摘要:
嵌入式硬件设计是一个系统的工作,对于工程师来说,了解其中的流程及一般方法对开展工作有一定的意义。今天我们来简单聊一聊硬件设计中的一般流程。
需求分析,与客户端开展需求分析并确定最终需求,确立产品技术方案、系统框图等指导性文件,其中尤其要注意以下两点:
第一,产品方案设计反映用户真实需求并具备一定的市场前瞻性,同系列产品具备继承性及可扩展性,考虑与其他系列产品的部分兼容性;
第二,产品技术方案,方案好坏对一个产品的成败至关重要,前期多花一些时间考虑产品技术方案,省掉后期更多时间解决产品bug,比如通讯方式选择,用CAN还是485等等。
硬件原理图设计,关键元器件选型、供应商技术沟通。电路注意考虑降额设计,原理图设计文档输出、原理图输出评审、软硬件接口文档输出。关键元器件指的是MCU及一二级电源的选择,国产还是外国品牌,是否是量产稳定产品,交期是否满足,是否为常见通用物料,市面上有无其他家pin to pin的替代料,原理图评审需要对电路逐一过,新电路部分需要重点关注,提前做好原理性仿真,有条件搭建电路做下验证。软硬件接口文档一般在原理图定型之后即可输出给驱动工程师,因为后期原理图Layout,打样,贴片这段时间驱动工程师可以做相关的工作,不耽搁项目时间,基本样板回来驱动基本完成。
PCB设计及系统堆叠,原理图定型之后,我们会输出到PCBPCB Layout工程师,去做预布局,这个过程一般需要反复反复反复,不断取舍,自己不断妥协,优化出一个合理的布局,预布局完成后输出3D模型给结构工程师,查看是否有干涉,调整后确定系统堆叠方案。PCB设计中需要注意一下几点:
第一,关注布局,布局走顺,后续工作很好做,布局需要PCB Layout工程师对电路有较深的理解;
第二,电源布局走线,很多产品问题都是电源问题,重点关注,原理图设计,PCB布局走线设计要考虑安规设计,需要做哪些认证;
第三,关键信号,时钟、高速、差分、模拟、复位等敏感信号的处理,做好信号间的隔离;
样机制作,打板完成之后,贴片制作样机,这个过程一般需要硬件工程师去跟,包括BOM的输出,贴片文件的整理(PCB工程师),工厂贴片过程中问题的沟通及首件的确认等。
样机调试,初步调试一般分为下面几个步骤,
第一,样机回来之后先进行PCBA外观检查,是否有焊接不良、焊接短路、极性器件焊反、器件漏焊、明显的焊接错误等问题;
第二,上电之前用万用表测量电源输出是否有短路现象,一般我们检测各个电源对地的短路情况;
第三,系统电压的测量,先用万用表测量各个电压是否在设计的范围之内,如系统5V,系统3.3V,系统2.8V,系统1.2V等等,然后用示波器进行各级电源的上下电测试确保电源无明显台阶、回沟,过冲等问题;
第四,晶振测试,查看系统晶振是否上电起振,如24MHz,32.768KHz;
第五,复位电路测试,有硬件看门狗的电路需要测试喂狗状态下WDG_WDI和RESET信号波形和设备工作状态,以及停止喂狗时WDG_WDI和RESET信号是否符合规格书中的时序规范;
第六,点灯测试(测试系统是否正常运行,也可以用串口输出其工作状态)
第七,具体的硬件调试条目要根据具体项目来,硬件调试中可能遇到很多其他问题,如电源上下电异常、4G ping网,屏幕花屏,扬声器破音,SD卡通讯异常等等
样机调试,初步调试一般分为下面几个步骤,
第一,样机回来之后先进行PCBA外观检查,是否有焊接不良、焊接短路、极性器件焊反、器件漏焊、明显的焊接错误等问题;
第二,上电之前用万用表测量电源输出是否有短路现象,一般我们检测各个电源对地的短路情况;
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