系統(tǒng)開發(fā)手冊(cè)-模板

25/261/61系統(tǒng)開發(fā)手冊(cè)

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目錄TOC\o"1-4"\u第一章概述 5第一節(jié)系統(tǒng)開發(fā)過(guò)程簡(jiǎn)介 51.1.1系統(tǒng)開發(fā)的基本過(guò)程 51.1.2系統(tǒng)開發(fā)的規(guī)范化 5第二節(jié)硬件工程師職責(zé)與基本技能 51.2.1硬件工程師職責(zé) 51.2.2硬件工程師的基本素質(zhì)與技能 5第二章硬件開發(fā)規(guī)范化管理 7第一節(jié)硬件開發(fā)流程 72.1.1硬件開發(fā)流程文件介紹 72.1.2硬件開發(fā)流程詳解 7第二節(jié)硬件開發(fā)文檔規(guī)范 102.2.1硬件開發(fā)文檔編制規(guī)范詳解 10第三節(jié)與硬件開發(fā)相關(guān)的流程文件介紹 112.3.1項(xiàng)目立項(xiàng)流程 112.3.2項(xiàng)目實(shí)施管理流程 122.3.3軟件開發(fā)流程 122.3.4系統(tǒng)測(cè)試工作流程 122.3.5項(xiàng)目驗(yàn)收流程 12第四節(jié)PCB投板流程 122.4.1PCB投板流程詳解 12第三章硬件設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范 13第一節(jié)常用的接口及總線設(shè)計(jì) 133.1.1接口標(biāo)準(zhǔn) 133.1.2并口及總線設(shè)計(jì) 133.1.3RS-232接口總線 133.1.4RS-485標(biāo)準(zhǔn)接口與聯(lián)接方法 14第二節(jié)硬件電路設(shè)計(jì) 143.2.1電源設(shè)計(jì) 143.2.2常用過(guò)流過(guò)壓防護(hù)器件介紹 163.2.3總線阻抗匹配相關(guān) 183.2.4布線策略與電磁干擾 193.2.5單板調(diào)試端口設(shè)計(jì)及常用儀器 19第三節(jié)邏輯電平標(biāo)準(zhǔn) 203.3.1TTL、ECL、PECL、CMOS標(biāo)準(zhǔn) 20第四節(jié)軟件開發(fā) 213.4.1常用CPU介紹 213.4.2編程規(guī)范 21第四章硬件開發(fā)技術(shù)及開發(fā)環(huán)境介紹 28第一節(jié)單片機(jī)技術(shù) 284.1.1AVR單片機(jī)概述 284.1.2AVR熔絲位配置 284.1.3AVR的開發(fā)環(huán)境 30第二節(jié)ARM及其開發(fā)環(huán)境簡(jiǎn)介 364.2.1ARM的體系結(jié)構(gòu) 364.2.2ARM處理器核簡(jiǎn)介 374.2.3ARM開發(fā)環(huán)境KeilMDK介紹 394.2.4KeiluVision4安裝步驟 404.2.5建立工程示例 45第三節(jié)DSP開發(fā)技術(shù) 474.3.1基本概念 474.3.2DSP的發(fā)展歷史和現(xiàn)狀 484.3.3DSP的特點(diǎn)與應(yīng)用 484.3.4DSP的選型 504.3.5CCS介紹 50第五章物料選型及申購(gòu) 60第一節(jié)物料選型的基本原則 605.1.1常用物料選型的基本原則 605.1.2專業(yè)物料選型的基本原則 605.2.1物料申購(gòu)流程 61第二節(jié)接觸供應(yīng)商須知 61

第一章概述第一節(jié)系統(tǒng)開發(fā)過(guò)程簡(jiǎn)介1.1.1系統(tǒng)開發(fā)的基本過(guò)程1.1.2系統(tǒng)開發(fā)的規(guī)范化系統(tǒng)開發(fā)中涉及到技術(shù)的應(yīng)用、器件的選擇等，必須遵照相應(yīng)的規(guī)范化措施才能達(dá)到質(zhì)量保障的要求。這主要表現(xiàn)在，技術(shù)的采用要經(jīng)過(guò)系統(tǒng)組的評(píng)審，器件和廠家的選擇要經(jīng)過(guò)對(duì)比，開發(fā)過(guò)程完成相應(yīng)的規(guī)定文檔，另外，常用的硬件電路要采用通用的標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)。第二節(jié)系統(tǒng)開發(fā)工程師職責(zé)與基本技能1.2.1系統(tǒng)開發(fā)工程師職責(zé)一個(gè)技術(shù)領(lǐng)先、運(yùn)行可靠的系統(tǒng)平臺(tái)是產(chǎn)品質(zhì)量的基礎(chǔ)，系統(tǒng)開發(fā)工程師職責(zé)神圣，責(zé)任重大。1)系統(tǒng)開發(fā)工程師應(yīng)勇于嘗試新的先進(jìn)技術(shù)之應(yīng)用，在產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)中大膽創(chuàng)新；2)堅(jiān)持采用開放式的硬件架構(gòu)，把握硬件技術(shù)的主流和未來(lái)發(fā)展，在設(shè)計(jì)中考慮將來(lái)的技術(shù)升級(jí)；3)充分利用公司現(xiàn)有的成熟技術(shù)，保持產(chǎn)品技術(shù)上的繼承性；4)在設(shè)計(jì)中考慮成本，控制產(chǎn)品的性能價(jià)格比達(dá)至最優(yōu)；5)技術(shù)開放，資源共享，促進(jìn)公司整體的技術(shù)提升。1.2.2系統(tǒng)開發(fā)工程師的基本素質(zhì)與技能系統(tǒng)開發(fā)工程師應(yīng)掌握如下基本技能：1)由需求分析至總體方案、詳細(xì)設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì)創(chuàng)造能力；2)熟練運(yùn)用設(shè)計(jì)工具，設(shè)計(jì)原理圖、PCB和單板程序編寫調(diào)試的能力；3)運(yùn)用仿真設(shè)備、示波器、邏輯分析儀調(diào)測(cè)硬件的能力；4)掌握常用的標(biāo)準(zhǔn)電路的設(shè)計(jì)能力；5)故障定位、解決問(wèn)題的能力；6)文檔的寫作技能；7)接觸供應(yīng)商、保守公司機(jī)密的技能。

第二章系統(tǒng)開發(fā)開發(fā)規(guī)范化管理第一節(jié)系統(tǒng)開發(fā)流程2.1.1系統(tǒng)開發(fā)流程文件介紹系統(tǒng)開發(fā)流程是指導(dǎo)系統(tǒng)開發(fā)工程師按規(guī)范化方式進(jìn)行開發(fā)的準(zhǔn)則，規(guī)范了系統(tǒng)開發(fā)的全過(guò)程。系統(tǒng)開發(fā)流程制定的目的是規(guī)范系統(tǒng)開發(fā)過(guò)程控制，系統(tǒng)開發(fā)質(zhì)量，確保系統(tǒng)開發(fā)能按預(yù)定目的完成。系統(tǒng)開發(fā)流程不但規(guī)范化了硬件開發(fā)的全過(guò)程，同時(shí)也從總體上，規(guī)定了系統(tǒng)開發(fā)所應(yīng)完成的任務(wù)。2.1.2系統(tǒng)開發(fā)流程系統(tǒng)開發(fā)主要有五大任務(wù)。1)系統(tǒng)需求分析；2)系統(tǒng)設(shè)計(jì)；3)開發(fā)及過(guò)程控制；4)系統(tǒng)聯(lián)調(diào)；5)文檔歸檔及驗(yàn)收申請(qǐng)。部門系統(tǒng)開發(fā)主要包括公司立項(xiàng)項(xiàng)目和市場(chǎng)項(xiàng)目。對(duì)于公司立項(xiàng)項(xiàng)目，系統(tǒng)開發(fā)真正起始應(yīng)在立項(xiàng)后，即接到立項(xiàng)任務(wù)書后，但在實(shí)際工作中，許多項(xiàng)目在立項(xiàng)前已做了大量軟硬件設(shè)計(jì)工作。立項(xiàng)完成后，項(xiàng)目組就已有了產(chǎn)品規(guī)格說(shuō)明書，系統(tǒng)需求說(shuō)明書及項(xiàng)目總體方案書，這些文件都已進(jìn)行過(guò)評(píng)審；對(duì)于市場(chǎng)項(xiàng)目，項(xiàng)目組接到任務(wù)后，首先要做的工作就是要進(jìn)行硬件需求分析，撰寫硬件需求規(guī)格說(shuō)明書。硬件需求分析在整個(gè)產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中是非常重要的一環(huán)，系統(tǒng)開發(fā)工程師更應(yīng)對(duì)這一項(xiàng)內(nèi)容加以重視，全面深入地開展客戶需求調(diào)研。一項(xiàng)產(chǎn)品的性能往往是由軟件和硬件共同完成的，哪些是由硬件完成，哪些是由軟件完成，項(xiàng)目組必須在需求時(shí)加以細(xì)致考慮。硬件需求分析還可以明確硬件開發(fā)任務(wù)。并從總體上論證現(xiàn)在的硬件水平，包括公司的硬件技術(shù)水平是否能滿足需求。硬件需求分析主要有下列內(nèi)容。1)系統(tǒng)工程組網(wǎng)及使用說(shuō)明；2)基本配置及其互連方法；3)運(yùn)行環(huán)境；4)硬件整體系統(tǒng)的基本功能和主要性能指標(biāo)；5)硬件分系統(tǒng)的基本功能和主要功能指標(biāo)；6)功能模塊的劃分；7)關(guān)鍵技術(shù)的攻關(guān)；8)外購(gòu)硬件的名稱型號(hào)、生產(chǎn)單位、主要技術(shù)指標(biāo)；9)主要儀器設(shè)備；10)內(nèi)部合作，對(duì)外合作，國(guó)內(nèi)外同類產(chǎn)品硬件技術(shù)介紹；11)可靠性、穩(wěn)定性、電磁兼容討論；12)電源、工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；13)硬件測(cè)試方案。進(jìn)行完硬件需求分析后，撰寫的硬件需求分析書，不但給出項(xiàng)目硬件開發(fā)總的任務(wù)框架，也引導(dǎo)項(xiàng)目組對(duì)開發(fā)任務(wù)有更深入的和具體的分析，更好地來(lái)制定開發(fā)計(jì)劃。硬件需求分析完成后，項(xiàng)目組即可進(jìn)行硬件總體設(shè)計(jì)，并撰寫硬件總體方案書。硬件總體設(shè)計(jì)的主要任務(wù)就是從總體上進(jìn)一步劃分各單板的功能以及硬件的總體結(jié)構(gòu)描述，規(guī)定各單板間的接口及有關(guān)的技術(shù)指標(biāo)。硬件總體設(shè)計(jì)主要有下列內(nèi)容：1)系統(tǒng)功能及功能指標(biāo)；2)系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)圖及功能劃分；3)單板命名；4)系統(tǒng)邏輯框圖；5)組成系統(tǒng)各功能塊的邏輯框圖，電路結(jié)構(gòu)圖及單板組成；6)單板邏輯框圖和電路結(jié)構(gòu)圖；7)關(guān)鍵技術(shù)討論； 8)關(guān)鍵器件。從上可見，硬件開發(fā)總體方案，把整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)一步具體化。硬件開發(fā)總體設(shè)計(jì)是最重要的環(huán)節(jié)之一?？傮w設(shè)計(jì)不好，可能出現(xiàn)致命的問(wèn)題，造成的損失有許多是無(wú)法挽回的。另外，總體方案設(shè)計(jì)對(duì)各個(gè)單板的任務(wù)以及相關(guān)的關(guān)系進(jìn)一步明確，單板的設(shè)計(jì)要以總體設(shè)計(jì)方案為依據(jù)。而產(chǎn)品的好壞特別是系統(tǒng)的設(shè)計(jì)合理性、科學(xué)性、可靠性、穩(wěn)定性與總體設(shè)計(jì)關(guān)系密切。硬件需求分析和硬件總體設(shè)計(jì)完成后，系統(tǒng)開發(fā)室和系統(tǒng)應(yīng)用組要對(duì)其進(jìn)行聯(lián)合評(píng)審。一個(gè)好的產(chǎn)品，特別是大型復(fù)雜產(chǎn)品，總體方案進(jìn)行反復(fù)論證是不可缺少的。只有經(jīng)過(guò)多次反復(fù)論證的方案，才可能成為好方案?？傮w審查包括兩部分，一是對(duì)有關(guān)文檔的格式，內(nèi)容的科學(xué)性，描述的準(zhǔn)確性以及詳簡(jiǎn)情況進(jìn)行審查。再就是對(duì)總體設(shè)計(jì)中技術(shù)合理性、可行性等進(jìn)行審查。如果評(píng)審不能通過(guò)，項(xiàng)目組必須對(duì)自己的方案重新進(jìn)行修訂。硬件總體設(shè)計(jì)方案通過(guò)后，即可著手關(guān)鍵器件的申購(gòu)，主要工作由項(xiàng)目組來(lái)完成。關(guān)鍵元器件往往是一個(gè)項(xiàng)目能否順利實(shí)施的重要因素。關(guān)鍵器件落實(shí)后，即要進(jìn)行結(jié)構(gòu)電源設(shè)計(jì)、單板總體設(shè)計(jì)。單板總體設(shè)計(jì)過(guò)程中，對(duì)電路板的布局、走線的速率、線間干擾以及EMI等的設(shè)計(jì)應(yīng)充分考慮。并利用相應(yīng)分析軟件進(jìn)行輔助分析。單板總體設(shè)計(jì)完成后，出單板總體設(shè)計(jì)方案書。總體設(shè)計(jì)主要包括下列內(nèi)容：1)單板在整機(jī)中的的位置：?jiǎn)伟骞δ苊枋觯?)單板尺寸；3)單板邏輯圖及各功能模塊說(shuō)明；4.單板軟件功能描述；5.單板軟件功能模塊劃分；6.接口定義及與相關(guān)板的關(guān)系；7.重要性能指標(biāo)、功耗及采用標(biāo)準(zhǔn)；8.開發(fā)用儀器儀表等。每個(gè)單板都要有總體設(shè)計(jì)方案，且要經(jīng)系統(tǒng)組評(píng)審，否則要重新設(shè)計(jì)。只有單板總體方案通過(guò)后，才可以進(jìn)行單板詳細(xì)設(shè)計(jì)。單板詳細(xì)設(shè)計(jì)包括兩大部分：1)單板軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)；2)單板硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)。單板軟、硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)中必須對(duì)物料選用，以及成本控制等上加以注意。本書其他章節(jié)的大部分內(nèi)容都是與該部分有關(guān)的，希望大家在工作中不斷應(yīng)用，不斷充實(shí)和修正，使本書內(nèi)容更加豐富和實(shí)用。不同的單板，硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)差別很大。但應(yīng)包括下列部分：1)單板整體功能的準(zhǔn)確描述和模塊的精心劃分；2)接口的詳細(xì)設(shè)計(jì)；3)關(guān)鍵元器件的功能描述及評(píng)審，元器件的選擇；4)符合規(guī)范的原理圖及PCB圖；5)對(duì)PCB板的測(cè)試及調(diào)試計(jì)劃。單板詳細(xì)設(shè)計(jì)要撰寫單板詳細(xì)設(shè)計(jì)報(bào)告。單板軟硬件的詳細(xì)設(shè)計(jì)報(bào)告都要有系統(tǒng)組進(jìn)行進(jìn)行審查，如果審查通過(guò)，方可進(jìn)行PCB板設(shè)計(jì)。如單板詳細(xì)設(shè)計(jì)報(bào)告通過(guò)，項(xiàng)目組一方面準(zhǔn)備單板物料申購(gòu)，另一方面進(jìn)行PCB板設(shè)計(jì)。PCB板設(shè)計(jì)完成后，就要進(jìn)行單板硬件過(guò)程調(diào)試，調(diào)試過(guò)程中要注意多記錄、總結(jié)，勤于整理，寫出單板硬件過(guò)程調(diào)試文檔。當(dāng)單板調(diào)試完成，項(xiàng)目組要把單板放到相應(yīng)環(huán)境進(jìn)行單板硬件測(cè)試，并撰寫硬件測(cè)試文檔。如果PCB測(cè)試不通過(guò)，要重新投板。在結(jié)構(gòu)電源，單板軟硬件都已完成開發(fā)后，就可以進(jìn)行聯(lián)調(diào)，撰寫系統(tǒng)聯(lián)調(diào)報(bào)告。聯(lián)調(diào)是整機(jī)性能提高，穩(wěn)定的重要環(huán)節(jié)，認(rèn)真周到的聯(lián)調(diào)可以發(fā)現(xiàn)各單板以及整體設(shè)計(jì)的不足，也是驗(yàn)證設(shè)計(jì)目的是否達(dá)到目的唯一方法。因此，聯(lián)調(diào)必須預(yù)先撰寫聯(lián)調(diào)計(jì)劃，并對(duì)整個(gè)聯(lián)調(diào)過(guò)程進(jìn)行詳細(xì)記錄。只有對(duì)各種可能的環(huán)節(jié)驗(yàn)證到才能保證產(chǎn)品走向市場(chǎng)后工作的可靠性和穩(wěn)定性。聯(lián)調(diào)后，必須經(jīng)系統(tǒng)組對(duì)聯(lián)調(diào)結(jié)果進(jìn)行評(píng)審，看是不是符合設(shè)計(jì)要求。如果不符合設(shè)計(jì)要求就要返回去進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。如果聯(lián)調(diào)通過(guò)，項(xiàng)目要進(jìn)行文件歸檔，把應(yīng)該歸檔的文件準(zhǔn)備好，經(jīng)綜合保障室評(píng)審，如果通過(guò)，才可進(jìn)行驗(yàn)收?？傊?，硬件開發(fā)流程是硬件工程師規(guī)范日常開發(fā)工作的重要依據(jù)，全體硬件工程師必須認(rèn)真學(xué)習(xí)。第二節(jié)硬件開發(fā)文檔規(guī)范2.2.1硬件開發(fā)文檔編制規(guī)范開發(fā)人員在寫文檔時(shí)往往會(huì)漏掉一些該寫的內(nèi)容，階段性的輸出文檔在開發(fā)人員寫文檔時(shí)也有一定的提示作用。適用于部門所有項(xiàng)目硬件系統(tǒng)的開發(fā)階段及測(cè)試階段的文檔編制，一般性的輸出文檔如下（具體項(xiàng)目輸出的文檔以項(xiàng)目要求為準(zhǔn)）：1)硬件需求說(shuō)明書硬件需求說(shuō)明書是描寫硬件開發(fā)目標(biāo)，基本功能、基本配置，主要性能指標(biāo)、運(yùn)行環(huán)境，約束條件以及開發(fā)經(jīng)費(fèi)和進(jìn)度等要求，它的要求依據(jù)是產(chǎn)品規(guī)格說(shuō)明書和系統(tǒng)需求說(shuō)明書。它是硬件總體設(shè)計(jì)和制訂硬件開發(fā)計(jì)劃的依據(jù)，具體編寫的內(nèi)容有：系統(tǒng)工程組網(wǎng)及使用說(shuō)明、硬件整體系統(tǒng)的基本功能和主要性能指標(biāo)、硬件分系統(tǒng)的基本功能和主要性能指標(biāo)以及功能模塊的劃分等。2)硬件總體設(shè)計(jì)報(bào)告硬件總體設(shè)計(jì)報(bào)告是根據(jù)需求說(shuō)明書的要求進(jìn)行總體設(shè)計(jì)后出的報(bào)告，它是硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)的依據(jù)。編寫硬件總體設(shè)計(jì)報(bào)告應(yīng)包含以下內(nèi)容：系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及功能劃分，系統(tǒng)邏輯框圖、組成系統(tǒng)各功能模塊的邏輯框圖，電路結(jié)構(gòu)圖及單板組成，單板邏輯框圖和電路結(jié)構(gòu)圖，以及可靠性、安全性、電磁兼容性討論和硬件測(cè)試方案等。3)單板總體設(shè)計(jì)方案在單板的總體設(shè)計(jì)方案定下來(lái)之后應(yīng)出這份文檔，單板總體設(shè)計(jì)方案應(yīng)包含單板版本號(hào)，單板在整機(jī)中的位置、開發(fā)目的及主要功能，單板功能描述、單板邏輯框圖及各功能模塊說(shuō)明，單板軟件功能描述及功能模塊劃分、接口簡(jiǎn)單定義與相關(guān)板的關(guān)系，主要性能指標(biāo)、功耗和采用標(biāo)準(zhǔn)。4)單板硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)在單板硬件進(jìn)入到詳細(xì)設(shè)計(jì)階段，應(yīng)提交單板硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)報(bào)告。在單板硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)中應(yīng)著重體現(xiàn)：?jiǎn)伟暹壿嬁驁D及各功能模塊詳細(xì)說(shuō)明，各功能模塊實(shí)現(xiàn)方式、地址分配、控制方式、接口方式、存貯器空間、中斷方式、接口管腳信號(hào)詳細(xì)定義、時(shí)序說(shuō)明、性能指標(biāo)、指示燈說(shuō)明、外接線定義、可編程器件圖、功能模塊說(shuō)明、原理圖、詳細(xì)物料清單以及單板測(cè)試、調(diào)試計(jì)劃。有時(shí)候一塊單板的硬件和軟件分別由兩個(gè)開發(fā)人員開發(fā)，因此這時(shí)候單板硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)便為軟件設(shè)計(jì)者提供了一個(gè)詳細(xì)的指導(dǎo)，因此單板硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)報(bào)告至關(guān)重要。尤其是地址分配、控制方式、接口方式、中斷方式是編制單板軟件的基礎(chǔ)，一定要詳細(xì)寫出。5)單板軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)在單板軟件設(shè)計(jì)完成后應(yīng)相應(yīng)完成單板軟件詳細(xì)設(shè)計(jì)報(bào)告，在報(bào)告中應(yīng)列出完成單板軟件的編程語(yǔ)言，編譯器的調(diào)試環(huán)境，硬件描述與功能要求及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。要特別強(qiáng)調(diào)的是：要詳細(xì)列出詳細(xì)的設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，其中包括中斷、主程序、子程序的功能、入口參數(shù)、出口參數(shù)、局部變量、函數(shù)調(diào)用和流程圖。在有關(guān)通訊協(xié)議的描述中，應(yīng)說(shuō)明物理層，鏈路層通訊協(xié)議和高層通訊協(xié)議由哪些文檔定義。6)單板硬件過(guò)程調(diào)試文檔開發(fā)過(guò)程中，每次所投PCB板，工程師應(yīng)提交一份過(guò)程文檔，以便記錄工作進(jìn)度，另外也給其他相關(guān)工程師留下一份有參考價(jià)值的技術(shù)文檔。每次改投PCB板時(shí)應(yīng)制作此文檔。這份文檔應(yīng)包括以下內(nèi)容：?jiǎn)伟逵布δ苣K劃分，單板硬件各模塊調(diào)試進(jìn)度，調(diào)試中出現(xiàn)的問(wèn)題及解決方法，原始數(shù)據(jù)記錄、系統(tǒng)方案修改說(shuō)明、單板方案修改說(shuō)明、器件改換說(shuō)明、原理圖、PCB圖修改說(shuō)明、可編程器件修改說(shuō)明、調(diào)試工作階段總結(jié)、調(diào)試進(jìn)展說(shuō)明、下階段調(diào)試計(jì)劃以及測(cè)試方案的修改。7)單板軟件過(guò)程調(diào)試文檔每周收集一次單板軟件過(guò)程調(diào)試文檔，或調(diào)試完畢收集，盡可能清楚，完整列出軟件調(diào)試修改過(guò)程。單板軟件過(guò)程調(diào)試文檔應(yīng)當(dāng)包括以下內(nèi)容：?jiǎn)伟遘浖δ苣K劃分及各功能模塊調(diào)試進(jìn)度、單板軟件調(diào)試出現(xiàn)問(wèn)題及解決、下階段的調(diào)試計(jì)劃、測(cè)試方案修改。8)單板系統(tǒng)聯(lián)調(diào)報(bào)告在項(xiàng)目進(jìn)入單板系統(tǒng)聯(lián)調(diào)階段，應(yīng)出單板系統(tǒng)聯(lián)調(diào)報(bào)告。單板系統(tǒng)聯(lián)調(diào)報(bào)告包括這些內(nèi)容：系統(tǒng)功能模塊劃分、系統(tǒng)功能模塊調(diào)試進(jìn)展、系統(tǒng)接口信號(hào)的測(cè)試原始記錄及分析、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)中出現(xiàn)問(wèn)題及解決、調(diào)試技巧集錦、整機(jī)性能評(píng)估等。9)單板硬件測(cè)試文檔在單板調(diào)試完之后，申請(qǐng)內(nèi)部驗(yàn)收之前，應(yīng)先進(jìn)行自測(cè)以確保每個(gè)功能都能實(shí)現(xiàn)，每項(xiàng)指標(biāo)都能滿足。自測(cè)完畢應(yīng)出單板硬件測(cè)試文檔，單板硬件測(cè)試文檔包括以下內(nèi)容：?jiǎn)伟骞δ苣K劃分、各功能模塊設(shè)計(jì)輸入輸出信號(hào)及性能參數(shù)、各功能模塊測(cè)試點(diǎn)確定、各測(cè)試參考點(diǎn)實(shí)測(cè)原始記錄及分析、板內(nèi)高速信號(hào)線測(cè)試原始記錄及分析、系統(tǒng)I/O口信號(hào)線測(cè)試原始記錄及分析，整板性能測(cè)試結(jié)果分析。10)硬件信息庫(kù)為了共享技術(shù)資料，部門建立了一個(gè)FTP共享資料庫(kù)，將項(xiàng)目開發(fā)過(guò)程中的典型應(yīng)用電路、特色電路、特色芯片技術(shù)介紹、特色芯片的使用說(shuō)明、驅(qū)動(dòng)程序及相關(guān)硬件電路說(shuō)明等共享。第三節(jié)與硬件開發(fā)相關(guān)的流程簡(jiǎn)介2.3.1項(xiàng)目立項(xiàng)是為了加強(qiáng)立項(xiàng)管理及立項(xiàng)的科學(xué)性而制定的。其中包括立項(xiàng)的論證、可行性分析等，以期做到合理進(jìn)行開發(fā)，合理進(jìn)行資源分配，并對(duì)該立項(xiàng)前的預(yù)研過(guò)程進(jìn)行規(guī)范和管理。立項(xiàng)時(shí)，具體文檔按研發(fā)中心要求輸出。2.3.2項(xiàng)目實(shí)施管理該流程主要定義和說(shuō)明項(xiàng)目在立項(xiàng)后進(jìn)行項(xiàng)目系統(tǒng)分析和總體設(shè)計(jì)以及軟硬件開發(fā)和內(nèi)部驗(yàn)收等的過(guò)程和接口，并指出了開發(fā)過(guò)程中需形成的各種文檔。該流程包含著硬件開關(guān)、軟件開發(fā)、結(jié)構(gòu)和電源開發(fā)、物料申購(gòu)并各分流程。2.3.3軟件開發(fā)流程與硬件開發(fā)流程相對(duì)應(yīng)的是軟件開發(fā)流程，軟件開發(fā)流程是對(duì)系統(tǒng)軟件開發(fā)規(guī)范化管理文件，流程目的在對(duì)軟件開發(fā)實(shí)施有效的計(jì)劃和管理，從而進(jìn)一步提高軟件開發(fā)的工程化、系統(tǒng)化水平，提高軟件產(chǎn)品質(zhì)量和文檔管理水平，以保證軟件開發(fā)的規(guī)范性和繼承性。軟件開發(fā)與硬件結(jié)構(gòu)密切聯(lián)系在一起的。2.3.4系統(tǒng)測(cè)試工作流程該流程規(guī)定了在開發(fā)過(guò)程中系統(tǒng)測(cè)試過(guò)程，描述了系統(tǒng)測(cè)試所要執(zhí)行的功能，輸入、輸出的文件以及有關(guān)的檢查評(píng)審點(diǎn)。它規(guī)范了系統(tǒng)測(cè)試工作的行為，以提高系統(tǒng)測(cè)試的可控性，從而為系統(tǒng)質(zhì)量保證提供一個(gè)重要手段。在整個(gè)開發(fā)過(guò)程中，測(cè)試可分為三個(gè)階段，單元測(cè)試、集成測(cè)試、系統(tǒng)測(cè)試。2.3.5項(xiàng)目驗(yàn)收流程項(xiàng)目完成開發(fā)工作和文檔及相關(guān)技術(shù)資料后，首先準(zhǔn)備測(cè)試環(huán)境，進(jìn)行自測(cè)，并向研發(fā)中心提交項(xiàng)目驗(yàn)收申請(qǐng)，項(xiàng)目組確定測(cè)試項(xiàng)目，編寫《測(cè)試規(guī)范》和《測(cè)試報(bào)告》。測(cè)試項(xiàng)目手冊(cè)要通過(guò)研發(fā)中心的評(píng)審，然后才組織專家進(jìn)行驗(yàn)收。由上可見，系統(tǒng)開發(fā)全過(guò)程中，必須提前準(zhǔn)備好文檔及各種技術(shù)資料，同時(shí)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)就必須考慮到測(cè)試。第三章硬件設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)范第一節(jié)常用的接口及總線設(shè)計(jì)3.1.1接口標(biāo)準(zhǔn)常用的接口類型，接物理電氣特性劃分，大致可分為以下幾類：1)TTL電平接口：最通用的接口類型，常用做板內(nèi)及相連板間接口信號(hào)標(biāo)準(zhǔn)。其信號(hào)速度一般限制在二、三十兆HZ以內(nèi)。驅(qū)動(dòng)能力一般為幾毫安到幾十毫安，產(chǎn)品設(shè)計(jì)特別是總線設(shè)計(jì)時(shí)必須考慮負(fù)載能力。2)CMOS電平接口：速度范圍與TTL相仿，驅(qū)動(dòng)能力要弱一些。3)EIL電平接口：為高速電氣接口，速率可達(dá)幾百兆，但相應(yīng)功耗較大，電磁輻射與干擾與較大。4)RS-232電平接口：為低速串行通信接口標(biāo)準(zhǔn)，電平為12V，用于DTE與DCE之間的連接。5)差分平衡電平接口：能實(shí)現(xiàn)較遠(yuǎn)距離，較高速率的傳輸，2MHZ信號(hào)在匹配適當(dāng)?shù)厍闆r下，傳輸距離在15m以上。6)光隔離接口：能實(shí)現(xiàn)電氣隔離，允許信號(hào)帶寬一般在10M以內(nèi)，更高速率的器件價(jià)格較昂貴。7)線圈耦合接口：電氣隔離特性好，但允許信號(hào)帶寬有限。3.1.2并口及總線設(shè)計(jì)總線設(shè)計(jì)的幾個(gè)主要注意事項(xiàng)如下：1)總線驅(qū)動(dòng)能力設(shè)計(jì)；根據(jù)實(shí)際應(yīng)用中可能接入總線的板卡板，應(yīng)使系統(tǒng)線具有足夠的驅(qū)動(dòng)能力。2)總線隔離掛接在總線上的各單板應(yīng)使用總線隔離器件。一方面減輕時(shí)總線的負(fù)載要求，另一方面對(duì)故障進(jìn)行隔離，另外也確保信號(hào)是總線方式而非星形方式傳送。3)時(shí)延考慮：各類總線都有一個(gè)速率限制范圍，這就限制了總線的物理尺寸、設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)考慮這點(diǎn)。另外，在底板尺寸較大時(shí)，地址、數(shù)據(jù)、控制，總線任一槽位的時(shí)延確保其時(shí)序聯(lián)系正確。4)防串?dāng)_考慮：總線設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)盡量避免總線長(zhǎng)距離相鄰走線，如PCB板尺寸允許，線線之間應(yīng)加入保護(hù)隔離地線。3.1.3RS-232接口總線RS-232總線是采用按位串行的通訊總線，但它并不限制所傳送的數(shù)據(jù)類型和數(shù)據(jù)幀長(zhǎng)?？捎糜谕酵ㄐ乓灿糜诋惒酵ㄓ崱S-232對(duì)其所傳輸?shù)臄?shù)據(jù)格式約定為：信息起始位、數(shù)據(jù)塊停止位、奇偶校驗(yàn)位及若干數(shù)據(jù)位。RS-232為了增加抗干擾能力，采用負(fù)邏輯電路，其邏輯電平范圍：邏輯0（+5V至+15V）、邏輯1（-15V至-5V），不穩(wěn)定區(qū)（-5V至+5V）。RS-232的電氣接口：微機(jī)接口及內(nèi)部電路是采用TTL和CMOS型電路。這些電路都不能直接與RS-232相連，中間必須要進(jìn)行電平轉(zhuǎn)換，常用的轉(zhuǎn)換芯片有MC1488、MC1489、MAX232等。MC1488、MC1489需接12V的電源，其中MC1488用在通訊設(shè)備的發(fā)送端，MC1489用在通訊設(shè)備的接收端。MAX232是單5V供電。片內(nèi)集成有升壓電路產(chǎn)生12V的電壓，使用時(shí)片外需匹配相應(yīng)的電容。RS-232傳輸?shù)乃俾视?00、600、1200、2400、4800、9600等標(biāo)準(zhǔn)的波特率。RS-232最大傳輸距離是30m，如果要以較高的波特率傳輸較遠(yuǎn)的距離，則可選用RS-485，其傳輸距離可達(dá)1500m。3.1.4RS-485標(biāo)準(zhǔn)接口與聯(lián)接方法 RS-485的電氣特性：邏輯“1”以兩線間的電壓差為+(2—6)V表示；邏輯“0”以兩線間的電壓差為-(2—6)V表示。接口信號(hào)電平比RS-232-C降低了，就不易損壞接口電路的芯片，且該電平與TTL電平兼容，可方便與TTL電路連接。RS-485接口是采用平衡驅(qū)動(dòng)器和差分接收器的組合，抗共模干擾能力增強(qiáng)，即抗噪聲干擾性好，RS-485的數(shù)據(jù)最高傳輸速率為10Mbps，最大傳輸距離標(biāo)準(zhǔn)值為4000英尺（約1219米），實(shí)際上可達(dá)3000米，另外RS-232-C接口在總線上只允許連接1個(gè)收發(fā)器，即單站能力。而RS-485接口在總線上是允許連接多達(dá)128個(gè)收發(fā)器。即具有多站能力,這樣用戶可以利用單一的RS-485接口方便地建立起設(shè)備網(wǎng)絡(luò)。因RS-485接口具有良好的抗噪聲干擾性，長(zhǎng)的傳輸距離和多站能力等上述優(yōu)點(diǎn)就使其成為首選的串行接口。因?yàn)镽S485接口組成的半雙工網(wǎng)絡(luò)一般只需二根連線，所以RS485接口均采用屏蔽雙絞線傳輸。RS485接口連接器采用DB-9的9芯插頭座，與智能終端RS485接口采用DB-9（孔），與鍵盤連接的鍵盤接口RS485采用DB-9（針）。第二節(jié)硬件電路設(shè)計(jì)3.2.1電源設(shè)計(jì)1)電源設(shè)計(jì)的一般原則：?jiǎn)伟迳系碾娫淳€及地線按其提供給哪部分電路使用可分為模擬電源線及地線和數(shù)字電源線及地線。如果數(shù)字部分存在較高頻的信號(hào)，則必然在電源線和地線上產(chǎn)生毛刺，有可能對(duì)模擬電路部分造成干擾，使模擬電路部分噪音增大，指標(biāo)變差，或工作不正常，所以通常的原則是模擬電源線及地線與數(shù)字電源及地線分別相連，兩者再在板口相連，即通常所說(shuō)的“一點(diǎn)接地”如圖3.1（對(duì)電源線同樣適用），以減少相互間的干擾。板口相連…板口相連…………模擬地?cái)?shù)字地圖3.1一點(diǎn)接地示意圖2)電源的濾波：電源的常用濾波方法有電容濾波、LC濾波、π型濾波，分述如下：A.電容濾波僅采用電容濾波是最簡(jiǎn)單的濾波方式，通常采用的組合方式是10uF的電解電容并0.1uF的獨(dú)石電容。B.LC濾波LC濾波也是較常采用的電源濾波方式，設(shè)計(jì)中應(yīng)注意L、C值的選取，若選取不當(dāng)不僅不能保護(hù)電路，反而會(huì)對(duì)電路造成損壞。其電路如下：圖3.2RC濾波及其等效頻域電路R為L(zhǎng)內(nèi)阻及電源的內(nèi)阻和，電路的傳輸函數(shù)公式3.1其中，，成為L(zhǎng)C電路的特征頻率，，成為L(zhǎng)C電路的阻尼系數(shù)。若>1，傳輸函數(shù)H（S）有兩不相等負(fù)實(shí)根，若<1，傳輸函數(shù)H（S）有兩共軛復(fù)根，則在兩種情況下，電路對(duì)階躍沖擊的響應(yīng)分別如下圖所示：圖3.3電路階躍響應(yīng)示意圖由以上分析，可知：若<1，LC電路在階躍沖擊下會(huì)產(chǎn)生振蕩（對(duì)應(yīng)于單板帶電插拔），產(chǎn)生比電源供電電壓更高的瞬間過(guò)沖，對(duì)電路中IC造成不良影響，所以在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)避免出現(xiàn)此類現(xiàn)象。C.π型濾波于單板的電源輸入側(cè)，出于上電特性及熱插拔的需要，需要加π型濾波電路，基本的電路形式為圖3.4所示。圖3.4電源π型濾波其中，C1為輸入側(cè)的輸入電容，L1為輸入電感，C2為π型濾波電路的輸出側(cè)電容；C1的主要目的是為了限制上電瞬間的電壓上升率，并濾除輸入側(cè)電路由電源引入的紋波，因此，C1一般是由直流電容及交流電容組成的并聯(lián)電容組，其中直流電容的主要作用是去除電容中的紋波，而交流電容的主要作用是為了去耦。從參數(shù)及器件選擇上，輸入側(cè)一般選取鉭電容，去耦電容的值為0.01uf~1uf之間，針式或貼片均可，但從生產(chǎn)工藝的角度，則以選取貼片為佳，推薦的參數(shù)為直流電容10uf，交流電容0.1uf。電感的作用為抑制電流變化率，電感越大，抑制效果越好，但同時(shí)電感太大時(shí)的上電特性不好，上電及下電時(shí)，電感兩端會(huì)產(chǎn)生反電勢(shì)，這樣會(huì)對(duì)后面的負(fù)載產(chǎn)生影響，故參數(shù)不宜過(guò)大，因而推薦的參數(shù)為10uH。輸出側(cè)的電容不僅要完成去耦及濾紋波的作用，而且還須維持濾波后電平不受電感反電勢(shì)的影響，兼顧考慮板內(nèi)負(fù)載大小及板內(nèi)其他去耦電容的數(shù)量，推薦參數(shù)為直流電容10uf，交流電容0.01~1uf。π型濾波π型濾波僅適用于負(fù)載輸出較平穩(wěn)，工作電流小，電流變化不大的情況。從實(shí)驗(yàn)效果看，對(duì)電流有0～2A間變化的電路電感采用10uH，電容用220uF能有較好的濾波效果。2.IC的電源去耦：經(jīng)過(guò)π型濾波電路的瞬態(tài)電壓特性會(huì)有較大改善，但由于負(fù)載及非線形器件的影響，使得電源紋波不可能完全被消除，且分布特性對(duì)于電源的特性影響較大，因此，在器件兩端應(yīng)加去耦電容，以改善板內(nèi)IC側(cè)的電源特性。器件選擇同1所述，推薦的參數(shù)為直流電容10uf，交流電容推薦0.01~1uf。3.2.2常用過(guò)流過(guò)壓防護(hù)器件介紹1)過(guò)流防護(hù)A.熔絲：選用熔點(diǎn)低的金屬絲作為過(guò)流防護(hù)器件，一旦線路中出現(xiàn)瞬間過(guò)電流，則金屬絲熔斷，將外線的過(guò)電流切斷，以保證其不對(duì)單板造成損壞，使用熔絲不會(huì)對(duì)線路的傳輸性能造成任何影響，這是它的優(yōu)點(diǎn)，但熔絲一旦在過(guò)電流作用下斷開，則須人工進(jìn)行恢復(fù)，在線路條件下不好的地區(qū)，維護(hù)的工作量非常大。B.熱敏電阻（PTC）：熱敏電阻的可自復(fù)性能使其得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。熱敏電阻常溫下呈現(xiàn)一電阻特性（幾歐到幾十歐），當(dāng)其中流過(guò)一定電流時(shí)，所產(chǎn)生的熱量使熱敏電阻的溫度升高，熱敏電阻的阻值也緩慢升高，或溫度上升至超過(guò)特定溫度點(diǎn)（稱為熱敏電阻的居里點(diǎn)）。熱敏電阻阻值會(huì)急劇增大至幾十到幾百千歐，從而達(dá)到阻斷過(guò)電流的目的。熱敏電阻呈高阻態(tài)后，還會(huì)有少量漏電流流過(guò)以維持熱敏電阻繼續(xù)發(fā)熱。過(guò)電流消失后，熱敏電阻值又會(huì)隨溫度的逐步下降而恢復(fù)常溫阻值。所以熱敏電阻不需要更換，免除了維護(hù)人員的工作量。熱敏電阻又分兩種：陶瓷型PTC及高分子型PTC。陶瓷型PTC優(yōu)點(diǎn)是易做大阻值，穩(wěn)定性好，缺點(diǎn)是動(dòng)作速度不及高分子PTC，動(dòng)作后表面溫度高，耐高壓性能不如高分子PTC；高分子PTC動(dòng)作速度快，動(dòng)作后表面溫度低，耐高壓性能較好，做小阻值易做，缺點(diǎn)是穩(wěn)定性差，多次動(dòng)作后回不到原阻值，有時(shí)候阻值差別過(guò)大，用于對(duì)雙線平衡要求高的電路時(shí)受到一定限制。2)過(guò)壓防護(hù)A.氣體放電管：氣體放電管到利用空氣隙放電的原理。在園柱形陶瓷管內(nèi)封裝入惰性氣體，在園柱體的兩底面引出兩金屬極，一端接地，另一端接要保護(hù)的線路。當(dāng)線路與地之間的電壓超過(guò)一定值，兩金屬極之間的空氣隙被擊穿放電，使線路對(duì)地電壓降低。從而保護(hù)了線路中的器件，氣體放電管耐流能力強(qiáng)，可流過(guò)幾百安的電流，缺點(diǎn)是放電電壓不精確，有很大的波動(dòng)范圍；隋性氣體易泄漏造成放電管失效，某些氣體管含有幅射性物質(zhì)。B.壓敏電阻：壓敏電阻通常情況下呈現(xiàn)開路狀態(tài)，一旦線路電壓超過(guò)其動(dòng)作電壓，則呈現(xiàn)一類似二極管正向?qū)〞r(shí)的特性，電壓稍有增大，則電流急劇上升，即I/V曲線非常陡峭，從而超到了泄流箝壓的作用。壓敏電阻瞬間過(guò)電流能力強(qiáng)，可達(dá)幾百安培（8/20波形），長(zhǎng)時(shí)間過(guò)電流能力很弱，所以必須配合限流器件使用。上述兩種器件的動(dòng)作電壓不是任意可選，即只能選取有限的標(biāo)稱動(dòng)作電壓，且由于器件的離散性，即使是同樣標(biāo)稱動(dòng)作電壓的同一批器件，其實(shí)際動(dòng)作電壓也是不相同的，可能會(huì)有幾十伏的差異，這樣，它們只適用于對(duì)限壓電壓準(zhǔn)確度要求不很高的場(chǎng)合。如果對(duì)限壓電壓準(zhǔn)確度要求較高，限壓電壓不在標(biāo)稱電壓范圍內(nèi)，則我們可采用下面要介紹的器件。C.二極管橋D1正參考源D1正參考源D4D3電路板D2外線負(fù)參考源圖3.5二極管橋二級(jí)管橋的結(jié)構(gòu)如上圖，由圖可見，當(dāng)外線電壓高于正參考源電壓時(shí)，二極管D2、D4導(dǎo)通，從而將外線電壓箝至（正參考源電壓+二極管正向?qū)▔航担?，?dāng)外線電壓低于負(fù)參考源電壓時(shí)，二極管D1、D3導(dǎo)通，從而外線電壓被箝至（負(fù)參考源電壓－二極管正向?qū)▔航担?。從以上?duì)二極管橋的工作原理的描述，我們可以看到：參考源電壓與負(fù)參考源電壓可以任意選取，只要正參考源電壓>負(fù)參考源電壓；箝位電壓較準(zhǔn)確。3.2.2上下拉電阻1)上拉電阻的選取原則：A.提高灌電流的能力：?jiǎn)伟鍍?nèi)部的器件功耗及驅(qū)動(dòng)能力各不相同，這樣在器件連接時(shí)的灌電流能力不盡相同，連接上會(huì)有驅(qū)動(dòng)問(wèn)題，此時(shí)需要加上拉電阻。B.電平兼容：板內(nèi)或板間器件選取各不相同，信號(hào)電平特性各不相同，出于兼容性的考慮，須加上拉電阻以保證兼容性。C.電平穩(wěn)態(tài)的特性：個(gè)別器件在上電時(shí)要求某些管腳的初始電平固定為高，此時(shí)必須加上拉電阻以保證器件能夠正常的工作。D.器件及參數(shù)選?。簩?duì)于A，B，一般的上拉電阻選取2K~1M歐姆，視負(fù)載情況而定，重負(fù)載時(shí)電阻應(yīng)選取靠近下限，輕負(fù)載時(shí)選取上限，這里的負(fù)載以器件功耗指標(biāo)來(lái)確定；對(duì)于上述C的情況，則以該種器件的數(shù)據(jù)特性來(lái)決定。器件一般以金屬膜的電阻或阻排為準(zhǔn)。2)下拉電阻的選取原則：A.電平兼容：板內(nèi)或板間器件選取各不相同，信號(hào)電平特性各不相同，出于兼容性的考慮，須加下拉電阻以保證兼容性。B.端接：板內(nèi)或板間的信號(hào)頻率較高或信號(hào)上升沿較陡時(shí)，需要加端接電阻下拉到地，一般此時(shí)經(jīng)常性的會(huì)再串入一個(gè)適當(dāng)?shù)碾娙荨?.2.3總線阻抗匹配相關(guān)消除信號(hào)反射最直接的方法是根據(jù)傳輸線的特征阻抗進(jìn)行匹配，對(duì)于一般的總線驅(qū)動(dòng)電路，在發(fā)送端和接收端都可以進(jìn)行匹配。1)終端并聯(lián)匹配：RL為負(fù)載阻抗；Zo為傳輸線的特征阻抗，VA為傳輸線輸入端的源電壓，ρL＝（RL－Zo）/（RL＋Zo）=0，當(dāng)終端電阻RL＝Zo時(shí)，反射系數(shù)ρL＝0，這意味著傳輸線上不再有反射或失真，除去時(shí)延TD之外，線路將變得如同直流電路一般。故終端并聯(lián)匹配電阻一般取Zo的值。應(yīng)當(dāng)注意的是，終端匹配電阻應(yīng)盡可能靠近接收電路。具體設(shè)計(jì)時(shí)，對(duì)于始端的串聯(lián)匹配及其它總線驅(qū)動(dòng)和匹配方面的知識(shí)可參考相關(guān)資料。3.2.4布線策略與電磁干擾PCB設(shè)計(jì)常用的軟件有PROTEL系列、PADS系列和CAD系列軟件，設(shè)計(jì)一個(gè)優(yōu)質(zhì)的電路板，不僅要解決好信號(hào)的傳輸問(wèn)題，還要消除電磁耦合的影響，即減少串?dāng)_，只要減小耦合系數(shù)，就可達(dá)到降低相互影響的目標(biāo)，具體的方法很簡(jiǎn)單。1)擴(kuò)大線間距2)盡可能少走平行線3)減少線長(zhǎng)4)不走環(huán)形線顯然，由于電路板的面積，總體安裝位置等的限制，按上述原則設(shè)計(jì)會(huì)受到一定的限制。因此，在設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)布局和布線分別考慮，最終目的就是要盡可能地達(dá)到上述要求。當(dāng)總體方案定后，單板的種類、數(shù)量已定，所有送到母板上的信號(hào)也定下來(lái)了，因此，布局就是要調(diào)整單板的位置，以及信號(hào)的出線位置（有的單板不能改變出線位置）使整個(gè)板面盡可能滿足如下條件：1)總的連線盡可能短，關(guān)鍵信號(hào)線最短；2)交叉線最少，過(guò)孔最少；3)地線層和電源層沒(méi)有連線；4)高電壓、大電流信號(hào)與小電流，低電壓的弱信號(hào)完全分開；5)模擬信號(hào)與數(shù)字信號(hào)分開；6)高頻信號(hào)與低頻信號(hào)分開；7)高頻數(shù)字信號(hào)的間隔要大；8)有可能情況下，減小電源地層與信號(hào)層層距布線。布線時(shí)應(yīng)考慮如下因素：1)增加線間距，減少平行走線長(zhǎng)度；2)增加線寬度，降低其特性阻抗；3)重要信號(hào)間，可采用平行地線的方法隔離；4)盡可能少折線，不走90°折線；5)少走過(guò)孔；6)重要線不要走插座腳間穿過(guò)，頻率高的線也應(yīng)盡量避免。實(shí)際中，會(huì)碰到各種情況的串?dāng)_影響，除了上述的一些原則外，還可考慮屏蔽、抵消等方法，具體可參看《硬件開發(fā)指南》及相關(guān)書籍，在此不再論述。3.2.5單板調(diào)試端口設(shè)計(jì)及常用儀器1)常用的單板調(diào)試端口：網(wǎng)口、USB口、異步串口。2)常用儀器：AVRJTAG調(diào)試器、ISP下載器、JLINKV8、示波器、萬(wàn)用表。第三節(jié)邏輯電平標(biāo)準(zhǔn)3.3.1TTL、ECL、PECL、CMOS標(biāo)準(zhǔn)隨著電路工藝和制造技術(shù)的不斷改進(jìn)，單板集成電路的集成度將越來(lái)越高，功能將更趨完善，這是集成電路工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì)。為幫助設(shè)計(jì)人員對(duì)各種設(shè)計(jì)應(yīng)用選擇最佳的邏輯系列，本章將提供三種主要邏輯系列的特性以及有關(guān)的資料。同時(shí)，闡述設(shè)計(jì)數(shù)字電路的步驟和有關(guān)問(wèn)題。集成電路工藝雖有多種，但占據(jù)主導(dǎo)地位的是TTL邏輯（晶體管－晶體管邏輯）、CMOS邏輯（互補(bǔ)金屬氧化物半導(dǎo)體邏輯）、和ECL邏輯（發(fā)射極耦合）。1)TTL工藝由于TTL集成電路妥善地處理了速度與功耗之間的矛盾，所以自從1964年德克薩斯儀器公司投產(chǎn)以來(lái)，已得到了廣泛的認(rèn)可，并成為最流行的集成電路系列。除了標(biāo)準(zhǔn)的TTL系列之外，整個(gè)系列還包括低功耗TTL、高速TTL、高速肖特基TTL（S-TTL）、低功耗肖特基TTL（LS-TTL）、改進(jìn)的肖特基TTL（AS-TTL），和改進(jìn)的低功耗肖特基TTL（ALS-TTL）。全部TTL系列采用相同的基本電路結(jié)構(gòu)，因此，它們之間是兼容的。每個(gè)子系列均體現(xiàn)了速度與功耗之間的綜合平衡。由于速度與功耗的乘積近似為一個(gè)常數(shù)，因此為了提高速度必須增加功耗，反之亦然。這是因?yàn)橐_(dá)到較高的速度和較低的傳輸延遲，必須降低電路的電阻值。而電阻值的降低，意味著功耗的增加。只有改善速度－功耗曲線才能進(jìn)一步提高性能，這就要求改進(jìn)電路的設(shè)計(jì)。采用肖特基箝位二極管，基本上阻止了電路中晶體三極管進(jìn)入飽和狀態(tài)，可降低晶體管的存貯時(shí)間。這樣，雖提高了速度，卻沒(méi)有增加功耗，因此，肖特基系列具有更吸引人的性能。TTL系列的工作電壓為：+4.75VDC~5.25VDC。2)CMOS工藝互補(bǔ)對(duì)稱金屬氧化物半導(dǎo)體邏輯（CMOS邏輯）很受設(shè)計(jì)人員的歡迎，這是因?yàn)樗墓牡?，且能在寬的電源電壓范圍?nèi)可靠地工作。一個(gè)CMOS器件是由兩種金屬－氧化物半導(dǎo)體（MOS）門制成的。一個(gè)是N溝道門，另一個(gè)是P溝道門。兩個(gè)門的連接方法給出了該器件的命名（互補(bǔ)－對(duì)稱金屬－氧化物半導(dǎo)體）。CMOS門無(wú)論在1狀態(tài)或在0狀態(tài)，均沒(méi)有電流通過(guò)它，這是其獨(dú)特的性質(zhì)。因此，CMOS門只有在狀態(tài)轉(zhuǎn)換過(guò)程之中，電源才會(huì)消耗。可見，其功耗與門的轉(zhuǎn)換頻率成正比。CMOS系列為其特有的低功耗所付出的代價(jià)，是較低的工作速度。正像全部MOS集成電路一樣，早期的CMOS最高工作頻率為7MHz，即僅適合中低速應(yīng)用?，F(xiàn)在已有74HC高速CMOS系列，其工作速度與TTL系列相當(dāng)，因此目前使用范圍也十分廣闊。CMOS邏輯一般的工作電壓為：+3VDC~+12VDC。3)ECL工藝發(fā)射極耦合邏輯（ECL）以其高的工作速度為人們所熟知。ECL屬于非飽和型數(shù)字邏輯，從而消除了晶體管飽和時(shí)間，即消除了限制速度的主要障礙。因此，在三種邏輯系列中，ECL功耗最高，應(yīng)用最少。ECL利用一對(duì)輸入晶體管：一個(gè)在導(dǎo)電狀態(tài)，另一個(gè)在截止?fàn)顟B(tài)。由公共發(fā)射極電阻止施加的信號(hào)完成導(dǎo)電狀態(tài)的轉(zhuǎn)換。發(fā)射極耦合邏輯正由此而得名。MECLI是由摩托羅拉公司于1962年投產(chǎn)的第一種單片數(shù)字集成電路，那時(shí)認(rèn)為MECLI是超過(guò)當(dāng)時(shí)工藝水平的，沒(méi)有另外的邏輯形式能達(dá)到MECLI的性能。因此，一些高性能系統(tǒng)均采用MECLI邏輯系列。二十年之后，肖特基TTL工藝已縮短了性能的差距。摩托羅拉公司也在ECL邏輯系列中增加了MECLII，MECLII和MECL10000幾個(gè)品種。后來(lái)投產(chǎn)的系列，在性能上和使用方面均較先前的有所改進(jìn)。MECLII系列典型的傳輸延遲為1ns，觸發(fā)器的最高觸發(fā)頻率為500Mhz。ECL的工作電壓為VEE=-5.2V±0.010V。第四節(jié)軟件開發(fā)3.4.1常用CPU介紹目前部門項(xiàng)目中涉及到的CPU主要有51系列單片機(jī)、avr系列單片機(jī)、ARM7、ARM9、DSP等，具體型號(hào)有C8051F015、AT89S52、ATMEGA16、ATMEGA64、ATMEGA128、S3C2440、TMS320F2808等。具體開發(fā)環(huán)境會(huì)在第四章介紹。3.4.2編程規(guī)范為了硬件開發(fā)人員之間更好地進(jìn)行交流，提高代碼的可讀性，可維護(hù)性，特制訂本規(guī)范，作為程序編寫的指導(dǎo)文件。本規(guī)范只涉及到源碼書寫的格式，希望能有較統(tǒng)一的編程風(fēng)格。上位機(jī)相關(guān)操作系統(tǒng)下的程序編寫可參考C#、C++等軟件編程規(guī)范。范圍：本規(guī)范暫時(shí)適用于信息電子研究所硬件開發(fā)人員。內(nèi)容：1)模塊描述模塊是為了實(shí)現(xiàn)某一功能的函數(shù)的集合，文件名使用缺省的后綴，在每一模塊的開頭應(yīng)有如下的描述體：/**********************************************************************************PROJECTCODE：項(xiàng)目代號(hào)或名稱**CREATEDATE：創(chuàng)建日期**CREATEDBY：創(chuàng)建人**FUNCTION：模塊功能**MODIFYDATE：修改日期**DOCUMENT：參考文檔**OTHERS：程序員認(rèn)為應(yīng)做特別說(shuō)明的部分，如特別的編譯開關(guān)**********************************************************************************/不同的修改人應(yīng)在修改的地方加上適當(dāng)?shù)淖⑨?，包括修改人的姓名。另外，如有必要，要注明模塊的工作平臺(tái)，如單板OS、DOS、WINDOWS等。注明適用的編譯器和編譯模式。2)函數(shù)描述函數(shù)是組成模塊的單元，一般用來(lái)完成某一算法或控制等。在每一函數(shù)的開頭應(yīng)有如下的描述體：/**********************************************************************************FUNCTIONNAME：函數(shù)名稱**CREATEDATE：創(chuàng)建日期**CREATEDBY：創(chuàng)建人**FUNCTION：函數(shù)功能**MODIFYDATE：修改日期**INPUT：輸入?yún)?shù)類型(逐個(gè)說(shuō)明)**OUTPUT：輸出參數(shù)類型(逐個(gè)說(shuō)明)**RETURN：返回信息**********************************************************************************/其它程序員認(rèn)為應(yīng)有的描述也可添加。標(biāo)題可以只大寫第一個(gè)字母。例如：FunctionName。3)命名規(guī)則：A.函數(shù)：函數(shù)名應(yīng)能體現(xiàn)該函數(shù)完成的功能，關(guān)鍵部分應(yīng)采用完整的單詞，輔助部分若太長(zhǎng)可采用縮寫，縮寫應(yīng)符合英文的規(guī)范。每個(gè)單詞的第一個(gè)字母大寫。如：ShowPoints，CtrlDestBoard，SendResetMsg等。B.變量：變量的命名規(guī)則部分采用匈牙利命名規(guī)則(鼓勵(lì)完全使用匈牙利名規(guī)則)。變量的第一個(gè)或前兩個(gè)字母小寫，表示其數(shù)據(jù)類型，其后每個(gè)詞的第一個(gè)字母大寫。推薦的類型前綴如下：表3.1前綴前綴含義前綴含義a數(shù)組nshortintbBOOLnp短指針byBYTEp指針ccharlLONGcb字節(jié)記數(shù)lp長(zhǎng)指針cr顏色參考值s串cx,cy短型（x,y長(zhǎng)度的記數(shù)）sz以零結(jié)尾的串dwDWORDtm文本fn函數(shù)wWORDhHANDLEx,y短型（x或y的坐標(biāo)）iintg_全局變量m_類的數(shù)據(jù)成員ucunsignedchar除局部循環(huán)變量外，不鼓勵(lì)單個(gè)字母的變量名。對(duì)于常用的類型定義，盡量使用WORD、BOOL、LPWORD、VOID、FAR、NEAR等慣用寫法，避免使用char、long、void、far、near等小寫格式。不使用_UC、_UL等寫法。C.結(jié)構(gòu)：結(jié)構(gòu)的定義有兩個(gè)名稱，一個(gè)是該結(jié)構(gòu)的類型名，一個(gè)是變量名。按照C語(yǔ)言的語(yǔ)法，這兩個(gè)名稱都是可選的，但二者必有其一。我們要求寫類型名，類型名以tag做前綴。下面是一個(gè)例子：structtagVBXEVENT{HCTLhControl;HWNDhWindow;intnID;intnEventIndex;LPCSTRlpEventName;intnNumParams;LPVOIDlpParamList;}veMyEvent;tagVBXEVENTveMyEvent[MAXEVENTTYPE],*lpVBXEvent;對(duì)于程序中常用的結(jié)構(gòu)，希望能使用typedef定義，格式如下：typedefstructtagMYSTRUCT{structmembers}TMYSTRUCT,*PTMYSTRUCT,FAR*LPTMYSTRUCT;struct后的類型名有tag前綴，自定義的結(jié)構(gòu)名稱一律用大寫字母，前面可以加一大寫的T。而結(jié)構(gòu)類型變量定義則可以寫為：TMYSTRUCTvariablename;并可在定義MYSTRUCT_S同時(shí)根據(jù)需要，定義其指針，遠(yuǎn)指針和尺寸常量：TypedeftagMYSTRUCT{structmembers……}TMYSTRUCT,*PTMYSTRUCT,FAR*LPTMYSTRUCT;#defineMYSTRUCTSIZEsizeof(TMYSTRUCT);結(jié)構(gòu)變量的命名，建議采用如下方式：從結(jié)構(gòu)名中，取出二至三個(gè)詞的首字母作為代表此結(jié)構(gòu)的縮寫，小寫作為變量前綴。例如：（取自MicrosoftWindows示例）structOPENFILENAMEo