硬件设计流程

硬件设计流程

一、硬件设计

1.1 单板设计需求

单板设计之前需要明确单板的设计需求。单板的功能属性。单板的设计目的，使用场合，具体需求包括：

1.单板外部接口的种类，接口的数量，电气属性即电平标准。

2.单板内部的接口种类，电气属性。

3.单板外部输入电源大小

4.单板的尺寸

5.单板的使用场合，防护标准

若设计中需要用到CPU,需要确定设计中需要用到的FLASH大小和需求的内存的大小和CPU的处理能力。单板设计需求中需要明确单板的名字和版本并且要以文档的形式表现出来，是后续单板设计和追溯的主要依据。

单板设计需求完成之后，需要召开项目评审会，需要对设计需求说明中各类需求逐个确认。当各类需求均满足设计需要时则进入下一步。

1.2 单板设计说明

单板需求明确后，需要开始编写单板设计说明。其中需要包括单板设计所需要的各种信息如：

1.单板设计详细方案，需要具体到用到什么芯片，什么接口。

2.器件选型，器件选型需要满足设计的需求。

3.单板功耗、单板选型之后需要确定单板的功耗，为单板散热和电源设计提供依据

4.电源设计、电源设计需要包含单板中需要用到的各类电源。若相同的电源需要做隔离

的需要做需要详细指出。

5.时钟设计，单板若是用到多种时钟，则需要描述时钟的设计方法，时钟拓扑。

6.单板的实际尺寸

7.详细描述各个功能模块给出详细的设计方法

8.详细描述各接口的设计方法和接口的电气属性。

若设计模块有多种设计方法，选择在本设计中最佳的设计方案。若软件对单板中用到的器件有独特的要求，需要明确指出（如对某些制定管脚的使用情况）。除了各个功能模块之外单板设计说明中需要详细描述接口的防护方法。设计说明需要以文档的形式给出，是单板设计过程中重要的文档，其中需要包括单板的名称和单板的版本。如果有条件单板设计说明完成后项目中进行评审。

1.3 原理图设计

设计说明完成之后就要开始单板的原理图设计，单板设计说明是单板原理图设计的重要依据。原理图设计之气需要确定单板设计用用到的各个器件原理图库中是否具有原理图符号，如果没有需要提前绘制。新绘制的原理图符号需要反应器件的电气属性，器件型号，最好包含品号信息，绘制完成之后将其放到相应的库中，原理图设计需要包含：

1.各个器件接口的正确电气连接。

2.原理图中的各个器件需要有单独的位号。

3.原理图中需要包含安装孔和定位孔。

4.原理图中的兼容设计或者在实际应用中不需要焊接的器件需要在原理图中明确标出。

原理图的名字需要和单板的名字一致。考虑到单板上所用器件可能会有较长的采购周

期，原理图设计器件可以开始采购单板上的主要器件。原理图设计完成之后必须仔细的检查确保个信号的电气连接正确，器件使用方法正确，各个接口，功能模块没有缺失。如果有条件最好召开评审会议或者找相关同行帮忙检查原理图。原理完成之后需要编写PCB设计需求，主要描述PCB设计的时候需要考虑和注意的地方，如果PCB设计没有太多注意事项，可以将PCB设计说明在单板设计说明的描述。

1.4 PCB布局设计

原理图完成之后就要开始单板PCB布局设计，PCB布局设计之前需要确定单板上所有的器件在EDA库中是否都有器件封装。如果没有则需要先绘制器件封装。器件封装绘制完成后需要将封装放到相应的封装库中。PCB布局设计中需要包含：

1.PCB的尺寸必须和实际尺寸完全一致。

2.PCB中各个对外接口的摆放项目中是否有特别要求比如（缩进），如果有需求需要

指出。

3.PCB的布局需要考虑到后续的布线

4.PCB布局时需要确定用几层板

1.5 PCB布线设计

PCB完成布局设计之后，就要开始PCB布线，我们使用的是全部手工布线，布线之前需要将布线规则设计好，若在布线过程中因为原理图中器件管脚的摆放而使走线太绕，在不影响原理图功能的时候可以调试原理图中器件信号的管脚。PCB布线设计中需要包含：

1.确定单板上所有的走线都以走通。

2.器件的电源管脚需要加粗，确保其过流能力

3.所有器件的丝印都调节好

4.器件的1管脚指示要有标注

5.单板的名字需要标注

6.需要进行单板连通性和走线规则检查

PCB设计完成之后需要仔细检查PCB设计的正确性

1.6 PCB投板

PCB完成之后，开始制作光绘文件，制作后的光绘文件最好用CAM软件仔细检查一下，看看是否制作正确。若确认无误，则填写《单板制版说明》，并将单板制版说明和光绘文件一并发往制版厂开始制版

1.7 整理焊接BOM、备料

单板投板出去之后，需要将单板的焊接BOM整理出来，BOM需要包含焊接的器件位号、阻值或者容值、焊接数量，品号，器件型号等信息。并将单板上还未采购的器件及时采购。将后续单板需要焊接的物料都准备齐全。

1.8 焊接单板

PCB单板回来之后根据需要焊接单板，手工焊接或者STM机贴。焊接好的单板需要保证所有的器件都焊接好了，确保单板没有短路。

1.9 硬件调试单板

单板焊接好了，硬件开始调试单板，确保单板各个电源阻抗正常，上电正常各个电压正常，单板各路时钟正常，软件下载正常。单板硬件调试正常后，交由软件调试，记录调试过程中出现问题

1.10 软件硬件联调

软件调试各个功能模块，及整机工作性能，硬件和软件一起处理调试过程中出现的问题。

1.11制作最后BOM、归档设计文档

当验证单板上所有的功能都正常后，且单板运行稳定，就可以确定最后的焊接料单，整理最终的BOM，BOM包含单板上所有的元器件，插座，插头，端子，和安装用到的螺钉。并将所有的设计文档包括单板设计需求说明，单板设计说明，原理图，PCB，光绘文件，焊接BOM，调试问题记录等文档归档PDM