硬件設計的案例
資深工程師談硬件設計
掌握硬件總體設計所必須具備的硬件設計經驗與設計思路
1） 產品需求分析
2） 開發可行性分析
3） 系統方案調研
4） 總體架構，CPU選型，總線類型
5） 數據通信與電信領域主流CPU：M68k系列，
PowerPC860，PowerPC8240，8260體系結構，性能及對比
6） 總體硬件結構設計及應注意的問題
7） 通信接口類型選擇
8） 任務分解
9） 最小系統設計
10） PCI總線知識與規范
11） 如何在總體設計階段避免出現致命性錯誤
12） 如何合理地進行任務分解以達到事半功倍的效果？
13） 項目案例：中、低端路由器等
二． 硬件原理圖設計技術
目的：通過具體的項目案例，詳細進行原理圖設計全部經驗，設計要點與精髓揭密。
展開 硬件很難嗎？按照這樣的學習路線，提高硬件設計能力
現在已經很少不用CPU的硬件電路了，而單片機正是最簡單的CPU，所以掌握單片機也是很有必要的。其中單片機的接口電路也是相當考驗你的硬件功底的。
6、電子測量技術。做硬件的經常要跟儀器打交道，學習測量技術，一方面讓你更能熟練地使用儀器，另一方面還能讓你做一些測量電路（配合單片機就可以運用在物聯網領域）。這里會接觸很多新器件，大多都是傳感器，當然重點研究的還是電氣特性。這門課并不難，關鍵要多做實驗。
三、高級理論篇
1、信號完整性分析?？梢哉f硬件工程師最大的敵人就是干擾，要解決這些干擾就得做好電磁兼容性設計，學好這門課，才可以畫出性能更優的PCB。
2、開關電源。學會設計電源電路，給自己的電路系統配上合適的電源，以及解決電源完整性問題，也是相當考驗硬件工程師的模電功底。
3、射頻電路設計。隨著科技的發展，電路的工作頻率將會越來越高，頻率升高會帶來各種各樣的難題，所以學會設計射頻電路也是很有必要的。
4、通信原理。掌握現代的通信技術，其中包括信息論基礎和各種調制方式都會在各種通信電路當中有用到。
5、集成電路原理與應用?？梢哉f幾乎每塊電路板都會用到芯片，所以學習一下芯片的制造技術，將會讓你的硬件水平大大提高。
舉個簡單的案例，數字電位器里面的電阻就是用MOS管構成的有源電阻，一定要上電，它才體現出電阻的特性，如果只使用模電的知識將無法理解這一現象。
四、總結
如果你認為這么多書，怎么看都看不完。那是以一種靜止、偏面的觀點來分析問題了。其實上介紹那么多課，很多內容都是相通的。比如，數電里面的移位寄存器，就是單片機里面的串口收發器。
展開 硬件很難嗎？按照這樣的學習路線，提高硬件設計能力
現在已經很少不用CPU的硬件電路了，而單片機正是最簡單的CPU，所以掌握單片機也是很有必要的。其中單片機的接口電路也是相當考驗你的硬件功底的。
6、電子測量技術。做硬件的經常要跟儀器打交道，學習測量技術，一方面讓你更能熟練地使用儀器，另一方面還能讓你做一些測量電路（配合單片機就可以運用在物聯網領域）。這里會接觸很多新器件，大多都是傳感器，當然重點研究的還是電氣特性。這門課并不難，關鍵要多做實驗。
三、高級理論篇
1、信號完整性分析?？梢哉f硬件工程師最大的敵人就是干擾，要解決這些干擾就得做好電磁兼容性設計，學好這門課，才可以畫出性能更優的PCB。
2、開關電源。學會設計電源電路，給自己的電路系統配上合適的電源，以及解決電源完整性問題，也是相當考驗硬件工程師的模電功底。
3、射頻電路設計。隨著科技的發展，電路的工作頻率將會越來越高，頻率升高會帶來各種各樣的難題，所以學會設計射頻電路也是很有必要的。
4、通信原理。掌握現代的通信技術，其中包括信息論基礎和各種調制方式都會在各種通信電路當中有用到。
5、集成電路原理與應用?？梢哉f幾乎每塊電路板都會用到芯片，所以學習一下芯片的制造技術，將會讓你的硬件水平大大提高。
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現在已經很少不用CPU的硬件電路了，而單片機正是最簡單的CPU，所以掌握單片機也是很有必要的。其中單片機的接口電路也是相當考驗你的硬件功底的。
6、電子測量技術。做硬件的經常要跟儀器打交道，學習測量技術，一方面讓你更能熟練地使用儀器，另一方面還能讓你做一些測量電路(配合單片機就可以運用在物聯網領域)。這里會接觸很多新器件，大多都是傳感器，當然重點研究的還是電氣特性。這門課并不難，關鍵要多做實驗。
三、高級理論篇
1、信號完整性分析?？梢哉f硬件工程師最大的敵人就是干擾，要解決這些干擾就得做好電磁兼容性設計，學好這門課，才可以畫出性能更優的PCB。
2、開關電源。學會設計電源電路，給自己的電路系統配上合適的電源，以及解決電源完整性問題，也是相當考驗硬件工程師的模電功底。
3、射頻電路設計。隨著科技的發展，電路的工作頻率將會越來越高，頻率升高會帶來各種各樣的難題，所以學會設計射頻電路也是很有必要的。
4、通信原理。掌握現代的通信技術，其中包括信息論基礎和各種調制方式都會在各種通信電路當中有用到。
5、集成電路原理與應用。可以說幾乎每塊電路板都會用到芯片，所以學習一下芯片的制造技術，將會讓你的硬件水平大大提高。
舉個簡單的案例，數字電位器里面的電阻就是用MOS管構成的有源電阻，一定要上電，它才體現出電阻的特性，如果只使用模電的知識將無法理解這一現象。
四、總結
如果你認為這么多書，怎么看都看不完。那是以一種靜止、偏面的觀點來分析問題了。其實上介紹那么多課，很多內容都是相通的。比如，數電里面的移位寄存器，就是單片機里面的串口收發器。
展開 
嵌入式硬件設計幾點注意事項
嵌入式設計是個龐大的工程，今天就說說硬件電路設計方面的幾個注意事項，首先，咱們了解下嵌入式的硬件構架。
我們知道，CPU是整個系統的靈魂，所有的外圍配置都與其相關聯，這也突出了嵌入式設計的一個特點硬件可剪裁。在做嵌入式硬件設計中，以下幾點需要關注。
1、電源的確定
電源對于嵌入式系統中的作用可以看做是空氣對人體的作用，甚至更重要：人呼吸的空氣中有氧氣、二氧化碳和氮氣等但是含量穩定，這就相當于電源系統中各種雜波，我們希望得到純凈和穩定符合要求的電源，但由于各種因素制約，只是我們的夢想。這個要關注兩個方面：
a、電壓
嵌入式系統需要各種量級的電源比如常見的5v、3．3v、1.8v等，為盡量減小電源的紋波，在嵌入式系統中使用LDO器件。如果采用DC-DC不僅個頭大，其紋波也是一個很頭疼的問題。
b、電流
嵌入式系統的正常運行不但需要穩定足夠的電源，還要有足夠的電流，因此在選擇電源器件的時候需要考慮其負載，一般留有30％的余量。
如果是多層板，電源部分在layout的時候需電源分割，這時需要注意分割路徑，盡量將一定量的電源放置在一起。如果是雙面板，則走線寬度需要注意，在板子允許的情況下盡量加寬。合適的退耦電容盡量靠近電源管腳。
展開 硬件大神們都是怎么搞定電路設計的？
獻給那些剛開始或即將開始設計硬件電路的人！剛剛開始接觸電路板的時候，與你一樣，在網上許多關于硬件電路的經驗、知識讓人目不暇接，像信號完整性、EMI、PI設計準會把你搞暈。
別急，慢慢來捋一下。
概述
1）總體思路。設計硬件電路，大的框架和架構要搞清楚，但要做到這一點還真不容易。有些大框架也許自己的老板、老師已經想好，自己只是把思路具體實現;但也有些要自己設計框架的，那就要搞清楚要實現什么功能，然后找找有否能實現同樣或相似功能的參考電路板。懂得盡量利用他人的成果，越是有經驗的工程師越會懂得借鑒他人的成果。
2）理解電路。如果你找到了的參考設計，那么恭喜你，你可以節約很多時間了(包括前期設計和后期調試)。馬上就copy？NO，還是先看懂理解了再說，一方面能提高我們的電路理解能力，另一方面也能避免設計中的錯誤。
3）沒有找到參考設計?
沒關系。先確定大IC芯片，找datasheet，看其關鍵參數是否符合自己的要求，哪些才是自己需要的關鍵參數，以及能否看懂這些關鍵參數，都是硬件工程師的能力的體現，這也需要長期地慢慢地積累。這期間，要善于提問，因為自己不懂的東西，別人往往一句話就能點醒你，尤其是硬件設計。
4）硬件電路設計主要是三個部分，原理圖，PCB ，物料清單(BOM)表。原理圖設計就是將前面的思路轉化為電路原理圖。它很像我們教科書上的電路圖。PCB涉及到實際的電路板，它根據原理圖轉化而來的網表(網表是溝通原理圖和PCB之間的橋梁)，而將具體的元器件的封裝放置(布局)在電路板上，然后根據飛線(也叫預拉線)連接其電信號(布線)。完成了PCB布局布線后，要用到哪些元器件應該有所歸納，所以我們將用到BOM表。
5）用什么工具？
展開 步進電機的硬件電路設計 步進電機驅動原理及方法
自激式恒電流斬波驅動
自激式恒電流斬波驅動的工作原理是通過硬件設計當電流達到某個設定值的時候通過硬件將其電流關閉，然后轉為另一個繞組通電，另一個繞組通電的電流到某個固定的電流的時候，又能通過硬件將其關閉，如此反復，推進步進電機運轉。
優點：噪音大大減小，轉速一定程度上提高了，性能比前兩種有一定的提高。
缺點：對電路設計要求比較高，對電路抗干擾要求比較高，容易引起高頻，燒壞驅動元件，對元件性能要求比較高。
4. 電流比較斬波驅動（目前市場上主要采用的技術）
電流比較斬波驅動是把步進電機繞組電流值轉化為一定比例的電壓，與D/A轉換器輸出的預設值進行比較，比較結果來控制功率管的開關，從而達到控制繞組相電流的目的。
優點：使運動控制模擬正弦波的特點，大大提高性能，運動速度和噪音都比較小，可以使用比較高的細分，是當前流行的控制方法。
缺點：電路比較復雜，對電路中的干擾難以控制和理論要求相吻合，容易產生抖動，在控制形成正弦波的波峰和波谷，容易導致高頻干擾，進而導致驅動元件發熱或者由于頻率過高而老化，這也是很多驅動器使用1年多的時候容易出現紅燈保護的主要原因。
5. 潛進式驅動
這是一種全新的運動控制技術，該技術是在當前電流比較斬波驅動技術的前提下，克服其中的缺點而創新的一種全新的驅動方法。其核心技術是在電流比較斬波驅動的前提下增加了驅動元件發熱和高頻抑制保護技術。
優點：兼有電流比較斬波驅動的優點外，發熱特別小，使用壽命較長。
缺點：全新技術，價格比較高，目前每種步進電機和驅動器匹配要求相對比較嚴格。
【免責聲明】
文章為轉載，版權歸原作者所有。如涉及作品版權問題，請與本人聯系，本人將立刻采取相應措施！
展開 常用外圍電路設計，硬件電路設計參考及注意事項
從事嵌入式這個行業已經有七八年了，在此我給大家分享分享一些硬件電路的設計方案和心得，供一些剛學嵌入式的朋友參考，大神和老鳥請忽略哈。還有，因為本人知識非常有限，也不是專門做電路設計的，如果有什么錯漏的地方非常歡迎大家指正，請大家輕噴輕噴，多多包涵^_^。
一、按鍵電路的常用設計參考
1、R1上拉電阻將不確定的信號通過一個電阻鉗位在高電平，維持在不被觸發的狀態或是觸發后回到原狀態。(個人建議加上)
2、C1電容減小按鍵抖動及高頻信號干擾。(個人建議加上)
3、R2限流電阻(取值100歐~10k不等，如果有設置內部上拉，該值不能太大，否則電流不足以拉低IO口) 保護IO口防止過流過高電壓燒壞IO口，對靜電或者一些高壓脈沖有吸收作用。(個人建議加上)
4、D1ESD二極管 靜電保護二極管，防止靜電干擾或者損壞IO口。(這個根據PCB的成本及防護級別要求來決定添加與否)
二、外接信號輸入設計參考(和按鍵有點類似)
1、R3上拉電阻 將不確定的信號通過一個電阻鉗位在高電平，維持在不被觸發的狀態或是觸發后回到原狀態。(如果外接的連接線比較長，芯片內部上拉能力比較弱，則建議加上。平時通信距離不長，有內部上拉則可以省略)
2、C2電容防止高頻信號干擾。(注意，如果輸入頻率信號比較大,C2容值要對應減少，或者直接省略C2)
3、R4限流電阻保護IO口 防止過流過高電壓燒壞IO口，對靜電或者一些高壓脈沖有吸收作用。(個人建議加上)
4、D2ESD二極管靜電保護二極管，防止靜電干擾或者損壞IO口。
展開 SOA中的軟件架構設計及軟硬件解耦方法論
SOA的軟件架構設計原理
如下圖表示了典型的SOA軟件架構設計原理。這種以服務為目標的開發架構實際上是實現面向服務開發的SOA架構模型方案，讓產品經理專注于服務的設計，而系統軟件則深入到產品的開發過程中，這也是解決汽車軟件危機的重大突破。整個SOA架構可以總結為由邏輯架構構建起的一個軟硬解耦的系統和由服務架構完成的服務抽象與適配，最終建立了一個標準化的服務體系。
其整體邏輯架構設計過程可概括為：
電子電氣架構：
設計可拓展的架構（也叫計算與通信架構）需要滿足分層設計、分層測試、分層驗證要求，避免在開發階段軟件更迭的連鎖反應和集成測試中問題集中爆發，使得發現問題更加迅速，軟件版本更迭更加快速。
硬件計算平臺：
可擴展的硬件平臺包括SOA基礎服務管理和SOA硬件I/O控制管理，可兼容自動駕駛系統的多個傳感器和外部設備，支持多異構芯片和硬件升級。
操作系統內核/服務中間件：作為文件調度和驅動的核心，操作系統在支撐軟硬件解耦和軟件在硬件上的部署方面可以實現最好的支配能力。
通信架構：
通信架構的可擴展性可以很好的確保平臺化車型開發中快速適配，車型之間的差異可以減少到最少，開發下階段車型秩序進行通信擴展借鑒當前這代產品，不用再進行很多額外的開發工作，這樣可以大大減少后期產品線維護的壓力。
為了滿足車輛控制實時性的要求，核心網將會采用如TSN等的可靠通訊技術。在區域控制器下的局域網內，傳統的CAN、Lin等通訊方式將會繼續存在。局域網內可以以傳統的信號的方式進行通信，在核心的以太網骨干網絡中，將會以服務的方式進行數據之間的交互，就需要如DDS等通信中間件。
展開 三軸傾角傳感器系統硬件設計詳解
本文提出以雙軸傳感器SCA100t(＄37.2345) 和C8051F(＄8.5976) 單片機實現的設計，可大大降低系統成本，不但可以構成一個單獨的數字輸出傳感器，也可以作為一個測量模塊，嵌入到測量控制系統中，廣泛應用于機器人控制、平臺姿態（俯仰和滾轉）測量、雙軸加速度測量等系統中。
硬件電路設計
整個系統結構如圖1 所示。可分為供電電路、角度測量和數據采集與輸出等。系統采用寬電源供電，經電源變換后電源分為兩路，一路是由精密穩壓芯片REF195(＄1.5240)，輸出高穩定的 5v 電壓，專為傳感器供電，以提高傳感器的輸出穩定性;另一路是由LM2937(＄0.7700)輸出的3.3v 電源，為單片機系統提供工作電源。
圖1 系統總體框圖
角度測量使用了VTI 公司生產的硅基加速度傳感器SCA100t，其主要性能指標：1）雙軸向傾角測量：SCA100t 測量X-Y 方向;2） 測量范圍 1.7g;3） 測量靈敏度1.2V/g;4）+5V單電源供電，兩個比例電壓輸出（模擬），內置11 位AD 轉換器;5）兼容SPI 的數字輸出;6）通過SPI 接口，可以訪問內部溫度傳感器。
SCA100t 為12 腳表貼封裝，設計時要水平安裝芯片，并注意芯片上面箭頭所指方向為正方向。輸出使用SPI 接口，周期為19 個時鐘，雖然C8051F 單片機具有片上SPI 資源，與SCA100t 的SPI 時序不符，因此采用軟件模擬SPI 總線讀寫SCA100t 數據。傳感器同時還有模擬輸出接口，設計時把這兩路信號引出，滿足用戶的使用要求。
展開 干貨｜如何學好硬件設計？高手教你從理論走向實踐
AutoCAD的基本用法還是比較簡單的，在有人教的情況下，半小時可以入門，對于硬件工程師來說就畫一下板框，保存為DXF格式，再導入到PCB設計軟件。同時，DXF也是硬件工程師與結構工程師交互的文件格式。
相對于pro-e來說，solidworks更加易學易用。用這兩個軟件都可以畫元器件的3D封裝，再把PCB導出為stp格式放到solidworks當中，這樣，還沒打板就可以看到整機的效果圖了。學3D軟件還有個好處，讓你更清楚板子安裝的情況，像定位孔、插座、接線等，這樣設計出來的PCB不容易因為結構問題而無法安裝，這是很多硬件工程師容易忽略的地方。
MATLAB，任何的計算，都可以用它。簡單的計算，像電阻分壓、濾波器的截止頻率等，復雜一點，像定向耦合器的參數計算、復雜運放電路的建模等，用MATLAB都可以輕松解決。
進階中級實踐篇
1、基本電路單元的計算、仿真與驗證
誠然，不管一塊電路板有多復雜，都可以按照功能來劃分為若干個模塊，而這些模塊還可以再劃分為眾多的電路單元。所以，首先要掌握最基本的電路單元的設計。
展開 
汽車電子行業結構硬件協同設計分享
汽車電子行業結構硬件協同設計分享
B-1B轟炸機設計的計算設備硬件配置選型
較小規模的設計任務可能可以在普通臺式計算機上完成，而較大規模的設計任務則可能需要高性能計算（HPC）集群或服務器。
以下是一些可能的計算機硬件配置要求和推薦配置：
1) 處理器（CPU）：推薦使用多核心高性能的處理器，以提供快速的計算能力。具體的核心數量和主頻取決于設計任務的復雜度和軟件的要求。
2) 內存（RAM）：較大的設計任務可能需要大容量的內存以處理復雜的模型和數據。根據任務的規模和要求，推薦配置16GB到64GB甚至更多的內存。
3) 圖形處理器（GPU）：一些設計軟件和模擬工具支持GPU加速，可以提供更快的計算和渲染能力。如果使用支持GPU加速的軟件，可以考慮配備專門的GPU加速器。
4) 存儲：大規模設計任務可能需要大容量的存儲空間來保存模型、數據和結果。推薦配置快速的固態硬盤（SSD）作為系統和軟件的安裝盤，以及大容量的機械硬盤（HDD）作為數據存儲盤。
5) 網絡連接：設計任務中可能需要進行大量的數據傳輸和協作工作。因此，穩定和高速的網絡連接是必要的，以便進行文件傳輸、遠程協作和訪問遠程資源。
請注意，具體的硬件配置要求會根據設計任務的規模和軟件的要求而有所差異。
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