详细理解设计需求，硬件芯片选型原理图设计

[导读]详细理解设计需求，从需求中整理出电路功能模块和性能指标要求;根据功能和性能需求制定总体设计方案，对CPU进行选型，CPU选型有以下几点要求：a)性价比高;b)容易开发：体现在硬件调试工具种类多，参考设计多，软件资

详细理解设计需求，从需求中整理出电路功能模块和性能指标要求;根据功能和性能需求制定总体设计方案，对CPU进行选型，CPU选型有以下几点要求：

a)性价比高;

b)容易开发：体现在硬件调试工具种类多，参考设计多，软件资源丰富，成功案例多，但是比较难找;

c)可扩展性好;

针对已经选定的CPU芯片，选择一个与我们需求比较接近的成功参考设计，一般CPU生产商或他们的合作方都会对每款CPU芯片做若干开发板进行验证，比如440EP就有yosemite开发板和bamboo开发板，我们参考得是yosemite开发板，厂家最后公开给用户的参考设计图虽说不是产品级的东西，也应该是经过严格验证的，否则也会影响到他们的芯片推广应用，纵然参考设计的外围电路有可推敲的地方，CPU本身的管脚连接使用方法也绝对是值得我们信赖的，当然如果万一出现多个参考设计某些管脚连接方式不同，可以细读CPU芯片手册和勘误表，或者找厂商确认;另外在设计之前，最好我们能外借或者购买一块选定的参考板进行软件验证，如果没问题那么硬件参考设计也是可以信赖的;但要注意一点，现在很多CPU都有若干种启动模式，我们要选一种最适合的启动模式，或者做成兼容设计;

根据需求对外设功能模块进行元器件选型，元器件选型应该遵守以下原则：

a)普遍性原则：所选的元器件要被广泛使用验证过的尽量少使用冷偏芯片，减少风险;

b)高性价比原则：在功能、性能、使用率都相近的情况下，尽量选择价格比较好的元器件，减少成本;

c)采购方便原则：尽量选择容易买到，供货周期短的元器件;

d)持续发展原则：尽量选择在可预见的时间内不会停产的元器件;

e)可替代原则：尽量选择pin to pin兼容种类比较多的元器件;

f)向上兼容原则：尽量选择以前老产品用过的元器件;

g)资源节约原则：尽量用上元器件的全部功能和管脚;

对选定的CPU参考设计原理图外围电路进行修改，修改时对于每个功能模块都要找至少3个相同外围芯片的成功参考设计，如果找到的参考设计连接方法都是完全一样的，那么基本可以放心参照设计，但即使只有一个参考设计与其他的不一样，也不能简单地少数服从多数，而是要细读芯片数据手册，深入理解那些管脚含义，多方讨论，联系芯片厂技术支持，最终确定科学、正确的连接方式，如果仍有疑义，可以做兼容设计;这是整个原理图设计过程中最关键的部分，我们必须做到以下几点：

a)对于每个功能模块要尽量找到更多的成功参考设计，越难的应该越多，成功参考设计是“前人”的经验和财富，我们理当借鉴吸收，站在“前人”的肩膀上，也就提高了自己的起点;

b)要多向权威请教、学习，但不能迷信权威，因为人人都有认知误差，很难保证对哪怕是最了解的事物总能做出最科学的理解和判断，开发人员一定要在广泛调查、学习和讨论的基础上做出最科学正确的决定;

c)如果是参考已有的老产品设计，设计中要留意老产品有哪些遗留问题，这些遗留问题与硬件哪些功能模块相关，在设计这些相关模块时要更加注意推敲，不能机械照抄原来设计，比如我们老产品中的IDE经常出问题，经过仔细斟酌，广泛讨论和参考其他成功设计，发现我们的IDE接口有两个管脚连线方式确实不规范;还有，针对FGPI通道丢视频同步信号的问题，可以在硬件设计中引出硬件同步信号管脚，以便进一步验证，更好发现问题的本质;

硬件原理图设计还应该遵守一些基本原则，这些基本原则要贯彻到整个设计过程，虽然成功的参考设计中也体现了这些原则，但因为我们可能是“拼”出来的原理图，所以我们还是要随时根据这些原则来设计审查我们的原理图，这些原则包括：

a)数字电源和模拟电源分割;

b)数字地和模拟地分割，单点接地，数字地可以直接接机壳地(大地)，机壳必须接大地;

c)保证系统各模块资源不能冲突，例如：同一I2C总线上的设备地址不能相同，等等;

d)阅读系统中所有芯片的手册(一般是设计参考手册)，看它们的未用输入管脚是否需要做外部处理，如果需要一定要做相应处理，否则可能引起芯片内部振荡，导致芯片不能正常工作;

e)在不增加硬件设计难度的情况下尽量保证软件开发方便，或者以小的硬件设计难度来换取更多方便、可靠、高效的软件设计，这点需要硬件设计人员懂得底层软件开发调试，要求较高;

f)功耗问题;

g)产品散热问题，可以在功耗和发热较大的芯片增加散热片或风扇，产品机箱也要考虑这个问题，不能把机箱做成保温盒，电路板对“温室”是感冒的;还要考虑产品的安放位置，最好是放在空间比较大，空气流动畅通的位置，有利于热量散发出去;

硬件原理图设计完成之后，设计人员应该按照以上步骤和要求首先进行自审，自审后要达到有95%以上把握和信心，然后再提交他人审核，其他审核人员同样按照以上要求对原理图进行严格审查，如发现问题要及时进行讨论分析，分析解决过程同样遵循以上原则、步骤;

只要开发和审核人员都能够严格按以上要求进行电路设计和审查，我们就有理由相信，所有硬件开发人员设计出的电路板一版成功率都会很高的，所以我提出以下几点：

a)设计人员自身应该保证原理图的正确性和可靠性，要做到设计即是审核，严格自审，不要把希望寄托在审核人员身上，设计出现的任何问题应由设计人员自己承担，其他审核人员不负连带责任;

b)其他审核人员虽然不承担连带责任，也应该按照以上要求进行严格审查，一旦设计出现问题，同样反映了审核人员的水平、作风和态度;