硬件原理图PCB图设计流程.doc

硬件原理图 PCB 图设计流程 1 充分了解各方的设计需求,确定合适的解决方案启动一个硬件开发项目, 原始的推动力会来自于很多方面, 比如市场的需要, 基于整个系统架构的需要, 应用软件部门的功能实现需要, 提高系统某方面能力的需要等等, 所以作为一个硬件系统的设计者, 要主动的去了解各个方面的需求, 并且综合起来, 提出最合适的硬件解决方案。比如 A 项目的原始推动力来自于公司内部的一个高层软件小组,他们在实际当中发现原有的处理器板 IP 转发能力不能满足要求,从而对于系统的配置和使用都会造成很大的不便, 所以他们提出了对新硬件的需求。根据这个目标, 硬件方案中就针对性的选用了两个高性能网络处理器, 然后还需要深入的和软件设计者交流, 以确定内存大小, 内部结构, 对外接口和调试接口的数量及类型等等细节, 比如软件人员喜欢将控制信令通路和数据通路完全分开来, 这样在确定内部数据走向的时候要慎重考虑。项目开始之初是需要召开很多的讨论会议的, 应该尽量邀请所有相关部门来参与, 好处有三个, 第一可以充分了解大家的需要, 以免在系统设计上遗漏重要的功能, 第二是可以让各个部门了解这个项目的情况, 提早做好时间和人员上协作的准备,第三是从感情方面讲,在设计之初各个部门就参与了进来, 这个项目就变成了大家共同的一个心血结晶, 会得到大家的呵护和良好合作, 对完成工作是很有帮助的。 2 原理图设计中要注意的问题原理图设计中要有“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。当主要的芯片选定以后,最关键的外围设计包括了电源,时钟和芯片间的互连。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。比如 A 项目中的网络处理器需要 V 作为核心电压, 要求精度在+ 5%- - 3% 之间, 电流需要 12A 左右, 根据这些要求, 设计中采用 5V 的电源输入, 利用 Linear 的开关电源控制器和 IR的 MOSFET 搭建了合适的电源供应电路,精度要求决定了输出电容的 ESR 选择,并且为防止电流过大造成的电压跌落,加入了远端反馈的功能。时钟电路的实现要考虑到目标电路的抖动等要求, A 项目中用到了 GE 的 PHY 器件,刚开始的时候使用一个内部带锁相环的零延时时钟分配芯片提供 100MHz 时钟, 结果 GE 链路上出现了丢包,后来换成简单的时钟 Buffer 器件就解决了丢包问题,分析起来就是内部的锁相环引入了抖动。芯片之间的互连要保证数据的无误传输, 在这方面, 高速的差分信号线具有速率高, 好布线, 信号完整性好等特点,A 项目中的多芯片间互连均采用了高速差分信号线, 在调试和测试中没有出现问题。 3 PCB 设计中要注意的问题 PCB 设计中要做到目的明确,对于重要的信号线要非常严格的要求布线的长度和处理地环路, 而对于低速和不重要的信号线就可以放在稍低的布线优先级上。重要的部分包括: 电源的分割;内存的时钟线,控制线和数据线的长度要求;高速差分线的布线等等。 A 项目中使用内存芯片实现了1G