KA_IX

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工程师设计一个硬件方案包括哪些?

2020-6-1 17:25:07 显示全部楼层
一、什么是硬件?
硬件是物理层面的,能看得到摸得着的东西,它是一种物质载体,物质基础。广义来说人类都是生活在物质基础之上,可以把所有能看到的东西都统称为硬件。当然狭义来说,一般我们所说的软件和硬件指的是电子领域的。
其实对于非电子领域的人,很难想明白计算机是怎么工作的,硬件是怎样工作的,软件是怎样工作的,即使你知道都是0和1,但你没做过相关工作,你发现不了其中的神奇之处。其实你只要知道,软件驱动硬件工作,驱动的激励是什么?是电讯号!硬件接收到的这个电讯号分为0和1,硬件的响应速度非常快。
二、什么是硬件设计?
一般来说硬件设计指的是电路设计,这样说是没问题的,因为你所有的工作都是围绕电路设计,最终的目标也是产出一个优秀的电路,能够满足各种要求,经历各种考验。但实际上我们要求的是产品,而不是单板。
硬件设计就是根据产品经理的需求PRS,在COGS的要求下,利用目前业界成熟的芯片方案或者技术,在规定时间内完成符合:
(1)PRS功能(Function)
(2)性能(perrformance)
(3)电源设计(power Supply)
(4)功耗(power Consumption)
(5)散热(Thermal/Cooling)
(6)噪音(Noise)
(7)信号完整性(Signal Integrity),
(8)电磁辐射(EMC/EMI)
(9)安规(Safet)
(10)器件采购(Component Sourcing)
(11)可靠性(Reliability)
(12)可测试性(DFT: design for test)
(13)可生产性(DFM:design for manufacture)
等上述要求的硬件产品(注意:是产品不是开发板)。可以看到,一个成功的硬件设计,主要功能的实现只是所有环节中的一小部分。刚开始工作的时候,觉得板子电路设计完就完成了50%工作,PCB回板主要功能都能实现了,那就完成了80%的工作。实际上不是的,PCB回板主要功能都实现了,连30%工作都没有。所以不管是时间上,还是阶段上,产品的硬件设计时一个漫长过程。
而且你在一个公司做产品硬件设计,一般情况下都是参考成熟的方案,主芯片CPU主要功能的实现最终还是依靠芯片厂商提供的套片方案,一般来说为了降低风险,主要是参考套片方案的参考设计完成,芯片厂商也会提供包括器件封装,参考设计,仿真模型,PCB参考等等全部资料,在芯片功能越来越复杂的今天,一个片子动不动就几百上千个PIN,对于一个新项目来说,是没有时间一页页去吃透每个PIN,每个输入输出的具体功能,电气参数的,尤其是对于高速设计,比如DDR3接口,XAUI接口等等。一般来说芯片厂商提供的参考设计就是他们经过开发,验证,测试的最佳方案了,很多情况就是你必须按照参考设计来做,否则硬件可能就有问题,一般来说就是信号完整性问题或者EMC问题。"
三、什么是硬件电路设计?
顾名思义,硬件电路设计就是设计电路的,能够熟练使用cadence绘制电路与查看PCB。硬件设计中的电路设计是HWE最重要的职责。电路设计考验的是HWE的设计基本功,即对一些硬件器件的理解以及灵活应用,比如:
①CPU;
②电阻,电容,电感;
③二极管,三极管;
④保护器件,接口器件;
⑤逻辑芯片,逻辑功能;
⑥小芯片;
⑦电源。
设计时需要考虑前面说到的13条内容,目前大公司的各种流程保证了设计时各部门的联动,还是很好的。
每个公司都会有自己的硬件电路设计规范,这个需要自己好好去看一下,并用在实践中。硬件电路设计主要针对电路设计,里面涉及的东西比较多,对电路模块的设计后面会有单独的章节讨论。硬件电路设计需要足够的经验与理论知识。
四、硬件设计开发流程
硬件部门开发流程指定后,需要硬件部门人员严格按照开发流程完成开发工作。 硬件部开发流程主要分为如下几个步骤:
(1)市场调研
对即将进行的项目,需要进行市场调研。
(2)立项
市场调研完成后后,首先需要进行立项工作。
(3)硬件总体设计
项目立项后,需要进行硬件总体设计。
(4)核心器件的实验及分模块的详细设计
总体设计完成后,需要对核心器件进行实验并且开始进行分模块的设计方案。
(5)电路、程序及外壳设计
核心器件的实验及分模块的详细设计完成后,进行电路、程序及外壳设计。电路、程序及外壳设计按照项目设。
(6)系统联调
每个分块部分调试完成后,即可进行系统联调。
(7)内部审核、项目验收
系统联调完成后,项目即可进行内部审核、项目验收。

来源:网络


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