?嵌入式硬件產(chǎn)品開(kāi)發(fā)流程及規范

嵌入式產(chǎn)品的硬件形態(tài)各異，CPU 從簡(jiǎn)單的4 位/8位單片機到32 位的ARM處理器，以及其他專(zhuān)用IC。另外，依據產(chǎn)品的不同需求，外圍電路也各不相同。每一次硬件開(kāi)發(fā)過(guò)程，都需要依據實(shí)際的需求，考慮多方面的因素，選擇最合適的方案來(lái)。         相關(guān)文章：《智能硬件開(kāi)發(fā)流程中比較重要的方面有哪些？》
 

 

硬件階段1：硬件產(chǎn)品需求

在這一個(gè)階段，我們需要弄清楚的是產(chǎn)品的需求從何而來(lái)，一個(gè)成功的產(chǎn)品，我們需要滿(mǎn)足哪些需求。只有需求明確了，我們的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)目標才能明確。在產(chǎn)品需求分析階段，我們可以通過(guò)以下這些途徑獲取產(chǎn)品需求：

1）市場(chǎng)分析與調研，主要是看市場(chǎng)有什么需求,還有就是前沿的技術(shù)是什么（站在做一款產(chǎn)品的角度）；

2）客戶(hù)調研和用戶(hù)定位，從市場(chǎng)廣大客戶(hù)那獲取最準確的產(chǎn)品需求（要注意分析市場(chǎng)，產(chǎn)品生命周期，升級是否方便）；

3）利潤導向(成本預算)；

4）如果是外包項目，則需要我們的客戶(hù)提供產(chǎn)品的需求（直接從客戶(hù)那獲取，讓客戶(hù)簽協(xié)議）；

注意事項：當一個(gè)項目做完的時(shí)候，如果客戶(hù)突然又增加需求，增加功能，將導致你的項目周期嚴重拖延，成本劇烈上升，并且測試好的產(chǎn)品可能要全部重新測試，原本的設計可能將不會(huì )滿(mǎn)足當前的要求，所以做項目之前，最好要跟客戶(hù)把需求確定下來(lái)，并且簽定一份協(xié)議，否則，你辛苦多少個(gè)日日夜夜，得到的將是一個(gè)無(wú)法收拾的爛攤子！

硬件階段2：硬件總體設計方案

一個(gè)硬件開(kāi)發(fā)項目，它的需求可能來(lái)自很多方面，比如市場(chǎng)產(chǎn)品的需要或性能提升的要求等，因此，作為一個(gè)硬件設計人員，我們需要主動(dòng)去了解各個(gè)方面的需求并分析，根據系統所要完成的功能，選擇最合適的硬件方案。

在這一階段，我們需要分析整個(gè)系統設計的可行性，包括方案中主要器件的可采購性，產(chǎn)品開(kāi)發(fā)投入，項目開(kāi)發(fā)周期預計，開(kāi)發(fā)風(fēng)險評估等，并針對開(kāi)發(fā)過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題，提前選擇應對方案，保證硬件的順利完成。
 

 

硬件階段3：硬件電路原理圖設計

在系統方案確定后，我們即可以開(kāi)展相關(guān)的設計工作，原理設計主要包括系統總體設計和詳細設計，最終產(chǎn)生詳細的設計文檔和硬件原理圖。

原理設計和PCB設計是設計人員最主要的兩個(gè)工作之一，在原理設計過(guò)程中，我們需要規劃硬件內部資源，如系統存儲空間，以及各個(gè)外圍電路模塊的實(shí)現。另外，對系統主要的外圍電路，如電源、復位等也需要仔細的考慮，在一些高速設計或特殊應用場(chǎng)合，還需要考慮EMC/EMI等。

電源是保證硬件系統正常工作的基礎，設計中要詳細的分析：系統能夠提供的電源輸入；單板需要產(chǎn)生的電源輸出；各個(gè)電源需要提供的電流大??；電源電路效率；各個(gè)電源能夠允許的波動(dòng)范圍；整個(gè)電源系統需要的上電順序等等。

為了系統穩定可靠的工作，復位電路的設計也非常重要，如何保證系統不會(huì )在外界干擾的情況下異常復位，如何保證在系統運行異常的時(shí)候能夠及時(shí)復位，以及如何合理的復位，才能保證系統完整的復位后，這些也都是我們在原理設計的時(shí)候需要考慮的。

同樣的，時(shí)鐘電路的設計也是非常重要的一個(gè)方面，一個(gè)不好的時(shí)鐘電路設計，可能會(huì )引起通信產(chǎn)品的數據丟包，產(chǎn)生大的EMI，甚至導致系統不穩定。

注意事項：原理圖設計中要有“拿來(lái)主義”！現在的芯片廠(chǎng)家一般都可以提供參考設計的原理圖，所以要盡量的借助這些資源，在充分理解參考設計的基礎上，做一些自己的發(fā)揮。

硬件階段4：PCB圖設計

PCB設計階段，即是將原理圖設計轉化為實(shí)際的可加工的PCB 線(xiàn)路板，目前主流的PCB 設計軟件有PADS，Candence 和Protel幾種。

PCB設計，尤其是高速PCB，需要考慮EMC/EMI，阻抗控制，信號質(zhì)量等，對PCB 設計人員的要求比較高。為了驗證設計的PCB是否符合要求，有的還需要進(jìn)行PCB 仿真。并依據仿真結果調整PCB 的布局布線(xiàn)，完成整個(gè)的設計。

硬件階段5：PCB加工文件制作與PCB打樣

PCB繪制完成以后，在這一階段，我們需要生成加工廠(chǎng)可識別的加工文件，即常說(shuō)的光繪文件，將其交給加工廠(chǎng)打樣PCB 空板。一般1~4層板可以在一周內完成打樣。
 

 

硬件階段6: 硬件產(chǎn)品的焊接與調試

在拿到加工廠(chǎng)打樣會(huì )的 PCB空板以后，接下來(lái)我們，需要檢查PCB空板是否和我們設計預期一樣，是否存在明顯的短路或斷痕，檢查通過(guò)后，則需要將前期采購的元器件和PCB空板交由生產(chǎn)廠(chǎng)家進(jìn)行焊接（如果PCB 電路不復雜，為了加快速度，也可以直接手工焊接元器件）。

當PCB 已經(jīng)焊接完成后，在調試PCB之前，一定要先認真檢查是否有可見(jiàn)的短路和管腳搭錫等故障，檢查是否有元器件型號放置錯誤，第一腳放置錯誤，漏裝配等問(wèn)題，然后用萬(wàn)用表測量各個(gè)電源到地的電阻，以檢查是否有短路，這樣可以避免貿然上電后損壞單板。調試的過(guò)程中要有平和的心態(tài)，遇見(jiàn)問(wèn)題是非常正常的，要做的就是多做比較和分析，逐步的排除可能的原因，直致最終調試成功。

在硬件調試過(guò)程中，需要經(jīng)常使用到的調試工具有萬(wàn)用表和示波器，邏輯分析儀等，用于測試和觀(guān)察板內信號電壓和信號質(zhì)量，信號時(shí)序是否滿(mǎn)足要求。

硬件階段7：硬件產(chǎn)品測試

當硬件產(chǎn)品調試通過(guò)以后，我們需要對照產(chǎn)品產(chǎn)品的需求說(shuō)明，一項一項進(jìn)行測試，確認是否符合預期的要求，如果達不到要求，則需要對硬件產(chǎn)品進(jìn)行調試和修改，直到符合產(chǎn)品需求文明（一般都以需求說(shuō)明文檔作為評判的一句，當然明顯的需求說(shuō)明錯誤除外）。

硬件階段8: 硬件產(chǎn)品

我們最終開(kāi)發(fā)的硬件成功。一個(gè)完整的，完成符合產(chǎn)品需求的硬件產(chǎn)品還不能說(shuō)明一個(gè)成功的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程，我們還需要按照預定計劃，準時(shí)高質(zhì)量的完成。才是一個(gè)成功的產(chǎn)品開(kāi)發(fā)過(guò)程。