需求分析→概要设计→详细设计→调试→测试→转产
需求分析:硬件设计的第一步,也是关键一步,在需求分析阶段,只有充分了解需求,才能有针对性的开展器件选型、方案规划等工作。
1)、整体性能要求:可初步进行CPU、存储器、主要器件选型
2)、功能要求:根据需求要求进一步针对主要芯片做进一步细分,筛选满足功能的所有器件。
3)、成本要求:在满足项目需求的前提下,尽可能地降低成本,是硬件工程师的重要职责。
4)、接口要求:接口种类、数目,指示灯及其规范,复位键、电源按钮。
5)、功耗要求:电源功率分配的依据,涉及电源架构设计、电源电路器件的选型
概要设计:主要任务是设计系统框图、关键链路连接图、时钟分配框图等,并制定电源设计总体方案,对信号完整性及EMC的可行性、结构与散热的可行性、测试可行性等环节,做出初步分析。在这一阶段需要电子工程、结构与热设计工程师、EMC工程师、测试工程师等协同工作。
需求分析的目标是选定一套最佳方案,确定关键器件及总体架构,而概要设计是对该架构做进一步细化。在概要设计阶段,与硬件设计相关的各部门工程师开始介入并做可行性分析,若发现总体方案的某些方面不行,反馈给项目经理。重新进行需求分析,并更改方案。
详细设计:基于概要设计将每一部分细化。简单介绍一下更部门工程师职责
电子工程师负责各个总线接口信号定义,CPU存储空间分配,时钟、复位电路器件选型及其拓扑结构、中断链路拓扑结构,电源电路的详细设计框图(电源产生方式、电压值、电流值),关键电源滤波方式,逻辑器件功能及其寄存器说明书,面板上用户接口定义及接口信号连接关系,指示灯器件的选型及连接关系,最后绘制原理图并产生物料清单。后期开始测试计划的制定。
PCB工程师:根据电子工程师提供的详细设计文档,同时根据板内重要信号质量及时序要求,设计PCB层叠结构,基于前仿真的结果定义信号的走线规则,在PCB走线完成后,对重要信号进行后仿真已进行初步验证,对关键电源做电源完整性仿真,像电子工程师提供关于电源滤波的参看意见,最后,协同电子工程师共同完成测试计划制定。
逻辑设计工程师:根据电子工程师提供的逻辑器件说明书,编写逻辑器件的代码及测试代码,并进行仿真
电源设计工程师:根据电子工程师提供的关键期间内的电源电压及电流值,汇总得到各类电源的总功耗需求,根据结果,进行电源器件的选型及电源架构的设计。对于复杂的电源电路,电源工程师应该出推荐的电源电路和滤波方案,在调试和测试阶段,电源设计工程师负责协助电子工程师完成电源电路调试和测试。
结构工程师:根据电子工程师提供的用户面板信息及PCB设计工程师提供的PCB尺寸、定位孔、安装等信息,设计PCB的机械图,制定PCB的限布区和限高区,在PCB上设定安装孔的位置,同时还负责面板的设计。
热设计工程师:根据电子工程师提供的各器件的总功耗,器件布放的位置及器件高度,进行热方面的仿真,综合仿真结果完成热设计,如散热片的选型、风道的规划、温度传感器的布放位置。同时,提供单板的温度散布区域图,以作为PCB布局参考。
EMC:根据电子工程师提供的用户接口信息、关键信号的速率和分布区域,以及PCB设计工程师提供的PCB层叠结构,定义关键信号的走线规则,用户接口防护方案。
测试工程师:边界扫描设计工程师、ICT工程师、硬件测试工程师。边界扫描设计工程师负责完成边界扫描链路的设计和程序的编写。ICT工程师负责完成ICT夹具设计和程序编写。硬件测试工程师负责进行可测试性分析、汇总需要测试的信号,并辅助PCB设计工程师,为各个信号添加测试点。
产品工程师:设计部门和生产部门的纽带,根据电子工程师提供的物料清单,产品工程师检查各器件厂家的生产状况、生产部门的备料情况,做出更换、推荐器件的建议,并反馈给电子工程师。PCB设计完成后,产品工程师负责检查PCB是否符合可生产性、可加工性的规定。对于违反规定的设计,给出修改意见,并反馈给PCB工程师。
软件工程师:开始软件的详细设计,确定CPU速率、复位逻辑、中断拓扑、各器件之间的互连接口、用户监控等信息,意识软件设计和硬件设计匹配。
调试:板子生产回来,首先验证是否存在电源短路的情况,其次,对单板上可编程器件加载程序,最后,对电源设计、时钟、复位电路等功能模块调试。
测试:测试设备、测试环境的搭建、电源测试(电压、电流、纹波、噪声、上电顺序、下点顺序)、各接口信号完整性与时序、各通信接口的功能测试、复位链路测试、晶振、时钟驱动器、锁相环等与时钟有关的测试、指示灯等测试和其他测试。
转产:完成所有调试和测试后,硬件设计的最后一步,将资料转交生产部门准备大批量生产,电子工程师负责将单板知识和测试方法教给生产人员,同时,ICT工程师应提供测试夹具和测试代码给工厂。
需求分析:硬件设计的第一步,也是关键一步,在需求分析阶段,只有充分了解需求,才能有针对性的开展器件选型、方案规划等工作。
1)、整体性能要求:可初步进行CPU、存储器、主要器件选型
2)、功能要求:根据需求要求进一步针对主要芯片做进一步细分,筛选满足功能的所有器件。
3)、成本要求:在满足项目需求的前提下,尽可能地降低成本,是硬件工程师的重要职责。
4)、接口要求:接口种类、数目,指示灯及其规范,复位键、电源按钮。
5)、功耗要求:电源功率分配的依据,涉及电源架构设计、电源电路器件的选型
概要设计:主要任务是设计系统框图、关键链路连接图、时钟分配框图等,并制定电源设计总体方案,对信号完整性及EMC的可行性、结构与散热的可行性、测试可行性等环节,做出初步分析。在这一阶段需要电子工程、结构与热设计工程师、EMC工程师、测试工程师等协同工作。
需求分析的目标是选定一套最佳方案,确定关键器件及总体架构,而概要设计是对该架构做进一步细化。在概要设计阶段,与硬件设计相关的各部门工程师开始介入并做可行性分析,若发现总体方案的某些方面不行,反馈给项目经理。重新进行需求分析,并更改方案。
详细设计:基于概要设计将每一部分细化。简单介绍一下更部门工程师职责
电子工程师负责各个总线接口信号定义,CPU存储空间分配,时钟、复位电路器件选型及其拓扑结构、中断链路拓扑结构,电源电路的详细设计框图(电源产生方式、电压值、电流值),关键电源滤波方式,逻辑器件功能及其寄存器说明书,面板上用户接口定义及接口信号连接关系,指示灯器件的选型及连接关系,最后绘制原理图并产生物料清单。后期开始测试计划的制定。
PCB工程师:根据电子工程师提供的详细设计文档,同时根据板内重要信号质量及时序要求,设计PCB层叠结构,基于前仿真的结果定义信号的走线规则,在PCB走线完成后,对重要信号进行后仿真已进行初步验证,对关键电源做电源完整性仿真,像电子工程师提供关于电源滤波的参看意见,最后,协同电子工程师共同完成测试计划制定。
逻辑设计工程师:根据电子工程师提供的逻辑器件说明书,编写逻辑器件的代码及测试代码,并进行仿真
电源设计工程师:根据电子工程师提供的关键期间内的电源电压及电流值,汇总得到各类电源的总功耗需求,根据结果,进行电源器件的选型及电源架构的设计。对于复杂的电源电路,电源工程师应该出推荐的电源电路和滤波方案,在调试和测试阶段,电源设计工程师负责协助电子工程师完成电源电路调试和测试。
结构工程师:根据电子工程师提供的用户面板信息及PCB设计工程师提供的PCB尺寸、定位孔、安装等信息,设计PCB的机械图,制定PCB的限布区和限高区,在PCB上设定安装孔的位置,同时还负责面板的设计。
热设计工程师:根据电子工程师提供的各器件的总功耗,器件布放的位置及器件高度,进行热方面的仿真,综合仿真结果完成热设计,如散热片的选型、风道的规划、温度传感器的布放位置。同时,提供单板的温度散布区域图,以作为PCB布局参考。
EMC:根据电子工程师提供的用户接口信息、关键信号的速率和分布区域,以及PCB设计工程师提供的PCB层叠结构,定义关键信号的走线规则,用户接口防护方案。
测试工程师:边界扫描设计工程师、ICT工程师、硬件测试工程师。边界扫描设计工程师负责完成边界扫描链路的设计和程序的编写。ICT工程师负责完成ICT夹具设计和程序编写。硬件测试工程师负责进行可测试性分析、汇总需要测试的信号,并辅助PCB设计工程师,为各个信号添加测试点。
产品工程师:设计部门和生产部门的纽带,根据电子工程师提供的物料清单,产品工程师检查各器件厂家的生产状况、生产部门的备料情况,做出更换、推荐器件的建议,并反馈给电子工程师。PCB设计完成后,产品工程师负责检查PCB是否符合可生产性、可加工性的规定。对于违反规定的设计,给出修改意见,并反馈给PCB工程师。
软件工程师:开始软件的详细设计,确定CPU速率、复位逻辑、中断拓扑、各器件之间的互连接口、用户监控等信息,意识软件设计和硬件设计匹配。
调试:板子生产回来,首先验证是否存在电源短路的情况,其次,对单板上可编程器件加载程序,最后,对电源设计、时钟、复位电路等功能模块调试。
测试:测试设备、测试环境的搭建、电源测试(电压、电流、纹波、噪声、上电顺序、下点顺序)、各接口信号完整性与时序、各通信接口的功能测试、复位链路测试、晶振、时钟驱动器、锁相环等与时钟有关的测试、指示灯等测试和其他测试。
转产:完成所有调试和测试后,硬件设计的最后一步,将资料转交生产部门准备大批量生产,电子工程师负责将单板知识和测试方法教给生产人员,同时,ICT工程师应提供测试夹具和测试代码给工厂。