资深硬件工程师从五个方面谈产品设计

原理图设计中要有"拿来主义"，现在的芯片厂家一般都可以提供参考设计的原理图，所以要尽量的借助这些资源，在充分理解参考设计的基础上，做一些自己的发挥。当主要的芯片选定以后，最关键的外围设计包括了电源，时钟和芯片间的互连。

　　电源是保证硬件系统正常工作的基础，设计中要详细的分析：系统能够提供的电源输入；单板需要产生的电源输出；各个电源需要提供的电流大小；电源电路效率；各个电源能够允许的波动范围；整个电源系统需要的上电顺序等等。比如A项目中的网络处理器需要1.25V作为核心电压，要求精度在+5%- -3%之间，电流需要12A左右，根据这些要求，设计中采用5V的电源输入，利用Linear的开关电源控制器和IR的MOSFET搭建了合适的电源供应电路，精度要求决定了输出电容的ESR选择，并且为防止电流过大造成的电压跌落，加入了远端反馈的功能。

　　时钟电路的实现要考虑到目标电路的抖动等要求，A项目中用到了GE的PHY器件，刚开始的时候使用一个内部带锁相环的零延时时钟分配芯片提供100MHz 时钟，结果GE链路上出现了丢包，后来换成简单的时钟Buffer器件就解决了丢包问题，分析起来就是内部的锁相环引入了抖动。

　　芯片之间的互连要保证数据的无误传输，在这方面，高速的差分信号线具有速率高，好布线，信号完整性好等特点，A项目中的多芯片间互连均采用了高速差分信号线，在调试和测试中没有出现问题。

　　三．硬件PCB图设计

　　目的：通过具体的项目案例，进行PCB设计全部经验揭密，使你迅速成长为优秀的硬件工程师

　　1） 高速CPU板PCB设计经验与精华

　　2） 普通PCB的设计要点与精华

　　3） MOTOROLA公司的PowerPC系列的PCB设计精华

　　4） Intel公司PC主板的PCB设计精华

　　5） PC主板、工控机主板、电信设备用主板的PCB设计经验精华

　　6） 国内著名通信公司PCB设计规范与工作流程

　　7） PCB设计中生产、加工工艺的相关要求

　　8） 高速PCB设计中的传输线问题

　　9） 电信与数据通信领域主流CPU（PowerPC系列）的PCB设计经验与精华

　　10） 电信与数据通信领域通用物理层接口（百兆、千兆以太网，ATM等）的PCB设计经验与精华

　　11） 网络处理器的PCB设计经验与精华

　　12） PCB步线的拓扑结构极其重要性

　　13） PCI步线的PCB设计经验与精华

　　14） SDRAM、DDR SDRAM（125/133MHz）的PCB设计经验与精华

　　15） 项目案例：中端路由器PCB设计

　　PCB设计中要注意的问题：

　　PCB设计中要做到目的明确，对于重要的信号线要非常严格的要求布线的长度和处理地环路，而对于低速和不重要的信号线就可以放在稍低的布线优先级上。重要的部分包括：电源的分割；内存的时钟线，控制线和数据线的长度要求；高速差分线的布线等等。

　　A项目中使用内存芯片实现了1G大小的DDR memory，针对这个部分的布线是非常关键的，要考虑到控制线和地址线的拓扑分布，数据线和时钟线的长度差别控制等方面，在实现的过程中，根据芯片的数据手册和实际的工作频率可以得出具体的布线规则要求，比如同一组内的数据线长度相差不能超过多少个mil，每个通路之间的长度相差不能超过多少个mil等等。当这些要求确定后就可以明确要求PCB设计人员来实现了，如果设计中所有的重要布线要求都明确了，可以转换成整体的布线约束，利用CAD中的自动布线工具软件来实现PCB设计，这也是在高速PCB设计中的一个发展趋势。

　　四．硬件调试

　　目的：以具体的项目案例，传授硬件调试、测试经验与要点

　　1） 硬件调试等同于黑箱调试，如何快速分析、解决问题？

　　2） 大量调试经验的传授；

　　3） 如何加速硬件调试过程；

　　4） 如何迅速解决硬件调试问题；

　　5） DATACOM终端设备的CE测试要求。

　　当准备调试一块板的时候，一定要先认真的做好目视检查，检查在焊接的过程中是否有可见的短路和管脚搭锡等故障，检查是否有元器件型号放置错误，第一脚放置错误，漏装配等问题，然后用万用表测量各个电源到地的电阻，以检查是否有短路，这个好习惯可以避免贸然上电后损坏单板。调试的过程中要有平和的心态，遇见问题是非常正常的，要做的就是多做比较和分析，逐步的排除可能的原因，要坚信"凡事都是有办法解决的"和"问题出现一定有它的原因"，这样最后一定能调试成功。

　　五．软硬件联合调试

　　1） 如何判别是软件的错？

　　2） 如何与软件进行联合调试？

　　3） 大量的联合调试经验的传授。

　　总结：

现在从技术的角度来说，每个设计最终都可以做出来，但是一个项目的成功与否，不仅仅取决于技术上的实现，还与完成的时间，产