表達(dá)上述信息, 可以用一張圖表示，否則要用多張圖表示。圖2單板信息處理邏輯架構(gòu)框圖3.1.2邏輯功能模塊接口和通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)說明3.1.3 其他說明3.2單板重用和配套技術(shù)分析本節(jié)主要考慮本單板是否可能借用以前成熟的技術(shù)方案或電路單元。如果有必要，也應(yīng)盡 量考慮本單板中的部分單元是否可能設(shè)計成標(biāo)準(zhǔn)化的共享模塊，供將來的單板借用。本節(jié)還需要 說明在單板上需要其他部門、其他項目人員配套設(shè)計的情況 >1.3 功能單元1本節(jié)需要說明單板中其中一個單元（例如CPU控制單元、線路切換處理單元等）的功能和 實現(xiàn)框架方案。如果單板有性能指標(biāo)要求

12、，需要說明（證明）單元的設(shè)計怎樣能保證滿足性能需 求。需要說明單元的物理實體與邏輯信息處理功能的對應(yīng)關(guān)系。需標(biāo)識出與本功能模塊相關(guān)的下 載接口，調(diào)試接口指示燈。本節(jié)的編寫內(nèi)容主要是從可實現(xiàn)性的角度說明單元的關(guān)鍵技術(shù)、業(yè)務(wù) 功能配合關(guān)系；不需要說明單元內(nèi)的具體連線>1.4 功能單元一21.5 功能單元34 關(guān)鍵器件選型考慮單板關(guān)鍵器件的選型，說明關(guān)鍵器件的選型是如何滿足需求的（分析其功能、性能、質(zhì)量、成本、商務(wù)條件、技術(shù)可行性、供貨風(fēng)險和應(yīng)對措施等）；器件封裝類型（考慮可加工性）（選用新接插件要考慮線纜之匹配，并進(jìn)行可裝配性分析，與單板工藝設(shè)計配套考慮）5 單板主要接口定義、與相關(guān)板的關(guān)系

13、5.1 外部接口詳細(xì)說明該單板的所有外部接口的設(shè)計要求，包括接口名、接口邏輯位置（指與系統(tǒng)中其 他哪些模塊相連）、接口硬件和軟件特性和連接方式等。對模擬接口，應(yīng)說明電壓特性、頻率特 性和負(fù)載特性等；對數(shù)字接口，應(yīng)說明電平特性、時序特性，必要的話可加上某些通訊協(xié)議特性 等；對電源接口，應(yīng)說明電壓特性、噪聲容限要求、額定功率等等。如果這些外部接口已經(jīng)在其 他文檔中統(tǒng)一說明（如母板/總線詳細(xì)設(shè)計文檔或通信協(xié)議文檔），應(yīng)指明這些文檔的名稱，以免 重復(fù)設(shè)計導(dǎo)致互相矛盾。說明各接口依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)。5.1.1 外部接口類型15.1.2 外部接口類型25.2 內(nèi)部接口內(nèi)部接口包括相對獨(dú)立的模塊化設(shè)計的單元之間的接

14、口、顯示接口（ LED、LCD、VFD等 用于顯示的接口），應(yīng)對所有這些接口詳細(xì)說明其設(shè)計要求。本節(jié)只需要說明各單元間的重點接 口。5.2.1 內(nèi)部接口類型15.2.2 內(nèi)外部接口類型25.3 調(diào)測接口如用于下載軟件的串行口、測試點等）、設(shè)置接口（跳線、撥碼開關(guān)、復(fù)位開關(guān)、電源開 關(guān)等6 單板軟件需求和配套方案本章與單板硬件詳細(xì)設(shè)計報告中的對應(yīng)章節(jié)的區(qū)別在于，本章主要說明硬件與軟件的配套 功能，不需要說明具體參數(shù)；而在詳細(xì)設(shè)計報告中要說明具體執(zhí)行參數(shù)。其中部分內(nèi)容需要結(jié)合 可測試性、告警、FMEA分析、故障管理的方案來考慮。可以在相關(guān)章節(jié)完成后，再補(bǔ)充修訂相 關(guān)內(nèi)容6.1 硬件對單板軟件的需求

15、本節(jié)需要對單板內(nèi)的所有與硬件可能相關(guān)的軟件提出配套需求。>6.1.1 功能需求逐一列出與單板軟件相關(guān)的詳細(xì)功能需求，對每個需求進(jìn)行優(yōu)先級分類（分為三級：必須 的、重要的、最好有的），并對每條需求進(jìn)行可實現(xiàn)性分析。注：功能需求包含外部接口需求。>6.1.2 性能需求從支撐硬件運(yùn)行、保證配套性和設(shè)計方案優(yōu)化的角度出發(fā)，詳細(xì)闡述功能模塊對單板軟件 提出的各項性能需求，如要達(dá)到多大的轉(zhuǎn)發(fā)/業(yè)務(wù)處理能力、保護(hù)倒換/恢復(fù)時間和對時鐘的性能 需求等，并與硬件的配套功能和性能做比較，評估兩方面的配套方案是否較優(yōu)化：如果發(fā)現(xiàn)配套 性或差異較大、執(zhí)行效率較低，應(yīng)考慮調(diào)整方案，例如修改算法或把部分軟件功

16、能改為硬件執(zhí)行； 作為軟件優(yōu)化/測試的目標(biāo)；對每個需求進(jìn)行優(yōu)先級分類（分為三級：必須的、重要的、最好有的）， 并對每條需求進(jìn)行可實現(xiàn)性分析。>6.1.3 其他需求功能需求和性能需求之外需要補(bǔ)充說明的需求（例如可測試性、可維護(hù)性需求），對每個需求進(jìn)行優(yōu)先級分類（分為三級：必須的、重要的、最好有的），并對每條需求進(jìn)行可實現(xiàn)性分析。6.1.4 需求列表列出本文檔中的所有需求并進(jìn)行標(biāo)識，此外還應(yīng)包括優(yōu)先級（分為三級：必須的、重要的、 最好有的）、類別（功能需求/性能需求/其他需求）。如果項目組采用完整的需求跟蹤表進(jìn)行跟 蹤，本節(jié)可以省略（但要說明需求跟蹤表的名稱），否則需要詳細(xì)列出。如果這些需求

17、分別由單 板業(yè)務(wù)軟件和單板BIOS軟件等幾個軟件模塊來實現(xiàn)，應(yīng)分別用幾個表格來列出 >表2硬件對單板軟件的需求列表需求標(biāo)識需求描述優(yōu)先級類別6.2 業(yè)務(wù)處理軟件對單板硬件的需求可實現(xiàn)性評估本節(jié)需結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計規(guī)格書中有關(guān)的內(nèi)容，并與軟件開發(fā)項目組商議，確定在本板上運(yùn)行 的業(yè)務(wù)軟件（包括用于整機(jī)控制、數(shù)據(jù)和協(xié)議處理的高層軟件和 DSP算法軟件）和底層驅(qū)動軟件 的概要接口關(guān)系，并確定各軟件模塊對硬件的處理能力的需求配套性，給出框架配套方案。本節(jié) 主要是需要證實相關(guān)模塊的方案是配套的，并且經(jīng)過理論和實驗的驗證是可行的、能夠達(dá)到系統(tǒng) 功能和性能要求>6.3 單板軟件與硬件的接口關(guān)系和實現(xiàn)方案

18、如果單板含軟件，本節(jié)應(yīng)說明與硬件直接相關(guān)的底層軟件（主要是直接操作物理地址的軟 件）的具體功能和實現(xiàn)方式（包括數(shù)據(jù)、信號流向圖在內(nèi)的主要流程）。單板軟硬件接口說明主要可以從以下幾個方面入手：1、單板片選信號分配及說明；2、中斷信號分配及說明；3、通信端口分配及說明；4、寄存器分配及說明；5、關(guān)鍵器件操作說明；（注：其中，第1條中包括CPU的地址資源分配說明；以上各條在單板總體設(shè)計階段酌情處 理，原則上在單板總體方案中確定功能和業(yè)務(wù)流程方案， 在詳細(xì)設(shè)計中確定具體參數(shù)。最終在單 板硬件詳細(xì)設(shè)計報告中完善即可）單板對外的數(shù)據(jù)接口和板內(nèi)CPU之間的通信，應(yīng)在這里規(guī)定基本的通信協(xié)議或指定說明該協(xié) 議的

19、有關(guān)文檔。采用流程圖、SDL （軟件描述語言）或框圖方式說明軟件功能模塊的劃分。如果單板軟件概 要設(shè)計文檔名稱已確定，請在此說明。圖3單板軟件簡要框圖7 單板基本邏輯需求和配套方案本節(jié)由硬件開發(fā)人員完成。關(guān)于基本邏輯（即：Glue Logic ）的參考定義：主要用于實現(xiàn)電 路信號連接和切換控制的邏輯，規(guī)模較小，基本上不包括業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理功能的邏輯稱為基本邏輯。 本章只需要考慮基本邏輯，不需要考慮大規(guī)模邏輯。7.1 單板內(nèi)可編程邏輯設(shè)計需求7.1.1 功能需求逐一列出與邏輯相關(guān)的詳細(xì)功能需求，如外圍芯片的時序控制、特殊功能如時鐘、開銷的 處理等；對每個需求進(jìn)行優(yōu)先級分類（分為三級：必須的、重要的、

20、最好有的），并對每條需求 進(jìn)行可實現(xiàn)性分析。7.1.2 性能需求詳細(xì)闡述系統(tǒng)對邏輯提出的各項性能需求，包括：容量、I/O數(shù)、處理能力、對每個需求進(jìn) 行優(yōu)先級分類（分為三級：必須的、重要的、最好有的），并對每條需求進(jìn)行可實現(xiàn)性分析。7.1.3 其他需求其他功能需求和性能需求之外需要補(bǔ)充說明的需求（例如可測試性、可維護(hù)性需求），對 每個需求進(jìn)行優(yōu)先級分類（分為三級：必須的、重要的、最好有的），并對每條需求進(jìn)行可實現(xiàn) 性分析。7.1.4 支持的接口類型及接口速率逐一列出邏輯需實現(xiàn)的各種接口需求，對每個需求進(jìn)行優(yōu)先級分類（分為三級：必須的、 重要的、最好有的），并對每條需求進(jìn)行可實現(xiàn)性分析。包括對 C

21、PU的接口。7.1.5 需求列表列出本文檔中的所有需求并進(jìn)行標(biāo)識，此外還應(yīng)包括優(yōu)先級（分為三級：必須的、重要的、 最好有的）、類別（外部接口需求/功能需求/性能需求/其他需求）。如果項目組采用完整的需求 跟蹤表進(jìn)行跟蹤，本節(jié)可以省略，否則需要詳細(xì)列出。表3邏輯設(shè)計需求列表需求標(biāo)識需求描述優(yōu)先級類別一7.2 單板邏輯的配套方案7.2.1 基本邏輯的功能方案說明本節(jié)需說明單板邏輯的配套功能實現(xiàn)方案（包括數(shù)據(jù)、信號流向圖在內(nèi)的主要流程），并 對邏輯設(shè)計的規(guī)模、復(fù)雜性進(jìn)行綜合評估。然后確定選用的邏輯器件型號、邏輯的大致框圖等。 注意必須保證邏輯器件的選型和實現(xiàn)方案能夠與外圍電路配套，并保留少量的資源余

22、量。本節(jié)主 要是需要證實相關(guān)模塊的方案是配套的，并且經(jīng)過理論和實驗的驗證是可行的、能夠達(dá)到系統(tǒng)功 能和性能要求圖4單板邏輯簡要框圖7.2.2 基本邏輯的支持方案加載方式，編譯工具，編譯環(huán)境參數(shù)，升級方式8 單板大規(guī)模邏輯需求本章可參考邏輯項目組輸出的邏輯設(shè)計規(guī)格書。定義：包含較復(fù)雜的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理功 能的邏輯，稱為大規(guī)模（可編程）邏輯。本章主要是考慮怎樣保證大規(guī)模邏輯與單板硬件設(shè)計配 套，不需要分析大規(guī)模邏輯內(nèi)部的實現(xiàn)技術(shù)。如果不牽涉大規(guī)模邏輯設(shè)計，本章可省略。 >8.1 功能需求對大規(guī)模邏輯芯片需要實現(xiàn)的功能、接口和應(yīng)用進(jìn)行總體描述。>8.2 性能需求在上節(jié)的基礎(chǔ)上，羅列芯片的所有

23、性能指標(biāo)，如包轉(zhuǎn)發(fā)速率等。對關(guān)鍵性能指標(biāo)，以及可 能引起歧義的指標(biāo)，給出詳細(xì)描述；>8.3 其它需求給出在上述功能需求和性能需求之外其它需要補(bǔ)充說明的需求。>8.4 大規(guī)模邏輯與其他單元的接口給出單板與大規(guī)模邏輯之間的接口說明。主要可以從以下幾個方面入手：1、加載說明：FPGA支持的加載模式，為了支持這些加載模式，單板應(yīng)該在硬件上有什么配 合等；2、FPGA的時鐘要求：FPGA有哪些輸入時鐘，這些時鐘應(yīng)該滿足哪些要求；3、CPU接口的要求：寄存器的配置次序等；4、業(yè)務(wù)接口的要求：業(yè)務(wù)配置可以有哪些方案，哪些配置是不支持的等。本節(jié)應(yīng)給出框架配套方案。本節(jié)主要是需要證實相關(guān)模塊的方案是

24、配套的，并且經(jīng)過理論和 實驗的驗證是可行的、能夠達(dá)到系統(tǒng)功能和性能要求9 單板的產(chǎn)品化設(shè)計方案本章主要是考慮單板的設(shè)計如何滿足、支撐產(chǎn)品系統(tǒng)（整機(jī)）的工程設(shè)計要求，大部分內(nèi) 容必須與產(chǎn)品整機(jī)系統(tǒng)的工程設(shè)計方案配套考慮9.1 可靠性綜合設(shè)計為滿足系統(tǒng)可靠性要求，給出單板設(shè)計的可靠性的綜合要求（本節(jié)只是給出綜合指標(biāo)和方 案。對于支撐實際可靠性的具體專項的細(xì)節(jié)，在其他章節(jié)中說明）。給出各單板失效率（FITs）、 故障定位率要求，并給出達(dá)到這些指標(biāo)要求的措施。本節(jié)由硬件開發(fā)人員負(fù)責(zé)，可靠性工程師提供指導(dǎo)和審核。9.1.1 單板可靠性指標(biāo)要求根據(jù)產(chǎn)品需要滿足的任務(wù)可靠性指標(biāo)（可用度）和基本可靠性指標(biāo)（產(chǎn)

25、品平均年返修率） 要求，分解分配得到各單板的基本可靠性指標(biāo)要求（失效率或單板年返修率）。注意：本節(jié)給出的失效率估算數(shù)據(jù)，是根據(jù)器件本身特性，在假定工作條件良好的情況下的 數(shù)據(jù)。實際的數(shù)據(jù)，則會受到實際條件的影響；要求有關(guān)熱設(shè)計、EMC、信號質(zhì)量、等影響因素， 必須保證器件手冊和相關(guān)規(guī)范的要求，才能使單板可靠性達(dá)到甚至超過估算值。這個估算值，作為單板可靠性指標(biāo)的評估和可靠性試驗的參考標(biāo)準(zhǔn)（即設(shè)計要求）。1）產(chǎn)品規(guī)格書文件中對本板的可靠性指標(biāo)要求（直接引用）：2）單板失效率（FITs）估算表，1FIT= 1X 10exp（-9） （1/h）本節(jié)需要填寫單板的估計器件數(shù)量。最右邊一列利用表格文件的公

26、式計算功能，不要手工計算。表4單板失效率估算表單板型號預(yù)計人員注意：一般情況不只需要填寫“器件數(shù)量” 一列；如有必要，可以修改下列入經(jīng)驗值，或增 加新的特殊器件（替換“其他”項，并修改入經(jīng)驗值）。1FIT10 exp（-9） （1/h）器件類型估計器彳數(shù)量（N）單個器件故障率入 經(jīng)驗值（FIT ）所有該類器件的故障 率 NX 入（FIT ）電阻00.10.0電容器00.20.0二次模塊電源01000專用集成芯片0200數(shù)字邏輯電路芯片、接口電路芯 片、線性電路芯片050厚膜、音頻及通缶網(wǎng)口變壓器050感性器件010繼電器及接觸器080晶體振蕩器0400濾波器0150接插件0120開關(guān)、保險管套

27、件、顯示器件0100晶體管、光電耦合器040傳感器0400光電器件018000激光驅(qū)動器07000光分路器012000波分復(fù)用器05000光纖衰減器03000光開關(guān)06000射頻功率放大器IC0800射頻開關(guān)01000電池01250風(fēng)扇030000其他100其他2000總計入(10 (exp-9) 1/h)0.0估計等效MTBF =1 / 總計入 （小時）!除數(shù)為零注意：如果以上的單元格發(fā)生了更改，請務(wù)必選定最右列，然后按 F9,更新計算結(jié)果。提示：上表中的數(shù)據(jù)僅用于估算，不需要嚴(yán)格準(zhǔn)確。一般要求關(guān)鍵器件（單個 FIT值較大的）應(yīng)當(dāng)精確 到一個；對于數(shù)量較多、單個FIT值較小的阻容類元件和普通

28、集成電路，數(shù)量誤差小于20%即可。估算結(jié)果是否能符合系統(tǒng)產(chǎn)品規(guī)格書文件中要求的標(biāo)準(zhǔn):上述估算的準(zhǔn)確性，主要是為了區(qū)分失效率較高的單元和關(guān)鍵器件，原則上只需要精確到 數(shù)量級一致；其中個別特殊器件/單元可以單獨(dú)估算比較。如果發(fā)現(xiàn)不能符合要求（差別很大）， 請務(wù)必及時向系統(tǒng)工程師和硬件經(jīng)理反饋，并討論制訂補(bǔ)償優(yōu)化措施。幾種參考措施如下：1、修改器件選型方案，把最失效率最高的器件換成其他功能性能相近的器件，例如采用更 高等級的器件、其他供應(yīng)商的器件等；2、修改電路方案，必要時可修改系統(tǒng)方案。例如進(jìn)行單元電路備份設(shè)計，或改變電路實現(xiàn) 原理（避開失效率較高的器件）等；3、強(qiáng)化降額設(shè)計。即；比通用的降額標(biāo)準(zhǔn)

29、更進(jìn)一 步降額；4、增強(qiáng)故障管理、可維護(hù)性設(shè)計。把容易損壞的器件或電路單元，通過系統(tǒng)監(jiān)控電路和軟 件，進(jìn)行重點監(jiān)控，并且進(jìn)行易于維護(hù)更換的設(shè)計，一旦損壞，可以立即更換，從而把器件損壞 造成的業(yè)務(wù)影響降到最低。需要軟件配合實現(xiàn)。有關(guān)本板可靠性指標(biāo)的實際保障措施參見本章其他各小節(jié)。3）故障定位率對于致命故障（I類）、嚴(yán)重故障（II類）故障定位到單個現(xiàn)場可更換單元（如單板）通常要 求為100 %,對于一般故障（III類）通常要求為85%。對輕微故障（IV類）通常不做要求； 目標(biāo) 值：措施：9.1.2 單板故障管理設(shè)計說明單板設(shè)計對故障檢測、故障隔離、故障恢復(fù)等故障管理的要求。本節(jié)屬于板間信號級 FM

30、EA分析，介于系統(tǒng)級FMEA和器件級FMEA之間。其中器件級FMEA在詳細(xì)設(shè)計中完成。本部分需要事先完成產(chǎn)品系統(tǒng)級FMEA分析，相關(guān)內(nèi)容可引述系統(tǒng)級可靠性FMEA分析報 告的描述。1）主要故障模式（FMEA ）和檢測措施分析需要給出本單板不同故障嚴(yán)酷度級別的定義（各產(chǎn)品的嚴(yán)酷度級別是各自定義的），與背 板接口信號的可靠性系統(tǒng)級FMEA （故障模式影響分析）分析，以及經(jīng)過可靠性分析對軟件、硬 件分別提出的故障管理需求和對測試提出的故障驗證需求。并給出減小發(fā)生故障可能性的方案。 注意參考相關(guān)的器件失效分析案例。有關(guān)嚴(yán)酷度的概念和評估原則，參見可靠性系統(tǒng)工程培訓(xùn)材 料。本節(jié)需要給出本板所有外部接口信

31、號的具體故障模式分析?？梢砸脝伟逑到y(tǒng)級（接口信號）的FMEA分析報告。表5板間接口信號故障模式分析表對于較簡單的情況，請直接在下表中填寫；對于較復(fù)雜的情況，請?zhí)顚懓彘g信號級 FMEA 分析表格.xls、板間信號級可靠性FMEA分析報告.doc，并將此文件作為附件嵌入本節(jié)。（表中的文字是示例，編寫正式文檔時請刪除）：信號名稱故障模 式對本板 的影響對系統(tǒng)的最終影響嚴(yán)酷別（改 進(jìn)前）故障檢測方法 議增加）（建檢測靈 敏度 （建議 增加）補(bǔ)償措施（建議增 加）嚴(yán)酷別（改 進(jìn)后）state_ne t0：%常高， 斷路MPU對 網(wǎng)板主 備狀態(tài) 判斷錯 誤對MMPU板無意 義，有GE接口單板 如LPU板

32、需要利用 該信號控制VSC7132 。II從控制通道，定時 冗余讀取MNET 板主備狀態(tài)定時檢 測如發(fā)現(xiàn)某NET板狀 態(tài)信號錯 洱 生堂 慶，口 Wiii常低，MPU對對MMPU板無意II從控制通道，定時定時檢如發(fā)現(xiàn)某iii信號名稱故障模 式對本板 的影響對系統(tǒng)的最終影響嚴(yán)酷別（改 進(jìn)前）故障檢測方法（建 議增加）檢測靈 敏度 （建議 增加）補(bǔ)償措施 （建議增 加）嚴(yán)酷別（改 進(jìn)后）短路網(wǎng)板主 備狀態(tài) 判斷錯 誤義，有GE接口單板 如LPU板需要利用 該信號控制VSC7132 。冗余讀取MNET板主備狀態(tài)測NET板狀 態(tài)信號錯 洱 生堂 慶，口 WPWR_C OM0_R X+-常高、 常低、

33、短路、 斷路與電源 框、風(fēng)扇 框串口 通信中 斷與電源框、風(fēng)扇框 串口通信中斷ii協(xié)議保證檢測頻 率，與風(fēng)扇框通信 中斷后，建議查詢 各單板溫度，必要 時可單板斷電2）硬件故障管理需求根據(jù)板間信號級FMEA分析結(jié)論，確定單板原始告警信息，對硬件故障檢測、隔離、恢復(fù)提 出需求。需要區(qū)分在線檢測、離線檢測（裝備檢測）、功能檢測和調(diào)試測試、自檢的需求和差異 >3）軟件故障管理需求根據(jù)板間信號級級FMEA分析結(jié)論，對相關(guān)軟件支持硬件故障檢測、隔離、恢復(fù)的功能提出 需求。需要區(qū)分在線檢測、離線檢測（裝備檢測）、功能檢測和調(diào)試測試、自檢的需求和差異>4）測試驗證需求根據(jù)板間信號級FMEA分析結(jié)

34、論，對測試驗證提出需求。>9.2 可維護(hù)性設(shè)計本節(jié)由硬件開發(fā)人員負(fù)責(zé)，技術(shù)支持工程師（TSS）提供指導(dǎo)和審核。說明單板在網(wǎng)上運(yùn)行時的可維護(hù)性需求（考慮遠(yuǎn)程維護(hù)、故障診斷、軟件加載等需求）。>1） MTTR （平均修復(fù)時間）估計值及依據(jù)需要考慮在系統(tǒng)中，單板發(fā)生故障后，故障定位所花費(fèi)的時間和更換損壞單板（或單元）， 以及程序重新加載所花費(fèi)的平均時間2）單板自檢和上報功能方案系統(tǒng)發(fā)生故障時，需要通過簡單的現(xiàn)場檢測手段來判斷確定故障單板或其中的單元，最好能支持自動告警和故障定位。注意軟件和硬件的配套設(shè)計。（上報信息包括單板ID號、版本號、邏輯版本號、各單元狀態(tài)等）。系統(tǒng)或單板正常工作時，

35、部分單元或通道的狀態(tài)，也需要結(jié)合業(yè) 務(wù)需要考慮支持查詢和上報、或進(jìn)行狀態(tài)指示等（以便業(yè)務(wù)調(diào)度）。注意與軟件的配合關(guān)系。本節(jié)還需要說明輸出給用戶的告警、維護(hù)信息類型。自檢和上報也是可測試性設(shè)計的一個重要內(nèi)容，如果這部分已經(jīng)在可測試性設(shè)計中加以考慮， 本節(jié)注明參見即可。3）單板及部件更換/現(xiàn)場調(diào)試可達(dá)性實現(xiàn)方案要考慮在單板更換、維修時的方便性，包括結(jié)構(gòu)上的方便性和電氣參數(shù)配置、調(diào)試、軟件 配置方面的方便性，需要考慮提供遠(yuǎn)程維護(hù)的硬件支撐。易損壞部件要容易更換（注意器件的布 局）。注意單板內(nèi)的撥碼開關(guān)和可調(diào)元件對現(xiàn)場維護(hù)的影響（系統(tǒng)中的單板更換后，盡量免調(diào)試 或只需簡單調(diào)試，且調(diào)試方法和信息容易掌握

36、和判斷）。4）防差錯設(shè)計和標(biāo)識方法目的是防止那些需要現(xiàn)場裝配和更換的部件中，構(gòu)造相似的部件被錯誤裝配組合。一般至 少應(yīng)把不同插座設(shè)計成不同結(jié)構(gòu)外形，或在連接器中使用防誤插零件（與母板和其他單板配套考 慮）。單板內(nèi)的插座也應(yīng)適當(dāng)區(qū)分，并標(biāo)注出顯著的標(biāo)識信息。 5）維修操作中對設(shè)備本身及人身安全保障的設(shè)計要考慮在單板更換、維修時，是否因靜電等因素?fù)p壞單板或系統(tǒng)中其他相連的部件；應(yīng)盡 量不影響運(yùn)行中的整機(jī)的其他部件的工作狀態(tài)， 例如支持熱插拔等；避免單板漏電導(dǎo)致人員觸電、 機(jī)械尖銳棱角導(dǎo)致人員傷害等。6）易損部件的通用性和互換性主要是為了減少物料種類的管理成本和風(fēng)險，并盡量支持應(yīng)急替代（例如保險絲等

37、）9.3 單板整體EMC、安規(guī)、防護(hù)和環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計9.3.1 單板整體EMC設(shè)計本節(jié)由硬件開發(fā)人員負(fù)責(zé)，電源工程師和EMC工程師提供指導(dǎo)和審核。按照單板硬件接 口電路EMC設(shè)計指導(dǎo)書的要求，同時參考公司或各部門發(fā)布的電源和各種接口電路的設(shè)計規(guī)范， 給出電源和各種接口電路的EMC/ESD設(shè)計需求。本節(jié)主要是考慮本單板與整機(jī)和其他單板間的 接地方案，尤其是模擬信號接地、數(shù)字信號接地，以及保護(hù)地的分布關(guān)系。本節(jié)需要考慮電磁防 護(hù)的要求，包括防雷擊9.3.2 單板安規(guī)設(shè)計本節(jié)由硬件開發(fā)人員負(fù)責(zé)，安規(guī)工程師提供指導(dǎo)和審核。主要針對包含高電壓或大電流的 電路部件的單板，給出單板的安規(guī)設(shè)計需求、單板與產(chǎn)品

38、整機(jī)安規(guī)方案的配套方案。本節(jié)需要考 慮與安規(guī)有關(guān)的防護(hù)設(shè)計9.3.3 環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計本節(jié)由硬件開發(fā)人員負(fù)責(zé)，環(huán)境工程師和防護(hù)工程師提供指導(dǎo)和審核。根據(jù)整機(jī)的應(yīng)用條 件和環(huán)境適應(yīng)性規(guī)格，以及公司有關(guān)技術(shù)規(guī)范，確定該單板的環(huán)境適應(yīng)性規(guī)格（潮濕、高低溫、 鹽霧、灰塵等）和針對環(huán)境破壞因素的防護(hù)方面的要求，并且應(yīng)明確實現(xiàn)這些要求的方案。如果 單板內(nèi)沒有特殊要求，或設(shè)計規(guī)格書中已有明確說明且符合本板的要求，本節(jié)可以不寫（但需說 明參照上一級設(shè)計文檔的具體名稱）。9.4 可測試性設(shè)計本節(jié)由硬件開發(fā)人員負(fù)責(zé)，測試工程師及裝備工程師提供指導(dǎo)和審核。說明單板在可測試性方面的總體方案，和要達(dá)到的要求或遵循的標(biāo)準(zhǔn)（

39、參照有關(guān)可測試性設(shè) 計規(guī)范）；確定特殊的可測性設(shè)計實現(xiàn)方案；可測性設(shè)計人員應(yīng)提出單板可測性設(shè)計需求或規(guī)格， 由硬件開發(fā)人員和可測性設(shè)計人員一起確定實現(xiàn)方案，并保持與其他設(shè)計配套。注意對硬件電路、 邏輯、單板軟件的配套實現(xiàn)。本節(jié)需說明各單元對各類測試接口和測試通路、驗證測試和故障診 斷等可測性需求的概要支持方案。對于在前面章節(jié)中已說明的內(nèi)容，可以在本節(jié)說明“參見.”。如果單獨(dú)編寫了單板可測性概要設(shè)計文檔，可以以包文件方式引入到本文件中9.4.1 單板可測試性設(shè)計需求列舉本單板相關(guān)的可測試性設(shè)計需求，可以以表格的形式給出。>9.4.2 單板主要可測試性實現(xiàn)方案對可測試性需求中的主要設(shè)計需求給

40、出方案說明。>9.5 電源設(shè)計本節(jié)由硬件開發(fā)人員負(fù)責(zé)，電源工程師提供指導(dǎo)和審核。概述單板電源總體設(shè)計情況，列 出該單板在電源設(shè)計方面需要特別考慮的方面：如備份、監(jiān)控、時序控制等； >9.5.1 單板總功耗估算給出單板總功耗的估算值。如果估算的功耗大于系統(tǒng)分配給本板的電源功率，則需要與系 統(tǒng)工程師協(xié)調(diào)商議解決方案。>9.5.2 單板電源電壓、功率分配表根據(jù)單板內(nèi)所選用的主要器件對電源電壓、功率需求，給出單板的電壓、功率分配表： >表6單板電源電壓、功率分配表芯片/器件數(shù)量單板內(nèi)供電需求（單板輸入額定電壓=V1.8V2.5V3.3VVPEF2282424路6.3W3WSDR

41、AM3pcs0.5WFLASH1pcs0.5WL643241pcs5W0.5WPHY2pcs0.5W其他10W總功率（W）6.3W5W15W總電流（A）3.5A2A4.55A單板輸入總功耗（W）根據(jù)單板的供電方案、各級轉(zhuǎn)換效率計算出單板的輸入功率；如示例中：單板的供電結(jié)構(gòu)為：48丫通過效率為85%的二次模塊輸出3.3丫，2.5丫 通過線性電源芯片由3.3V轉(zhuǎn)換而成，1.8丫由3.3丫通過效率為82%的電源模塊轉(zhuǎn) 換而成，則輸入功率為：Pin=（3.3V*2A+15W+6.3W/0.82） /0.85=34.4W9.5.3 單板供電設(shè)計根據(jù)產(chǎn)品系統(tǒng)總體供電方案以及單板電壓、功率需求，畫出單板的供

42、電結(jié)構(gòu)框圖，并確定 緩啟動、電源部分的EMC、電源上下電順序控制、電源可靠性、電源部分的安規(guī)、接地、防閂鎖 等總體設(shè)計方案。對于重點單板，應(yīng)有電源備份并提供備份設(shè)計方案。對供電結(jié)構(gòu)中的功能單元進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)計說明；給出主要電源模塊和電源芯片的型號，結(jié)合單板結(jié)構(gòu)、成本、可靠性、散熱等要求給出選型 理由，并提供主用/備用器件的各種參數(shù)（包括輸入特性、輸出特性、對降額的考慮、可靠性指標(biāo)） 以及廠家和替代信息、特殊應(yīng)用要求等；總體單板供電設(shè)計應(yīng)分析電源的降額設(shè)計和散熱設(shè)計要求（結(jié)合熱設(shè)計工作）、板內(nèi)電源電 路對外接電源沖擊的隔離、濾波能力、異常狀態(tài)的保護(hù)（限壓和限流）等。若對單板電源有監(jiān)控要求，應(yīng)有單板

43、電源監(jiān)控方案設(shè)計；結(jié)合整機(jī)給出單板電源端口防護(hù)指 標(biāo)和設(shè)計電路類型；9.6 熱設(shè)計及單板溫度監(jiān)控由熱設(shè)計工程師確定該單板在熱問題方面是否需要重點關(guān)注（一般在概要設(shè)計階段確定， 若概要階段沒有確定，需要熱設(shè)計工程師根據(jù)整機(jī)的散熱條件和單板布局和功耗狀況加以確定） 非重點關(guān)注單板本節(jié)由硬件開發(fā)人員負(fù)責(zé)，重點單板熱設(shè)計工程師協(xié)助完成。熱設(shè)計工程師目前 歸屬整機(jī)工程部的結(jié)構(gòu)設(shè)計部門9.6.1 各單元功耗和熱參數(shù)分析按照下表格式給出關(guān)鍵器件功耗、封裝信息和熱阻：表7關(guān)鍵器件熱參數(shù)描述表關(guān)鍵器件名稱功耗封裝型式封裝尺寸結(jié)殼熱阻（0 JC）取大值典型 值最小 值9.6.2 單板熱設(shè)計對于非重點關(guān)注單板：硬件

44、開發(fā)人員在對硬件設(shè)計不會帶來較大困難的前提下，根據(jù)單板 布局原則確定關(guān)鍵器件的布局要求；根據(jù)散熱器選型與應(yīng)用設(shè)計指導(dǎo)或者對應(yīng)的散熱器選型 軟件（2003年初推出），初步確定關(guān)鍵器件是否需要散熱器增強(qiáng)散熱，散熱器對單板的空間和器 件布局的要求；對于重點關(guān)注單板：熱設(shè)計工程師根據(jù)整機(jī)的散熱條件提出關(guān)鍵器件的布局要求，散熱空間要求；必要時提出針對PCB （指PCB本身的銅箔連線和過孔等）和器件選型方面的特殊散熱要求。9.6.3 單板溫度監(jiān)控設(shè)計對于需要考慮溫度監(jiān)控的單板，確定溫度傳感器的選型、位置及監(jiān)控措施等9.7 單板工藝設(shè)計本節(jié)由硬件開發(fā)人員與單板工藝工程師、裝備工程師協(xié)同完成。9.7.1 關(guān)鍵

45、器件工藝性及PCB基材、尺寸設(shè)計考慮關(guān)鍵器件的工藝特性（封裝、引腳材料、鍍層等），PCB基材選擇、表面處理方式;和相關(guān)部門協(xié)同考慮PCB物理尺寸等。9.7.2 單板工藝路線設(shè)計在確認(rèn)PCB物理尺寸、基材、表面處理方式以及關(guān)鍵器件工藝特性等之后，設(shè)計該單板合 適的工藝路線。9.7.3 單板工藝互連可靠性設(shè)計包括板級防護(hù)方案設(shè)計，PCB散熱設(shè)計方案，環(huán)境適應(yīng)性，特殊條件下工藝可靠性設(shè)計要 求等。9.8 器件工程可靠性需求分析本節(jié)由硬件開發(fā)人員和器件可靠應(yīng)用工程師共同完成?？芍苯右没蜃⒚鲄⒁娖骷こ?可靠性需求分析報告。如果是注明參見，以下的內(nèi)容可省略（可作為附件）。器件工程需求分析是指在單板總體

46、設(shè)計階段，根據(jù)系列產(chǎn)品的歷史經(jīng)驗及新產(chǎn)品的需求，分 析單板的可靠性、環(huán)境適應(yīng)性、可加工性方面的需求，提出對器件選型的約束及應(yīng)用的約束，保 證單板的可靠性、可生產(chǎn)性、可服務(wù)性、環(huán)境適應(yīng)性。9.8.1 與器件相關(guān)的產(chǎn)品工程規(guī)格（可選）包括使用環(huán)境描述，產(chǎn)品可靠性要求，生產(chǎn)/加工方式等，做為器件工程需求分析的基礎(chǔ)。9.8.2 器件工程可靠性需求分析1）器件的質(zhì)量可靠性要求a）產(chǎn)品器件質(zhì)量可靠性指導(dǎo)政策整個產(chǎn)品的器件選型應(yīng)滿足的基本要求。b）有特殊可靠性需求的器件在選用到下面的元器件時，請注意參考相關(guān)指導(dǎo)書、器件資料的建議，有利于提高單板的可靠性。指導(dǎo)書中的內(nèi)容較多，需要根據(jù)實際使用情況進(jìn)行裁剪 表8特殊質(zhì)量要求器件列表器件類別或單兀 類別從可靠性角度考慮推薦優(yōu)選方案備注2）機(jī)械應(yīng)力避免器件由于受到機(jī)械應(yīng)力而導(dǎo)致失效，對產(chǎn)品的設(shè)計、生產(chǎn)工具與操作，市場使用提出 相應(yīng)的約束條件。該部分內(nèi)容涉及對產(chǎn)品加工的要求，需要生產(chǎn)部門來執(zhí)行，涉及對器件選用和 應(yīng)用的要求，由硬件開發(fā)工程師來執(zhí)行表9特殊器件加工要求列表器件型號對廣品加工的要求對器件選用和 應(yīng)用的要求原因3）可加工性提出器件的可加工性要求，如ESD要求、潮敏要求、可焊性要求等。該部分內(nèi)容涉及對產(chǎn) 品加工的要求，需要生產(chǎn)部門來執(zhí)行，涉及對