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成都嵌入式培训:嵌入式硬件开发流程

发布者: 成都达内     浏览次数:     发布时间:2017-04-18 17:29:05

从需求分析到总体设计,到产品完成,嵌入式硬件产品和电子产品一样,是有一整套流程需要遵守的。...

  从需求分析到总体设计,到产品完成,嵌入式硬件产品和电子产品一样,是有一整套流程需要遵守的。

  嵌入式产品的硬件形态各异,CPU 从简单的4 位/8 位单片机到32 位的ARM处理器,以及其他专用IC。另外,依据产品的不同需求,外围电路也各不相同。每一次硬件开发过程,都需要依据实际的需求,考虑多方面的因素,选择最合适的方案来。

  嵌入式硬件开发流程1:硬件产品需求

  和普通的嵌入式产品需求一样。阶段1:产品需求。

  嵌入式硬件开发流程2:硬件总体设计方案

  一个硬件开发项目,它的需求可能来自很多方面,比如市场产品的需要或性能提升的要求等,因此,作为一个硬件设计人员,我们需要主动去了解各个方面的需求并分析,根据系统所要完成的功能,选择最合适的硬件方案。

  在这一阶段,我们需要分析整个系统设计的可行性,包括方案中主要器件的可采购性,产品开发投入,项目开发周期预计,开发风险评估等,并针对开发过程中可能遇到的问题,提前选择应对方案,保证硬件的顺利完成。

  嵌入式硬件开发流程3:硬件电路原理图设计

  在系统方案确定后,我们即可以开展相关的设计工作,原理设计主要包括系统总体设计和详细设计,最终产生详细的设计文档和硬件原理图。

  原理设计和PCB

  设计是设计人员最主要的两个工作之一,在原理设计过程中,我们需要规划硬件内部资源,如系统存储空间,以及各个外围电路模块的实现。另外,对系统主要的外围电路,如电源、复位等也需要仔细的考虑,在一些高速设计或特殊应用场合,还需要考虑EMC/EMI等。

  电源是保证硬件系统正常工作的基础,设计中要详细的分析:系统能够提供的电源输入;单板需要产生的电源输出;各个电源需要提供的电流大小;电源电路效率;各个电源能够允许的波动范围;整个电源系统需要的上电顺序等等。

  为了系统稳定可靠的工作,复位电路的设计也非常重要,如何保证系统不会在外界干扰的情况下异常复位,如何保证在系统运行异常的时候能够及时复位,以及如何合理的复位,才能保证系统完整的复位后,这些也都是我们在原理设计的时候需要考虑的。

  同样的,时钟电路的设计也是非常重要的一个方面,一个不好的时钟电路设计,可能会引起通信产品的数据丢包,产生大的EMI,甚至导致系统不稳定。

  原理图设计中要有“拿来主义”!现在的芯片厂家一般都可以提供参考设计的原理图,所以要尽量的借助这些资源,在充分理解参考设计的基础上,做一些自己的发挥。

  嵌入式硬件开发流程4:PCB图设计

  PCB 设计阶段,即是将原理图设计转化为实际的可加工的PCB 线路板,目前主流的PCB设计软件有PADS、Candence 和Protel 几种。

  PCB 设计,尤其是高速PCB,需要考虑EMC/EMI,阻抗控制,信号质量等,对PCB设计人员的要求比较高。为了验证设计的PCB 是否符合要求,有的还需要进行PCB 仿真。并依据仿真结果调整PCB的布局布线,完成整个的设计。

  嵌入式硬件开发流程5:PCB加工文件制作与PCB打样

  PCB 绘制完成以后,在这一阶段,我们需要生成加工厂可识别的加工文件,即常说的光绘文件,将其交给加工厂打样PCB空板。一般1~4 层板可以在一周内完成打样。

  嵌入式硬件开发流程6:硬件产品的焊接与调试

  在拿到加工厂打样会的 PCB 空板以后,接下来我们,需要检查PCB空板是否和我们设计预期一样,是否存在明显的短路或断痕,检查通过后,则需要将前期采购的元器件和PCB 空板交由生产厂家进行焊接(如果PCB电路不复杂,为了加快速度,也可以直接手工焊接元器件)。

  当PCB 已经焊接完成后,在调试PCB之前,一定要先认真检查是否有可见的短路和管脚搭锡等故障,检查是否有元器件型号放置错误,第一脚放置错误,漏装配等问题,然后用万用表测量各个电源到地的电阻,以检查是否有短路,这样可以避免贸然上电后损坏单板。调试的过程中要有平和的心态,遇见问题是非常正常的,要做的就是多做比较和分析,逐步的排除可能的原因,直致最终调试成功。

  在硬件调试过程中,需要经常使用到的调试工具有万用表和示波器,逻辑分析仪等,用于测试和观察板内信号电压和信号质量,信号时序是否满足要求。

  嵌入式硬件开发流程7:硬件产品测试

  当硬件产品调试通过以后,我们需要对照产品产品的需求说明,一项一项进行测试,确认是否符合预期的要求,如果达不到要求,则需要对硬件产品进行调试和修改,直到符合产品需求文明(一般都以需求说明文档作为评判的一句,当然明显的需求说明错误除外)。

  嵌入式硬件开发流程8:硬件产品

  我们最终开发的硬件成功。一个完整的,完成符合产品需求的硬件产品还不能说明一个成功的产品开发过程,我们还需要按照预定计划,准时高质量的完成,才是一个成功的产品开发过程。


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(责任编辑:成都达内)
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