硬件设计规范(草案).doc

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硬件设计规范（草案）

目录

概述-----------------------------------------------------------------------------------------------1

1.项目准备---------------------------------------------------------------------------------------2

1.1方案确定-------------------------------------------------------------------------------------2

1.2具体准备-------------------------------------------------------------------------------------2

2.原理图设计------------------------------------------------------------------------------------3

3.PCB设计---------------------------------------------------------------------------------------4

3.1设计中的一般性问题-------------------------------------------------------------------4

3.1.1建立元器件封装库-----------------------------------------------------------------4

3.1.2确定PCB的层数-------------------------------------------------------------------4

3.1.3元件的导入和布局-----------------------------------------------------------------7

3.1.4设计规则和限制--------------------------------------------------------------------7

3.1.5扇出设计-----------------------------------------------------------------------------7

3.1.6手动布线以及关键信号的处理--------------------------------------------------8

3.1.7自动布线-----------------------------------------------------------------------------8

3.1.8布线的整理--------------------------------------------------------------------------9

3.1.9电路板的外观-----------------------------------------------------------------------9

3.1.10机壳设计---------------------------------------------------------------------------9

3.2布线中关于电磁兼容性的特别考虑-------------------------------------------------10

3.2.1发射带宽-----------------------------------------------------------------------------11

3.2.2PCB寄生参数----------------------------------------------------------------------11

3.2.3电流路经-----------------------------------------------------------------------------12

3.2.4两种形式的EMI-------------------------------------------------------------------12

3.2.5电路板设计中控制EMI的技术-------------------------------------------------13

3.2.6器件的位置、布线和布局--------------------------------------------------------15

3.3集成电路的选择上控制EMI的技术------------------------------------------------16

3.4设计中关于信号完整性的特别考虑-------------------------------------------------17

3.4.1SI问题的常见起因----------------------------------------------------------------17

3.4.2SI问题的解决办法----------------------------------------------------------------19

3.5设计中的可制造性的特别考虑-------------------------------------------------------20

3.6电子产品的接地考虑-------------------------------------------------------------------24

3.6.1电子产品为什么要接地-----------------------------------------------------------24

3.6.2“四套法”接地系统---------------------------------------------------------------24

3.6.3“三套法”接地系统---------------------------------------------------------------25

4.调试----------------------------------------------------------------------------------------------27

4.1准备过程----------------------------------------------------------------------------------27

4.2调试过程----------------------------------------------------------------------------------27

5.总结---------------------------------------------------------------------------------------------28

后记-----------------------------------------------------------------------------------------------29

概述

在公司以往的产品开发过程中，由于没有一个明确的设计规范，设计过程中随意性比较大，这给设计过程和生产过程都造成了一定的影响。

为了总结大家在以往设计中积累的经验，以便在以后的开发过程中能共同吸取，有必要制定一份硬件设计规范。

我先将我能想到的和看到的一些经验、注意事项写下来，肯定有许多想不到的或者搞错的地方，权当抛砖引玉，以备大家一同讨论。

为了使设计过程规范化，必须先规范化设计流程。

结合我公司的实际情况，设计流程按先后顺序可分为项目准备、原理图设计、PCB设计、调试、总结等五大部分。

通常都是按以上步骤顺序进行，如果运气不好，可能还需要改板一两次。

下面分别就这五部分需要注意的加以讨论。

由于产品的开发是一项非常复杂的工作，有很多问题需要综合考虑，因此，上面划分的五大部分本身是一个有机的整体，不能割裂开来单独考虑。

PCB的设计是硬件设计当中最关键的部分，在查阅了大量资料的基础上，本规范中用了大量的篇幅进行描述，有些内容已经超出了目前我们所设计的电路的考虑范畴，但为了今后设计更高性能的电路发展需要，也把它们列了出来，以备参考。

由于我们目前所接触到的电路大多都是数字电路，因此在下面的篇幅中主要是讨论了数字电路的设计方法，但由于射频电路、模拟数字混合电路的设计也有一些特有的规则，而且在今后的设计中也很可能会遇到。

因此，在附录中抄录了两篇以往看到的关于设计射频电路、模拟数字混合电路的文章，与大家共享。

1项目准备

项目准备阶段包括提出方案，需求分析，市场分析，成本分析，技术可行性分析，软硬件平台选择，器件选择，核实器件供货状况，资料准备等许多环节。

从某种意义上来说是一个项目开发过程中最重要的阶段，而在项目实施阶段一旦发现有准备阶段考虑不周的地方，很可能意味着一切的推翻重来。

所以，应该格外重视。

1.1方案确定

对于硬件设计人员来说，在准备阶段，首要问题是协同项目负责人选择一个合理的开发平台，主要是指核心芯片和软件平台。

此时必须考虑以下几点：

1．该平台应该能完全胜任所要完成的任务；

2．该平台的性能应该留有余量，以备不时之需；

3．平台的易用性，尽量挑选用过的平台，降低开发难度，缩短开发周期；

4．技术的先进性，这一点所指的是，并非一定要用最新的技术，但一定不能用即将淘汰的技术，否则会缩短产品的生命周期；

5．平台的可扩展性，应该考虑到用来开发的产品相关的后续功能，留足扩展空间；

6．如果采用全新的平台，应该考虑是否购买开发板。

以上几点应该全面考虑，最终拿出一个折衷书面方案。

1.2具体准备

方案确定以后，就应该着手具体的准备工作了。

这时要仔细阅读芯片手册，应用指南等技术资料，如果有新的开发板，应该尽早开始熟悉。

选择相关的外围电路，这时要注意：

1．最好采用芯片手册上推荐的电路；

2．根据产品的定位选择芯片的温度范围；

3．尽量选择常用芯片，不要用偏冷门芯片；

4．紧跟大公司的产品线路，大公司的芯片无论从质量，供货，兼容性，可替代性方面都有优势；

5．联系所有器件（包括各种连接器，接插件）的供货状况（包括价格，货期，最小定量）；

6．联系索取样片，准备所有器件，这一步应该越早越好，不要造成最终“无米下锅”的局面；

7．电源选择，电子产品中最容易出问题的就是电源，所以一定要谨慎选择：

a.一定要用大厂质量可靠的产品；

b.根据产品的应用场合选择合适的供电方式；

c.根据产品的形态和成本选择使用开板电源还是模块电源；

d.估算电路的功耗，选择电源的容量，一定要留出足够的余量，推荐容量为电路最大功耗的1.5倍到两倍；

e.注意电源的纹波电压，至少要小于100mV，推荐选择小于50mV；

f.根据电源的功耗考虑散热问题。

2.原理图设计

准备充分之后，就要开始设计原理图了。

与此同时，应该确定与软件人员的接口问题