【方案】硬件方案設(shè)計(jì)

1、文檔來(lái)源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理 .word 版本可編輯 .歡迎下載支持1 文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請(qǐng)聯(lián)系刪除【關(guān)鍵字】方案硬件方案設(shè)計(jì)硬件是計(jì)算機(jī)硬件的簡(jiǎn)稱(chēng)，下面是小編整理的硬件方案設(shè)計(jì)，歡迎閱讀參照！平臺(tái)的選擇很多時(shí)候和系統(tǒng)選擇的算法是相關(guān)的， 所以如果要提高架構(gòu)， 平臺(tái)的設(shè)計(jì)能 力，得不斷提高自身的算法設(shè)計(jì)，復(fù)雜度評(píng)估能力，帶寬分析能力。常用的主處理器芯片有： 單片機(jī)， ASIC，RISC（DEC Alph、a ARC、ARM、MIPS、PowerPC、SPARC 和 SuperH ）, DSP 和 FPGA 等，這些處理器的比較在網(wǎng)上有很多的文章，在這里不老 生常談了，這里只提 1 個(gè)典

2、型的主處理器選型案例。比如市場(chǎng)上現(xiàn)在有很多高清網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)的設(shè)計(jì)需求，而 IPNC 的解決方案也層出不窮，TI 的解決方案有 DM355、DM365、DM368 等，海思提供的方案則有 Hi3512、Hi3515、Hi3520 等，NXP 提供的方案有 PNX17O0 PNX1005 等。對(duì)于 HD-IPNC 的主處理芯片，有幾個(gè)主要的技術(shù)指標(biāo)：視頻分辨率，視頻編碼器算法， 最高支持的圖像抓拍分辨率，CMOS 的圖像預(yù)處理能力，以及網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的開(kāi)發(fā)平臺(tái)。Hi3512 單芯片實(shí)現(xiàn) 720P30 編解碼能力，滿足高清 IP Camera 應(yīng)用, Hi3515 可實(shí)現(xiàn) 1080P30 的編解碼能力，持

3、續(xù)提升高清IP Camera 的性能。DM355 單芯片實(shí)現(xiàn) 720P30 MPEG4 編解碼能力， DM365 單芯片實(shí)現(xiàn) 720P30 編解碼能力, DM368單芯片實(shí)現(xiàn) 1080P30 編解碼能力。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 檔次解決方案也基本上與之同時(shí)出現(xiàn)。海思和 TI 的解決方案都是基于 linux， 對(duì)于網(wǎng)絡(luò)協(xié)議棧的開(kāi)發(fā)而言， 開(kāi)源社區(qū)的資源是 沒(méi)有區(qū)別的，區(qū)別的只在于芯片供應(yīng)商提供的SDK 開(kāi)發(fā)包，兩家公司的 SDK 離產(chǎn)品都有一定的距離，但是 linux 的網(wǎng)絡(luò)開(kāi)發(fā)并不是一個(gè)技術(shù)難點(diǎn)，所以

4、并不影響產(chǎn)品的推廣。作為 IPNC 的解決方案，在 720P 時(shí)代，海思的解決方案相對(duì)于TI 的解決方案，其優(yōu)勢(shì)是支持了編解碼算法，而 TI 只支持了 MPEG4 的編解碼算法。雖然在 XX 年初，MPEG4 的劣 勢(shì)在市場(chǎng)上已經(jīng)開(kāi)始體現(xiàn)出來(lái)，但在當(dāng)時(shí)這似乎并不影響DM355 的推廣。對(duì)于最高支持的圖像抓拍分辨率，海思的解決方案可以支持支持JPEG 抓拍 3MPixels5fps, DM355 最高可以支持 5M Pixels，雖然當(dāng)時(shí)沒(méi)有成功的開(kāi)發(fā)成5M Pixel 的抓拍，但是至少 4M Pixel 的抓拍是實(shí)現(xiàn)了的，而且有幾個(gè)朋友已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了 2560 x1920 這個(gè)接近 5M Pixe

5、l 的抓拍，所以在這一點(diǎn)上DM355 稍微勝出。因?yàn)樵诟咔宸直媛氏?，CCD 傳感器非常昂貴，而 CMOS 傳感器像原尺寸又做不大，導(dǎo)致本身在低照度下就性能欠佳的CMOS 傳感器的成像質(zhì)量在高分辨率時(shí)變差， 于是 TI 在 DM355處理器內(nèi)部集成了一個(gè)叫做ISP 的圖像預(yù)處理模塊，它由CCDC IPIPE IPIPEIF 和 H3A 模塊組成，能幫助實(shí)現(xiàn)把 CMOS 的 RAW DATA 轉(zhuǎn)成 YCbCr 數(shù)據(jù)，同時(shí)實(shí)現(xiàn)包括白平衡調(diào)節(jié)，直方 圖統(tǒng)計(jì)，自動(dòng)曝光，自動(dòng)聚焦等采用CMOS 解決方案所必須的功能，故 DM355 處理器就可以無(wú)縫的對(duì)接各種圖像傳感器了。而海思的解決方案對(duì)于 CMOS 的

6、選擇就有局限性， 它只能文檔來(lái)源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理 .word 版本可編輯 .歡迎下載支持2 文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請(qǐng)聯(lián)系刪除用 OVT 些解決方案，因?yàn)?OVT 的部分 Sensor 集成了圖像預(yù)處理功能。但是DM355 不僅可以接 OVT 的解決方案，還可接很多其他廠家的CMOS sensor，比如 Aptina 的 MT9P031。所以在圖像預(yù)處理能力方面， DM355 繼續(xù)勝出。在 IPNC 這個(gè)領(lǐng)域，只要每臺(tái)掙 1 個(gè)美金就可以開(kāi)始跑量，所以在那個(gè)時(shí)代，很少有人 會(huì)去死摳和 MPEG4 的性能差異，而且 TI 已經(jīng)給了市場(chǎng)一個(gè)很好的預(yù)期，支持的 DM365 很 快就會(huì)面世。所以

7、IPNC 這個(gè)方案而言，當(dāng)時(shí)很多企業(yè)都選擇了 DM355 的方案。有些朋友現(xiàn) 在已經(jīng)從 DM355 成功過(guò)渡到 DM365、DM368，雖然你有時(shí)候會(huì)罵 TI，為什么技術(shù)不搞得厲 害點(diǎn)， 在當(dāng)年就一步到位，浪費(fèi)了多少生產(chǎn)力。但是技術(shù)就是一點(diǎn)一點(diǎn)積累起來(lái)，對(duì)于個(gè)人來(lái)不得半點(diǎn)含糊，對(duì)于大企業(yè)，他們也無(wú)法大躍進(jìn)。DM355 的 CMOS 預(yù)處理技術(shù)也有很多Bug, SDK 也有很多 bug,有時(shí)會(huì)讓你又愛(ài)又恨，但是技術(shù)這東西總是沒(méi)有十全十美的，能 在特定的歷史條件下，滿足市場(chǎng)需求，那就是個(gè)好東西。當(dāng)然海思的解決方案在 DVS DVR 方面也大放異彩，一點(diǎn)也不遜色于TI 的解決方案。其它芯片的選型則可

8、以參照各芯片廠商xx 網(wǎng)站的芯片手冊(cè)，進(jìn)行 PK,目前大部分芯片廠商的芯片手冊(cè)都是免 NDA 下載的，如果涉及到 NDA 問(wèn)題，那就得看個(gè)人和公司的資源運(yùn) 作能力了,一般找一下國(guó)內(nèi)相應(yīng)芯片的總代理商,溝通一下,簽個(gè)NDA 還是可以要到相應(yīng)資料的。每隔一周上各 IC 大廠的官方主頁(yè),關(guān)注一下芯片發(fā)展的動(dòng)態(tài)這是每個(gè)電子工程師 的必須課啊,這不僅為了下一個(gè)方案設(shè)計(jì)積累了足夠的資本, 也為公司的產(chǎn)品策略做足了功 課。芯片采購(gòu)是電子電路設(shè)計(jì)過(guò)程中不可或缺的一個(gè)環(huán)節(jié)。一般情況下，在各IC 大廠上尋找的芯片,只要不是 EOL 掉的芯片,一般都能采購(gòu)到。但是作為電子電路的設(shè)計(jì)者,很少 不在芯片采購(gòu)問(wèn)題上栽過(guò)。

9、常見(jiàn)的情況有以下幾種：1，遇到經(jīng)濟(jì)危機(jī)，各 IC 廠商減產(chǎn)，導(dǎo)致芯片供貨周期變長(zhǎng)，有些 IC 廠商甚至提出 20 周貨期的訂貨條件。印象很深的 XX 年上半年訂包 PTH08T240WAD, 4-6 周就取到了貨，可是 到了 XX 年下半年，要么是 20 周貨期，要么就是價(jià)格翻一番，而且數(shù)量只有幾個(gè)。2,有些芯片雖然在 datasheet 上寫(xiě)明了有工業(yè)級(jí)產(chǎn)品,但是由于市場(chǎng)上用量非常少, 所以導(dǎo)致 IC廠商生產(chǎn)非常少,市場(chǎng)供貨也非常緊缺,這就讓要做寬溫工業(yè)級(jí)產(chǎn)品的企業(yè)或 者軍工級(jí)產(chǎn)品的企業(yè)付出巨大的代價(jià)。3,有些芯片廠商的代理渠道控制得非常嚴(yán)格,一些比較新的芯片在一般的貿(mào)易商那采購(gòu)不到,只能從

10、代理商那訂。如果數(shù)量能達(dá)到一個(gè)MPQ 或者 MOQ 的要求,一般代理商就會(huì)幫你采購(gòu)。 但是如果只是要一兩個(gè)工程樣品, 那么就得看你和代理商的關(guān)系了, 如果你剛 進(jìn)入這個(gè)行業(yè)的話,那很有可能你就無(wú)法從代理商這獲得這個(gè)工程樣片。4,有些芯片是有限售條件, 如果芯片是對(duì)中國(guó)限售而不對(duì)亞洲限售的話, 一般可以通 過(guò)新加坡搞進(jìn)來(lái), 如果芯片是對(duì)亞洲限售的話, 那采購(gòu)難度得大大的增加, 采購(gòu)的價(jià)格也會(huì) 遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出你的想象空間。先看一個(gè)芯片采購(gòu)案例：之前我給一朋友推薦了一個(gè)FPGA 芯片，他后來(lái)給我發(fā)了一段聊天記錄，如下：xx-8-3 9:13:12 A B XC6SLX16-2CSG225C 訂貨xx-8-

11、3 9:22:10 B A 訂貨多久呢？xx-8-3 9:22:37 A B 2 周文檔來(lái)源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理 .word 版本可編輯 .歡迎下載支持3 文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請(qǐng)聯(lián)系刪除xx-8-13 14:22:47 A B XC6SLX16-2CSG225C 這個(gè)型號(hào),你那天跟我定的,本來(lái)是貨期兩周的，但是這個(gè)型號(hào)屬于敏感型號(hào)，禁運(yùn)國(guó)內(nèi)的，我們要第三方去代購(gòu)，所以現(xiàn)在貨期要 5 周左右，你看能接受嗎？注： B 為芯片采購(gòu)商， A 為芯片供應(yīng)商 回顧一下當(dāng)時(shí)發(fā)生的情形： xx-8-3， B 設(shè)計(jì)好方案，確定好芯片型號(hào)后，因?yàn)樾酒吞?hào)比較新，害怕芯片買(mǎi)不到， 于是向芯片供應(yīng)商 A 確定了

12、一下芯片的貨源情況，當(dāng)獲知價(jià)格和貨期之后， B 非常高興，非 常滿意地跟我說(shuō)，你推薦的芯片性?xún)r(jià)比真不錯(cuò)，等原理圖設(shè)計(jì)完之后，就馬上去訂貨。xx-8-13, B 設(shè)計(jì)完原理圖后，B 要向 A 下單時(shí)，突然收到 A 的上述回復(fù)，于是他一下子 就蒙了，因?yàn)?2 周就可以完成 PCB layout，1 周就可以完成 PCB 加工生產(chǎn)。也就意味著 B 即 使 xx-8-13 下單，也得干等 2 周的時(shí)間才能開(kāi)始焊接調(diào)試。耽誤 2 周可能還算是少的了， 遇到其他特殊情況， 芯片搞不到也都是有可能的， 如果是 原理圖設(shè)計(jì)好了之后遇到這種情況的話，那簡(jiǎn)直就要哭了，如果是等 PCB layout 好了之后再遇到

13、這種情況的話，那就是欲哭無(wú)淚了。所以建議在芯片方案確定之后， 就馬上下單采購(gòu)芯片， 芯片詢(xún)價(jià)時(shí)獲得的價(jià)格和貨期消 息有時(shí)并不一定準(zhǔn)確，因?yàn)镮C 行業(yè)的數(shù)據(jù)庫(kù)的更新有時(shí)具有一定的滯后性，只有下單后等到供應(yīng)商的合同確認(rèn)，那才算塵埃落定。(3) 功耗分析與電源設(shè)計(jì) 分析系統(tǒng)主芯片對(duì)紋波的要求 由于直流穩(wěn)定電源一般是由交流電源經(jīng)整流穩(wěn)壓等環(huán)節(jié)而形成的，這就不可避免地在直流穩(wěn)定量中多少帶有一些交流成份， 這種疊加在直流穩(wěn)定量上的交流分量就稱(chēng)之為紋波， 紋 波對(duì)系統(tǒng)有很多負(fù)面的影響，比如紋波太大會(huì)造成主處理器芯片的重啟，或者給某些AD，DA 引入噪聲。一個(gè)典型的現(xiàn)象就是，如果電源的紋波疊加到音頻DA 芯片

14、的輸出上，則會(huì)造成嗡嗡的雜音。 下表是設(shè)計(jì)中所使用芯片對(duì)紋波的要求， 以及電源芯片能夠提供的紋波范 圍，紋波是選擇電源芯片的重要參數(shù)，這里只列舉一兩個(gè)芯片進(jìn)行說(shuō)明：分析系統(tǒng)主芯片的電壓上電順序要求 當(dāng)今的大多數(shù)電子產(chǎn)品都需要使用多個(gè)電源電壓。電源電壓數(shù)目的增加帶來(lái)了一項(xiàng)設(shè)計(jì)難題，即需要對(duì)電源的相對(duì)上電和斷電特性進(jìn)行控制，以消除數(shù)字系統(tǒng)遭受損壞或發(fā)生閉鎖的可能性。一般這個(gè)在芯片手冊(cè)中會(huì)有詳細(xì)說(shuō)明，建議遵守芯片手冊(cè)中的要求進(jìn)行設(shè)計(jì)。分析系統(tǒng)所有芯片的功耗 統(tǒng)計(jì)板卡上用到的所有芯片的功耗， 大部分芯片的功耗在芯片手冊(cè)上都有詳細(xì)說(shuō)明， 部 分芯片的功耗在手冊(cè)上沒(méi)有明確寫(xiě)明，比如FPGA 這時(shí)候可以根據(jù)

15、以往設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)值，或者事先將 FPGA 的邏輯寫(xiě)好，借助 EDA 工具進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，比如 ISE 的 Xpower Analyzer，下面的 表格是一個(gè)功耗分析的統(tǒng)計(jì)案例。 注：因?yàn)閿?shù)據(jù)比較多， 所以這里只選擇了的幾個(gè)芯片作為 代表進(jìn)行統(tǒng)計(jì)。論證選擇的電源方案能否滿足以上的所有要求 根據(jù)對(duì)上電順序的要求， 紋波以及功耗的分析， 選擇正確的電源方案。 電源設(shè)計(jì)是一個(gè) 細(xì)活，數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)整理是一個(gè)不可缺少的工種， 養(yǎng)成良好的設(shè)計(jì)習(xí)慣， 是“一板通 ”必需的環(huán)節(jié)。電源方案的選擇， 學(xué)問(wèn)非常多， 分析的文章更是數(shù)不勝數(shù)。 在這里只列舉幾個(gè)規(guī)律性的東西。在消費(fèi)級(jí)產(chǎn)品里面，由于成本非常敏感，散熱要求比較高，所以一

16、般傾向于 DC/DC 的 解決方案，文檔來(lái)源為 :從網(wǎng)絡(luò)收集整理 .word 版本可編輯 .歡迎下載支持4 文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請(qǐng)聯(lián)系刪除而且現(xiàn)在越來(lái)越多傾向于 Power Management Multi -Channel IC 的解決方案。 DC/DC 的一個(gè)比較大的缺點(diǎn)就是紋波大， 另外如果電感和電容設(shè)計(jì)不合理的話， 電壓就會(huì)很不穩(wěn)定。印象非常深的就是有一次用DC/DC 給 FPGA 供電時(shí)，根據(jù) FPGA 的 Power DistributionSystem (PDS 分析，加了足夠多的 330uF 鉭電容，結(jié)果 DC/DC 就經(jīng)常出問(wèn)題，所以 DC/DC 的 設(shè)計(jì)一定要細(xì)心。 大功率電路設(shè)計(jì)時(shí)， 電感的選擇也非常的關(guān)鍵， 參照設(shè)計(jì)中很多電感型號(hào) 在北京中發(fā)電子市場(chǎng)或者深圳賽格廣場(chǎng)上都是買(mǎi)不到的， 而國(guó)內(nèi)市場(chǎng)上的替代品往往飽和電 流要小于參