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智能手机应该体现了现代精密制造业以及电子芯片行业的最高技术成果。前几年有过手机以及平板的研发经验，手机设计水很深且自身研究不够深入，但可作为抛砖引入之文。并且，也拆解过苹果的很多手机以及ipad，手机拆机文档极多，本文试着从拆机的技术层面结合原理图布局等方面来认识这个工艺品，从另一个视角试图给大家一些硬件设计上启发。 本文主要以比较新的iphone6以及iphone6s为例，因为参考资料较多，原理图能找到的则比较旧，主要是iphone4s，以及iphone5，但是并不影响学习。 下图则是iphone6正面的元件分布图，可以清楚看到主要的器件以及功能介绍，正面包括常见的CPU以及SIM卡座，基带CPU，摄像头，功放芯片以及常用的接口等模块。 对应点位图，比较小，大家将就看一下，基本可以看出整体排布相当紧凑。 对比原理图，不得不说苹果的原理图还是非常详细清晰直观的。除了我们设计必备的page title每页单元模块的描述以及strapping信息，电源信号的加粗都有标出来，方便调试以及协同设计。另外，整个设计文档思路特别清晰，文档中列出了可以替代的物料，bom variant也做得特别详细。所以，这份图纸多达51页之多。 1. 电源信号加粗，方便layout工程师 2. Page title功能模块介绍信息。 3. 可替代物料信息。 4. 存储器配置信息清晰详细 5. 原理图细节也比较到位，整体设计也非常美观，图标对齐，参差感分明。看过很多客户的原理图，经常感觉特别难受，毫无美感可言。 6. 器件信息标注非常齐全，甚至电容的的温度系数信息以及材料都有标注 7. 对应pcb板芯片型号以及供应商解析。 红色：A8处理器，编号APL1011 橙色：高通MDM9625M基带芯片，全网通就靠它了 黄色：Skyworks的77802-23 Low Band LTE PAD 绿色：Avago的A8020 KA1428 JR159（High Band PAD） 蓝色：Avago A8010 KA1422 JNO27 粉色：TriQuint TQF6410 1425 KORE ATO315 Apple A7 APL0698 SoC 高通的 Qualcomm MDM9615M LTE 模块 高通的 Qualcomm WTR1605L LTE/HSPA+/CDMA2K/TDSCDMA/EDGE/GPS 接收器 （2017年7月启芯博客编写）

  本规范主要是对设计流程、端口名称、组织结构、文档编排进行约定。本约定作用仅仅是为了使后期代码设计和文档编写更加规范有序，方便自己和读者阅读，与公司的设计规范还差着十万八千里，因此，望大家万不可以小梅哥的规范作为标准。当然，小梅哥在规范约定时，也会尽量参考华为 verilog 规范和至芯科技的文档编写规范力争做到简洁通俗。   规范约定之设计文档基本结构 为了将设计能够清晰明了的介绍给大家，让大家一看就懂，文档编写时会详细包含以下内容： 一、              实验目的 二、              实验原理 三、              硬件设计 四、              架构设计 五、              代码组织方式 六、              关键代码解读 七、              测试平台设计 八、              仿真分析 九、              下板验证   现分别对以上标题的内容进行介绍 实验目的：主要提出实验的要求以及需要达到的目的 实验原理：主要对该实验涉及到的软硬件电路、协议、基本思路进行分析和介绍 硬件设计：主要分析实现该实验的硬件电路设计，因为目前小梅哥暂时没钱做开发板，因此只能是在其他厂家的开发板硬件平台上进行分析讲解 架构组织：主要进行实验的模块构建和架构解读，包括端口意义，内部信号意义等。 代码组织方式：主要进行代码设计方案的介绍，常用的有状态机、线性序列机，不同的实验根据具体情况适合采用不同的方案。如果采用状态机进行设计，则会进行状态转移图的设计，如果采用线性序列机的方式，也会设计相应的线性序列表。 关键代码解读：主要针对设计中关键的代码进行分析解读 测试平台设计：系统的 testbench 编写，如果是多模块结构，则会对所有模块分别编写 testbench 仿真分析：对仿真结果进行分析，功能仿真必做，时序仿真选做，具体按照实验内容而定 下板验证：目前小梅哥没有自己的开发板，没办法进行统一的下板验证，但我会就着手边的各式各类的开发板上有的硬件资源，自行下板验证，以保证代码的正确性。   规范约定之代码端口命名 设计中会设计到很多端口，不同的端口含义各不一样，有内部信号，输入输出端口，标志信号，测试信号。 现分别对端口名做如下约定： 1、 端口信号首字母大写； 2、 全局时钟信号名为 Clk ； 3、 全局复位信号名为 Global_Rst ； 4、 其它的暂时没有考虑的太多，具体会在每个实验对应的文档中给出。   规范约定之状态机风格设计 在学习 Verilog 的时候，经常有人问是三段式状态机好还是一段式状态机好，个人觉得，实际使用哪种方式并没有一个严格的限定，有的设计，采用一段式状态机设计简洁，阅读方便，而三段式状态机则会较为繁琐；另外又有一些设计，需要用三段式状态机才能很好的组织结构。甚至有的设计，需要状态机和线性序列机联合使用，方能达到好的效果，因此，小梅哥不想给机子带上一个标准的框子，对应不同的设计，我会根据实际情况选择不同的编码方式。   可能考虑的不是很细致，本文档会在实际代码和文档的设计中不断的丰富和完善。   今天白天到处跑，忙了一整天，因此耽误了进度。这也正是我所害怕的，我害怕总结学习的过程被琐事扰乱，因此，小梅哥需要大家的监督和鼓励，希望我们共同关注，共同学习，争取将本套学习总结做好做精。如果哪一天我没有更新，请大家给我失望的表情。

开关电源PCB设计规范     在任何开关电源设计中，PCB板的物理设计都是最后一个环节，如果设计方法不当，PCB可能会辐射过多的电磁干扰，造成电源工作不稳定，以下针对各个步骤中所需注意的事项进行分析： 一、 从原理图到PCB的设计流程 建立元件参数－输入原理网表-设计参数设置-手工布局-手工布线-验证设计－复查-CAM输出。   二、 参数设置相邻导线间距必须能满足电气安全要求，而且为了便于操作和生产，间距也应尽量宽些。最小间距至少要能适合承受的电压，在布线密度较低时，信号线的间距可适当地加大，对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距，一般情况下将走线间距设为8mil。焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm，这样可以避免加工时导致焊盘缺损。当与焊盘连接的走线较细时，要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状，这样的好处是焊盘不容易起皮，而是走线与焊盘不易断开。   三、 元器件布局实践证明，即使电路原理图设计正确，印制电路板设计不当，也会对电子设备的可靠性产生不利影响。例如，如果印制板两条细平行线靠得很近，则会形成信号波形的延迟，在传输线的终端形成反射噪声；由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品的性能下降，因此，在设计印制电路板的时候，应注意采用正确的方法。每一个开关电源都有四个电流回路：  (1). 电源开关交流回路  (2). 输出整流交流回路  (3). 输入信号源电流回路  (4). 输出负载电流回路输入回路通过一个近似直流的电流对输入电容充电，滤波电容主要起到一个宽带储能作用；类似地，输出滤波电容也用来储存来自输出整流器的高频能量，同时消除输出负载回路的直流能量。所以，输入和输出滤波电容的接线端十分重要，输入及输出电流回路应分别只从滤波电容的接线端连接到电源；如果在输入/输出回路和电源开关/整流回路之间的连接无法与电容的接线端直接相连，交流能量将由输入或输出滤波电容并辐射到环境中去。     电源开关交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形电流，这些电流中谐波成分很高，其频率远大于开关基频，峰值幅度可高达持续输入/输出直流电流幅度的5倍，过渡时间通常约为50ns。这两个回路最容易产生电磁干扰，因此必须在电源中其它印制线布线之前先布好这些交流回路，每个回路的三种主要的元件滤波电容、电源开关或整流器、电感或变压器应彼此相邻地进行放置，调整元件位置使它们之间的电流路径尽可能短。建立开关电源布局的最好方法与其电气设计相似，最佳设计流程如下：  • 放置变压器  • 设计电源开关电流回路  • 设计输出整流器电流回路  • 连接到交流电源电路的控制电路  • 设计输入电流源回路和输入滤波器     设计输出负载回路和输出滤波器根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局时，要符合以下原则：  (1) 首先要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；过小则散热不好，且邻近线条易受干扰。电路板的最佳形状矩形，长宽比为3：2或4：3，位于电路板边缘的元器件，离电路板边缘一般不小于2mm。  (2) 放置器件时要考虑以后的焊接，不要太密集.  (3) 以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。元器件应均匀、 整齐、紧凑地排列在PCB上，尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接, 去耦电容尽量靠近器件的VCC  (4) 在高频下工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样，不但美观，而且装焊容易，易于批量生产。  (5) 按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。  (6) 布局的首要原则是保证布线的布通率，移动器件时注意飞线的连接，把有连线关系的器件放在一起。  (7) 尽可能地减小环路面积,以抑制开关电源的辐射干扰

开关电源的PCB设计规范 在任何开关电源设计中，PCB板的物理设计都是最后一个环节，如果设计方法不当， PCB 可能会辐射过多的电磁干扰，造成电源工作不稳定，以下针对各个步骤中所需注意的事项进行分析: 一、从原理图到PCB的设计流程 建立元件参数－输入原理网表-设计参数设置-手工布局-手工布线-验证设计－复查-CAM输出。 二、参数设置相邻导线间距必须能满足电气安全要求，而且为了便于操作和生产，间距也应尽量宽些。最小间距至少要能适合承受的电压，在布线密度较低时，信号线的间距可适当地加大，对高、低电平悬殊的信号线应尽可能地短且加大间距，一般情况下将走线间距设为8mil。 焊盘内孔边缘到印制板边的距离要大于1mm，这样可以避免加工时导致焊盘缺损。当与焊盘连接的走线较细时，要将焊盘与走线之间的连接设计成水滴状，这样的好处是焊盘不容易起皮，而是走线与焊盘不易断开。 三、元器件布局实践证明，即使电路原理图设计正确，印制电路板设计不当，也会对电子设备的可靠性产生不利影响。例如，如果印制板两条细平行线靠得很近，则会形成信号波形的延迟，在传输线的终端形成反射噪声；由于电源、地线的考虑不周到而引起的干扰，会使产品的性能下降，因此，在设计印制电路板的时候，应注意采用正确的方法。每一个开关电源都有四个电流回路： (1). 电源开关交流回路 (2). 输出整流交流回路 (3). 输入信号源电流回路 (4). 输出负载电流回路输入回路通过一个近似直流的电流对输入电容充电，滤波电容主要起到一个宽带储能作用；类似地，输出滤波电容也用来储存来自输出整流器的高频能量，同时消除输出负载回路的直流能量。所以，输入和输出滤波电容的接线端十分重要，输入及输出电流回路应分别只从滤波电容的接线端连接到电源；如果在输入/输出回路和电源开关/整流回路之间的连接无法与电容的接线端直接相连，交流能量将由输入或输出滤波电容并辐射到环境中去。电源开关交流回路和整流器的交流回路包含高幅梯形电流，这些电流中谐波成分很高，其频率远大于开关基频，峰值幅度可高达持续输入/输出直流电流幅度的5倍，过渡时间通常约为50ns。这两个回路最容易产生电磁干扰，因此必须在电源中其它印制线布线之前先布好这些交流回路，每个回路的三种主要的元件滤波电容、电源开关或整流器、电感或变压器应彼此相邻地进行放置，调整元件位置使它们之间的电流路径尽可能短。建立开关电源布局的最好方法与其电气设计相似，最佳设计流程如下： · 放置变压器 · 设计电源开关电流回路 · 设计输出整流器电流回路 · 连接到交流电源电路的控制电路 · 设计输入电流源回路和输入滤波器 设计输出负载回路和输出滤波器根据电路的功能单元，对电路的全部元器件进行布局时，要符合以下原则： (1) 首先要考虑PCB尺寸大小。PCB尺寸过大时，印制线条长，阻抗增加，抗噪声能力下降，成本也增加；过小则散热不好，且邻近线条易受干扰。电路板的最佳形状矩形，长宽比为3：2或4：3，位于电路板边缘的元器件，离电路板边缘一般不小于2mm。 (2) 放置器件时要考虑以后的焊接，不要太密集.　　 (3) 以每个功能电路的核心元件为中心，围绕它来进行布局。元器件应均匀、 整齐、紧凑地排列在PCB上，尽量减少和缩短各元器件之间的引线和连接， 去耦电容尽量靠近器件的VCC。　　 (4) 在高频下工作的电路，要考虑元器件之间的分布参数。一般电路应尽可能使元器件平行排列。这样，不但美观，而且装焊容易，易于批量生产。 (5) 按照电路的流程安排各个功能电路单元的位置，使布局便于信号流通，并使信号尽可能保持一致的方向。 (6) 布局的首要原则是保证布线的布通率，移动器件时注意飞线的连接，把有连线关系的器件放在一起。 (7) 尽可能地减小环路面积，以抑制开关电源的辐射干扰。 四、布线开关电源中包含有高频信号，PCB上任何印制线都可以起到天线的作用，印制线的长度和宽度会影响其阻抗和感抗，从而影响频率响应。即使是通过直流信号的印制线也会从邻近的印制线耦合到射频信号并造成电路问题(甚至再次辐射出干扰信号)。因此应将所有通过交流电流的印制线设计得尽可能短而宽，这意味着必须将所有连接到印制线和连接到其他电源线的元器件放置得很近。印制线的长度与其表现出的电感量和阻抗成正比，而宽度则与印制线的电感量和阻抗成反比。长度反映出印制线响应的波长，长度越长，印制线能发送和接收电磁波的频率越低，它就能辐射出更多的射频能量。根据印制线路板电流的大小，尽量加租电源线宽度，减少环路电阻。 同时、使电源线、地线的走向和电流的方向一致，这样有助于增强抗噪声能力。接地是开关电源四个电流回路的底层支路，作为电路的公共参考点起着很重要的作用，它是控制干扰的重要方法。因此，在布局中应仔细考虑接地线的放置，将各种接地混合会造成电源工作不稳定。在地线设计中应注意以下几点： 1. 正确选择单点接地通常，滤波电容公共端应是其它的接地点耦合到大电流的交流地的唯一连接点，同一级电路的接地点应尽量靠近，并且本级电路的电源滤波电容也应接在该级接地点上，主要是考虑电路各部分回流到地的电流是变化的，因实际流过的线路的阻抗会导致电路各部分地电位的变化而引入干扰。在本开关电源中，它的布线和器件间的电感影响较小，而接地电路形成的环流对干扰影响较大，因而采用一点接地，即将电源开关电流回路 （中的几个器件的地线都连到接地脚上，输出整流器电流回路的几个器件的地线也同样接到相应的滤波电容的接地脚上，这样电源工作较稳定，不易自激。做不到单点时，在共地处接两二极管或一小电阻，其实接在比较集中的一块铜箔处就可以。 2. 尽量加粗接地线 若接地线很细，接地电位则随电流的变化而变化，致使电子设备的定时信号电平不稳，抗噪声性能变坏，因此要确保每一个大电流的接地端采用尽量短而宽的印制线，尽量加宽电源、地线宽度，最好是地线比电源线宽，它们的关系是：地线＞电源线＞信号线，如有可能，接地线的宽度应大于3mm，也可用大面积铜层作地线用，在印制板上把没被用上的地方都与地相连接作为地线用。进行全局布线的时候，还须遵循以下原则： (1).布线方向：从焊接面看，元件的排列方位尽可能保持与原理图相一致，布线方向最好与电路图走线方向相一致，因生产过程中通常需要在焊接面进行各种参数的检测，故这样做便于生产中的检查，调试及检修（注：指在满足电路性能及整机安装与面板布局要求的前提下）。 (2).设计布线图时走线尽量少拐弯，印刷弧上的线宽不要突变，导线拐角应≥90度，力求线条简单明了。 (3).印刷电路中不允许有交叉电路，对于可能交叉的线条，可以用“钻”、“绕”两种办法解决。即让某引线从别的电阻、电容、三极管脚下的空隙处“钻”过去，或从可能交叉的某条引线的一端“绕”过去，在特殊情况下如何电路很复杂，为简化设计也允许用导线跨接，解决交叉电路问题。因采用单面板，直插元件位于top面，表贴器件位于bottom面，所以在布局的时候直插器件可与表贴器件交叠，但要避免焊盘重叠。 3．输入地与输出地本开关电源中为低压的DC－DC，欲将输出电压反馈回变压器的初级，两边的电路应有共同的参考地，所以在对两边的地线分别铺铜之后，还要连接在一起，形成共同的地。 五、检查 布线设计完成后，需认真检查布线设计是否符合设计者所制定的规则，同时也需确认所制定的规则是否符合印制板生产工艺的需求，一般检查线与线、线与元件焊盘、线与贯通孔、元件焊盘与贯通孔、贯通孔与贯通孔之间的距离是否合理，是否满足生产要求。 电源线和地线的宽度是否合适，在PCB中是否还有能让地线加宽的地方。注意： 有些错误可以忽略，例如有些接插件的Outline的一部分放在了板框外，检查间距时会出错；另外每次修改过走线和过孔之后，都要重新覆铜一次。 六、复查根据“PCB检查表”，内容包括设计规则，层定义、线宽、间距、焊盘、过孔设置，还要重点复查器件布局的合理性，电源、地线网络的走线，高速时钟网络的走线与屏蔽，去耦电容的摆放和连接等。 七、设计输出 输出光绘文件的注意事项： a. 需要输出的层有布线层（底层） 、丝印层（包括顶层丝印、底层丝印）、阻焊层（底层阻焊）、钻孔层（底层），另外还要生成钻孔文件（NC Drill） b. 设置丝印层的Layer时，不要选择Part Type，选择顶层（底层）和丝印层的Outline、Text、Linec. 在设置每层的Layer时，将Board Outline选上，设置丝印层的Layer时，不要选择Part Type，选择顶层（底层）和丝印层的Outline、Text、Line。d. 生成钻孔文件时，使用PowerPCB的缺省设置，不要作任何改。