硬件電路設(shè)計規(guī)范參考模板

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、 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、 根據(jù)功能和性能需求制定總體設(shè)計方案，對CPU等主芯片進行選型，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CPU芯片，選擇一個與我們需求比較接近的成功參考設(shè)計。一般CPU生產(chǎn)商或他們的合作方都會對每款CPU芯片做若干開發(fā)

2、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(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，CPU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CPU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CPU都有若干種啟動模式，我們要選一種最適合的啟動模式，或者做成兼容設(shè)計；2 / 84、 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)該遵守以下原則：1

3、） 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） 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CPU參考設(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，如果找到的參考設(shè)

4、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(dāng)借鑒吸收。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

5、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） 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（大地），機殼必須接大地；3

6、） 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(dǎo)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(rèn)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)品散熱問題，可以在功耗和發(fā)熱較大的

7、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） 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(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，當(dāng)然在滿足足夠低的ESR和ESL的前提下，容量大些較好。開關(guān)電源的濾波電容優(yōu)選X7R或X5R類電容與鉭電解的組合，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）PCB設(shè)計。開關(guān)電源的PCB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，PCB分布參

8、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)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，PCB走線不可太長、太細(xì)。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、 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(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

9、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自審，自審后要達到有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行嚴(yán)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PCB設(shè)計。1） pcb封裝庫的建立。根據(jù)原理圖中導(dǎo)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(biāo)識等信息）2） pcb布局。布局很重要，要充分考慮好外部接口的位置，元件

10、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） 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)浣Y(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MHz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)。10、只要開發(fā)和審核人員都能夠嚴(yán)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，