硬件详细设计报告模版

硬件详细设计报告模版（公司标识，位于文档首页的左上角）XXXX设计报告(题目，宋体小一，居中)项目名称XXXX文档编号版本号VX.X.X作者XXX版权所有(版权声明，宋体五号)大连互联天下科技发展有限公司本资料及其包含的所有内容为大连互联天下科技发展有限公司(大连互联天下)所有,受中国法律及适用之国际公约中有关著作权法律的保护。

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文档更新记录目录1引言（使用本文档中的一级标题，格式不可手动修改） (7)1.1版本处理（使用本文档中的二级标题，格式不可手动修改） (7)1.2编写目的71.3预期的读者和阅读建议71.4术语、定义和缩略语71.5相关参考资料82基本描述 (9)2.1设计的基本要求92.2单板运行环境描述92.3单板工作条件限制92.4单板主要性能指标93模块的功能描述 (10)3.1结构描述103.2模块描述103.2.1电源模块（使用本文档中的三级标题）103.2.2功能块描述103.3单板重用模块说明114接口设计 (12)4.1单板接口图124.1.1外部接口设计124.1.2内部接口设计134.2板间接口（可选）135实施 (14)5.1系统电源方案145.1.1各模块供电及功耗计算145.1.2单板电源电压、功率分配表145.1.3外部电源供电方案155.1.4电源备份方案（可选）165.1.5电源测试点175.2主控芯片模块175.2.1单板主要逻辑需求175.2.2主控芯片介绍175.2.3主控芯片与其他单元的接口175.3大规模可编程逻辑器件模块（可选）185.3.1单板大规模逻辑需求185.3.2可编程逻辑器件介绍185.3.3大规模可编程逻辑器件与其他单元的接口 (18)5.4模块四195.5核心器件列表205.6配置恢复操作206PCB设计方案 (21)6.1设计结构/布局/工艺216.2叠层设计/板厚/阻抗要求216.3线宽/线距/过孔的要求216.4专用芯片约束及要求216.5电源电路LAYOUT要求226.6差分线列表及LAYOUT要求226.7PCB设计规则226.8PCB设计对软件的需求226.9物理实现关键技术分析（可选）226.10单板结构设计（可选）226.11产品可靠性保证237验证 (24)8冗余设计 (24)1 引言（使用本文档中的一级标题，格式不可手动修改）1.1 版本处理（使用本文档中的二级标题，格式不可手动修改）如果该文档不是第一版本，应说明导致文档升级的主要设计更改和指出这些改变在本文档中的章节位置。

说明本文档当前版本对应的单板的正式名称及版本。

1.2 编写目的简要说明单板的项目背景，并说明编写此文档的目的。

每段首行缩进两字，字体为宋体，字号为五号。

使用本模版时，请删除模版中的红色字体内容，添加需要添加的内容。

1.3 预期的读者和阅读建议➢驱动开发人员：建议全部阅读；➢硬件设计人员：全部阅读。

1.4 术语、定义和缩略语请将文档中使用的术语、定义和缩略语在此处做介绍。

1.5 相关参考资料请在表格中罗列本文档所引用的有关参考文献名称、标题等基本信息。

2 基本描述2.1 设计的基本要求说明详细设计的任务及详细设计所要达到的目标，概要描述，包括主要的业务需求、输入、输出、主要功能、性能等，尤其需要描述系统性能需求。

主要是从单板整体角度说明单板完成的功能，不区分单元电路。

2.2 单板运行环境描述对本系统所依赖于运行的工作环境进行描述，必要时要插入示意图来做说明。

图2.1 模块的运行环境示意图2.3 单板工作条件限制对模块的散热措施、模块工作的温湿度条件进行说明。

2.4 单板主要性能指标列出单板的主要性能指标，例如处理器性能，缓存容量，端口通信速率等等。

3 模块的功能描述从系统的角度阐述单板的逻辑实现，提供单板的逻辑框图，划分模块，对其中的各模块的功能进行简要说明。

3.1 结构描述在这里先划分模块，阐述模块之间的关系，再按模块分章节，在模块章节中分别描述各模块的功能。

此章节需绘制一幅单板的系统结构图，包含各个模块的划分及连接关系、外部接口等信息。

图3.1 单板总体框图3.2 模块描述3.2.1 电源模块（使用本文档中的三级标题）按照3.1章节中的模块划分，分章节来描述各个模块的功能。

3.2.2 功能块描述按照各个功能块的划分对每个功能块进行简单描述。

在实施章节会对各个功能块进行详细说明。

➢XX模块➢YY模块➢ZZ模块……3.3 单板重用模块说明本节主要考虑本单板是否可能借用以前成熟的技术方案或电路单元。

如果有必要，也应尽量考虑本单板中的部分单元是否可能设计成标准化的共享模块，供将来的单板借用。

重用模块有如下模块：➢XX模块➢YY模块➢ZZ模块4 接口设计4.1 单板接口图此处需绘制一张单板的外部接口及内部接口示意图，并分章节描述各个外部接口及内部接口的功能。

详细说明该单板的所有接口的设计要求，包括接口名、接口逻辑位置（指与系统中其他哪些模块相连）、接口硬件和软件特性和连接方式等。

对模拟接口，应说明电压特性、频率特性和负载特性等；对数字接口，应说明电平特性、时序特性，必要的话可加上某些通讯协议特性等；对电源接口，应说明电压特性、噪声容限要求、额定功率等等。

可在外部接口与内部接口两章中对各项要求做说明。

图4.1 单板接口示意图4.1.1 外部接口设计详细说明单板的面板上所有与用户有关的接口，包括电源接口、面板指示灯、光口、以太网口、复位接口、外部信号采集接口、串口等。

详细说明单板上所有调试用接口，包括调试专用指示灯、跳线、拨码开关、电源保险丝、调试串口、硬件测试点等。

详细说明单板上外部接口的封装形式。

必要时需附上接口的实物图来加以说明。

4.1.2 内部接口设计此章节需详细描述单板内部各个模块间的接口形式，若是标准接口，只需给出必要的说明即可；若接口复杂，则需插入相应的图表或时序图来加以描述。

有关CPU总线连接关系图、逻辑功能模块接口定义标准、模块间通信协议和标准，需要在此节加以说明。

本节只需要说明各单元间的重点接口。

4.2 板间接口（可选）以表格形式列出单板与母板插座信号的位置和定义，并详细说明单板对其他单板接口，包括每一个/组信号与哪块单板相连，输入/输出关系。

以波形图的形式说明每组接口的时序，如果接口是标准接口（或其子集），如PCI，只需给出必要的说明。

如果接口种类多，需要插入图表加以说明。

5 实施对硬件设计方案进行简单概括，然后按模块分以下章节进行详细介绍。

5.1 系统电源方案概述单板电源总体设计情况，包括系统电源的供给等；列出该单板在电源设计方面需要特别考虑的方面：如备份、监控、时序控制等。

5.1.1 各模块供电及功耗计算按照单板的各个模块进行功耗估算，给出单板总功耗的估算值。

如果估算的功耗大于系统分配给本板的电源功率，则需要协调商议解决方案。

5.1.2 单板电源电压、功率分配表根据单板内所选用的主要器件对电源电压、功率需求，给出单板的电压、功率分配表。

表5.1 单板电源电压、功率分配表5.1.3 外部电源供电方案根据产品系统总体供电方案以及单板电压、功率需求，画出单板的供电结构框图，并确定缓启动、电源部分的EMC、电源上下电顺序控制、电源可靠性、电源部分的安规、接地、等总体设计方案。

对供电结构中的功能单元进行相应的设计说明；给出主要电源模块和电源芯片的型号，结合单板结构、成本、可靠性、散热等要求给出选型理由，并提供主用/备用器件的各种参数（包括输入特性、输出特性、对降额的考虑、可靠性指标）以及厂家和替代信息、特殊应用要求等；总体单板供电设计应分析电源的降额设计和散热设计要求、板内电源电路对外接电源冲击的隔离、滤波能力、异常状态的保护（限压和限流）等。

若对单板电源有监控要求，应有单板电源监控方案设计；结合整机给出单板电源端口防护指标和设计电路类型。

图5.1 单板的供电结构框图5.1.4 电源备份方案（可选）若要求当系统外部电源掉电时具有电池供电能力，则需加入此章节。

考虑到电源备份系统的工作时间要求，选取合适的电池容量，对电池的充放电链路给出详细的设计说明。

此处需加入示意图来说明电源备份方案。

图5.2 系统电源备份方案5.1.5 电源测试点对单板上留出的电源电压测试点做出说明。

5.2 主控芯片模块5.2.1 单板主要逻辑需求阐述系统对逻辑提出的各项性能需求，包括：容量、I/O数、处理能力等，逐一列出逻辑需实现的各种接口需求，并对每条需求进行可实现性分析。

5.2.2 主控芯片介绍根据需求分析，详细说明本模块的实现方法，包括使用的芯片、主要电路分析和解释。

由于本模块使用了可编程器件，此处应提供可编程器件的外部管脚图（含说明）、内部逻辑框图（含说明）。

对本模块的各种配置情况及所需的外围电路做详细介绍。

5.2.3 主控芯片与其他单元的接口对主控芯片需要实现的功能、接口和应用进行总体描述。

➢接口1➢接口2➢接口3……5.3 大规模可编程逻辑器件模块（可选）5.3.1 单板大规模逻辑需求包含较复杂的业务数据处理功能的逻辑，称为大规模（可编程）逻辑，包含的器件主要有CPLD、FPGA 等。

本章主要是考虑怎样保证大规模逻辑与单板硬件设计配套，不需要分析大规模逻辑内部的实现技术。

如果不牵涉大规模逻辑设计，本章可省略。

若大规模逻辑器件应用较复杂，则需要单独的设计文档。

5.3.2 可编程逻辑器件介绍对大规模逻辑芯片需要实现的功能和应用进行总体描述。

在上节的基础上，罗列芯片的所有性能指标。

对关键性能指标，以及可能引起歧义的指标，给出详细描述。

5.3.3 大规模可编程逻辑器件与其他单元的接口给出单板与大规模逻辑之间的接口说明。

主要可以从以下几个方面入手：1、加载说明：FPGA（CPLD）支持的加载模式，为了支持这些加载模式，单板应该在硬件上有什么配合等；2、FPGA（CPLD）的时钟要求：FPGA（CPLD）有哪些输入时钟，这些时钟应该满足哪些要求；3、CPU接口的要求：寄存器的配置次序等；4、业务接口的要求：业务配置可以有哪些方案，哪些配置是不支持的等。

本节应给出框架配套方案。

本节主要是需要证实相关模块的方案是配套的，并且经过理论和实验的验证是可行的、能够达到系统功能和性能要求。

➢接口1➢接口2➢接口3……5.4 模块四考虑单板关键器件的选型，说明关键器件的选型是如何满足需求的（分析其功能、性能、质量、成本、商务条件、技术可行性、供货风险和应对措施等）；器件封装类型（考虑可加工性）。

（选用新接插件要考虑线缆的匹配，并进行可装配性分析，与单板工艺设计配套考虑）。

新增器件需要做出特别说明。