移動3G嵌入式硬件開發(fā)的基本過程:
1、明確硬件總體需求情況,如CPU處理能力、存儲容量及速度、I/O端口的分配、接口要求、電平要求、特殊電路要求等等。
2、根據(jù)需求分析制定硬件總體方案,尋求關(guān)鍵器件及相關(guān)技術(shù)資料、技術(shù)途徑和技術(shù)支持,充分考慮技術(shù)可行性、可靠性和成本控制,并對開發(fā)調(diào)試工具提出明確要求。關(guān)鍵器件可試著去索取樣品。
3、總體方案確定后,做硬件和軟件的詳細設(shè)計,包括繪制硬件原理圖、軟件功能框圖、PCB設(shè)計、同時完成開發(fā)元器件清單。
4、做好PCB板后,對原理設(shè)計中的各個功能單元進行焊接調(diào)試,必要時修改原理圖并作記錄。
5、軟硬件系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。一般情況下,經(jīng)過調(diào)試后原理及PCB設(shè)計上有所調(diào)整,需要二次投板。
6、可靠性測試、穩(wěn)定性測試,通過驗收,項目完成!
移動3G嵌入式硬件工程師應(yīng)具備的基本技能:
(1)由需求分析至總體方案、詳細設(shè)計的規(guī)劃創(chuàng)造能力;
(2)熟練運用設(shè)計工具,設(shè)計原理圖、PCB板的能力;
(3)熟練運用單片機、ARM、DSP、PLD、FPGA等進行軟硬件開發(fā)調(diào)試的能力;
(4)熟練運用仿真工具、示波器、信號發(fā)生器、邏輯分析儀等調(diào)測硬件的能力;
(5)掌握常用的標準電路的設(shè)計能力,如復(fù)位電路、常用濾波器電路、功放電路、高速信號傳輸線的匹配電路等;
(6)故障定位、解決問題的能力;
(7)設(shè)計文檔的組織編寫技能。
移動3G嵌入式 硬件設(shè)計工程流程
1. 需求分析及準備工作
a) 文檔先行,項目一開始,就建立一個文檔,命名類似 090104MyPrj 日志 _xm.doc ,日期放在前面,可以很容易按文件產(chǎn)生的先后順序進行排列,便于查找; MyPrj 為項目名稱,可以寫的更詳細一些; xm 為自己的姓名,在團隊設(shè)計中很有用。可以將與本項目相關(guān)的任何內(nèi)容按日期記錄在本文檔中,必要的時候?qū)⒉糠謱n}內(nèi)容分離出來形成相應(yīng)的文檔;
b) 需求分析,劃分功能塊;
c) 為每個功能塊選擇實現(xiàn)電路,盡量選擇成本低、元件容易購買、可靠性高的成熟電路;
d) 對自己不熟悉的電路進行仿真,并搭面包板進行調(diào)試;
e) 調(diào)試時要預(yù)先制定書面方案,按照預(yù)定方案進行調(diào)試;如果需要對方案進行更改,也要落實到書面,然后再按照更改后的方案進行調(diào)試;對試驗過程和結(jié)果進行詳細的記錄。這樣做的好處,一是在試驗過程中不會漫無目的,也不會重復(fù)無用的試驗,所有試驗都是在思考分析的基礎(chǔ)上進行的最有效的試驗;二是書面記錄的試驗過程和結(jié)果可以作為強烈的客觀依據(jù),任何時候說給任何人都可以作為參考。我們也許有過這樣的經(jīng)驗:對一個試驗結(jié)果的描述使用“可能”、“也許”等字眼,原因是我們已經(jīng)記不清試驗的過程和結(jié)果了;
f) 單純硬件電路仿真一般使用 multisim ;需要用到 cpu 的可以用 protues ;
g) 用面包板搭建電路時,注意走線規(guī)范、清晰,搭完電路要仔細檢查,確認無誤后再開始調(diào)試;有條件的話,電源用紅線,地線用黑色,輸入、輸出和中間連線分別使用不同的顏色;如果需要改變輸入信號,則輸入信號需要布置在容易操作的地方;
h) 然后就可以開始畫原理圖了;
2. 畫原理圖
a) 文檔先行。按功能塊確認各部分的電路,選用的元件,為什么選擇這種元件,注意事項,參考電路,信號流經(jīng)的通路等,這些都寫清楚了,再開始畫原理圖。畫圖的過程中,如果有什么需要修改的,在這里寫清楚了,再開始修改;
b) 如果有 cpu ,需要先分配好 cpu 的管腳,再開始畫原理圖,分配的管腳也要有書面記錄,說明分配的位置、功能、分配原則和這樣分配的原因(如 c8051f 的中斷引腳只能放到 P0 口)等;
c) 在原理圖上畫出各功能塊的原理圖,不同部分之間使用網(wǎng)絡(luò)標號進行連接,這樣做的好處:容易劃分各功能塊,方便查看,便于移植。
d) 原理圖上使用虛線對不同功能塊進行分隔,并進行必要的注釋,如功能、注意事項、跳線的默認設(shè)置等;
e) 畫完原理圖后要注意檢查,確保沒有任何錯誤。常見的錯誤有: VCC 寫成 VDD ; +5V 寫成 5V ; gnd 和 GND 同時出現(xiàn);網(wǎng)絡(luò)標號沒有與相應(yīng)的導(dǎo)線連接到一起;不同地雖然使用不同的形狀,但網(wǎng)絡(luò)標號一樣,實際上不會起到隔離作用。為了避免出現(xiàn)這些錯誤,可以使用一些簡單的方法,如:放置一個網(wǎng)絡(luò)標號時,如果已經(jīng)有了這個網(wǎng)絡(luò)標號,就不要再重新輸入了,而是直接從已有的標號中選擇;對于電源、地等,可以復(fù)制現(xiàn)有的網(wǎng)絡(luò)標號而不是重新設(shè)置一個;
f) 關(guān)于元件的順序號( designator ):如果有 30 個電容,其中 2 個為 15pF , 15 個為 0.1uF , 5 個為 1uF ,其余為 10uF ,可以將 15pF 命名為 CA? , 0.1uF 命名為 CB? , 1uF 命名為 CC? , 10uF 命名為 CD? ,焊接時很容易找到對應(yīng)值的電容。對于結(jié)構(gòu)類似的接插件,也可以命名為 JUSB 、 JCAN 、 JPW 等,而不是 J1 、 J2 、 J3 等;
g) 原理圖檢查無誤后,開始為每個元器件確定封裝。確定封裝時,首先得買到需要封裝的元器件,如果買不到,就需要調(diào)整封裝。
3. 畫 PCB 圖
a) 將原理圖中的元器件封裝導(dǎo)入到 PCB 中,檢查設(shè)計的 PCB 大小是否可以足夠放下所有的元器件并進行布線,如果有困難,最好重新設(shè)計 PCB 形狀或大小;
b) 簡單排列一下元器件,不要互相重疊,并且可以用一張紙打印出來。打印吧,檢查每個元器件的封裝是否和實際器件相符;檢查 PCB 形狀或大小是否跟你設(shè)計的盒體相適應(yīng);
c) 有的元器件封裝,貼片和直插的管腳數(shù)目相同,但管腳定義不一樣,需要仔細確認;同樣的封裝有的寬窄不一樣,需要確認;有的貼片封裝引腳伸出太短,焊接完后無法檢查焊接質(zhì)量,所以事先要將引腳外擴一些;焊盤大小也需要檢查;
d) 開始布局:需要打孔的位置先放上焊盤,定好位置,然后鎖止,打孔焊盤我一般從模板中抄襲,比如 PC104 模板;如果是插槽式的,就在內(nèi)部再畫一個 KeepoutLayer 層的內(nèi)框來放置元器件,以避免元器件的放置位置干涉安裝;
e) 先放置需要機械定位的元器件,如電源插頭、 USB 接口、指示燈等;
f) 將每個功能塊的元器件放到一塊,然后根據(jù)連線方便的原理進行布局;
g) 在 pcb 板上布置各功能塊的位置,進行細節(jié)調(diào)整,如相鄰的電阻位置對齊;
h) 將網(wǎng)絡(luò)標號進行分類,主要依據(jù)是布線的寬度;
i) 根據(jù)上面制定的 NetClass 制定布線規(guī)范;
j) 手動布置關(guān)鍵部分,如:晶振;去耦電容;同一芯片內(nèi)的星形接地;等等;
k) 不希望走線的部分可以在 KeepoutLayer 層畫一個多邊形,待其他部分走線完畢后,將這個多邊形刪除;
l) 自動布線時,好多時候會布不通,這時最簡單的辦法是調(diào)整布局,將元器件布置在容易布線的位置,而不是首先考慮美觀。像武術(shù)一樣,先實用,再美觀,可以稱之為功夫,如果倒置,就是花架子了。當然,在滿足功能和容易布線的前提下,板子布置的美觀一些是完全必要的;
m) 自動布線完成后,使用 DRC 檢查,沒有錯誤之后,逐個網(wǎng)絡(luò)檢查布線,調(diào)整影響功能和美觀的布線;
n) 檢查完成后,修改元器件標號的位置,便于查看;元器件標號的字體一般設(shè)置為線寬 1mil ,字高 40mil ;
o) 在測試口上標注標號,如 40 腳測試點,在旁邊間隔標注 P00 、 P04 、 P10 、 P14 等,主要是便于調(diào)試時查找管腳,否則每次都得從頭數(shù)起,既麻煩又容易出錯;
p) 一般在下部標上“ XmPrj090104 ”字樣,這樣在同一功能的電路板進行修改時,很容易定位到是哪一個版本;
q) 雙面板的話,在頂層和底層要進行覆銅,并連接到地線,(可能)可以提高抗干擾能力;
r) 可以送出制板了;
s) 完成之后,一件重要的工作是將制板的 PCB 文件和原理圖文件進行備份,并清楚的注釋為某年月日的制板文件,便于調(diào)試時查看。這個文件就是以后修改的基線,所有的修改都需要在副本中進行,這兩個文件就不要再動了,當然,設(shè)置為“只讀”屬性是一個好辦法。
目前為Windows CE平臺開發(fā)流程!
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