usb硬件解析及设计

Usb硬件解析及设计

USB有“主设备” 和“从设备” 之分。“主设备” 通常写为“USB HOST”或“USB OTG” ，而“从设备”一般写为“USB DEVICE” 。STM32F103系列的芯片只能做“USB DEVICE” ，STM32F105

和STM32F107系列才可以做“USB OTG” 。

USB信号是差分信号，信号线为D+、 D-。在USB HOST端， D+、 D-各接一个15ko hm的下拉电阻。

而在USB DEVICE端，这时就有高速低速设备的区别了。USB1.0、1.1、2.0协议中

都有定义高低速设备以满足不同情况的需求，这些在硬件上的区别就是：

高速设备：D+ 接一个1.5K的上拉电阻，D-不接；

低速设备则相反：这就是为什么板上的USB接口的D+上接一个1.5K的上拉电阻到3.3V的原因。

这样当USB DEVICE插入到USB HOST中时，如果是高速设备，则D+被拉高，D-不

变；低速设备则与之相反。这个上拉过程需要大概2.5us的时间，USB HOST在这个时间

内便检测到了该信号，即可判断有USB DEVICE plug in，和该device的类型，然后开始通讯、枚举等。所以，USB协议虽然非常复杂，一般人不太好掌握，但USB硬件却是非常简单的：如果是USB HOST，例如PC机，那么在USB接口的D+、D-差分线上都接一个15K电阻到

地就可以了；如果是USB DEVICE，例如我们的STM32开发板，那么在USB接口的D+接一个1.5K的上拉电阻到3.3V就可以。

另外，在高速USB传输时，需要考虑信号的完整性问题，即阻抗匹配。阻抗匹配是指在

能量传输时，要求负载阻抗要和传输线的特征阻抗相等，此时的传输不会产生反射，这表明所

有能量都被负载吸收了。反之则在传输中有能量损失。下图中的

R55、R56的22欧姆电阻是阻抗匹配电阻。

硬件电路板设计规范标准

0目录 0目录 (2) 1概述 (4) 1.1适用范围 (4) 1.2参考标准或资料 (4) 1.3目的 (5) 2PCB设计任务的受理和计划 (5) 2.1PCB设计任务的受理 (5) 2.2理解设计要求并制定设计计划 (6) 3规范内容 (6) 3.1基本术语定义 (6) 3.2PCB板材要求: (7) 3.3元件库制作要求 (8) 3.3.1原理图元件库管理规范： (8) 3.3.2PCB封装库管理规范 (9) 3.4原理图绘制规范 (11) 3.5PCB设计前的准备 (12) 3.5.1创建网络表 (12) 3.5.2创建PCB板 (13) 3.6布局规范 (13) 3.6.1布局操作的基本原则 (13) 3.6.2热设计要求 (14) 3.6.3基本布局具体要求 (16) 3.7布线要求 (24) 3.7.1布线基本要求 (27) 3.7.2安规要求 (30)

3.8丝印要求 (32) 3.9可测试性要求 (33) 3.10PCB成板要求 (34) 3.10.1成板尺寸、外形要求 (34) 3.10.2固定孔、安装孔、过孔要求 (36) 4PCB存档文件 (37)

1概述 1.1 适用范围 本《规范》适用于设计的所有印制电路板（简称PCB）； 规范之前的相关标准、规范的内容如与本规范的规定相抵触的，以本规范为准。 1.2 参考标准或资料 下列标准包含的条文，通过在本标准中引用而构成本标准的条文。在标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨，使用下列标准最新版本的可能性: GB/4588.3—88 《印制电路板设计和使用》 Q/DKBA-Y001-1999《印制电路板CAD工艺设计规范》 《PCB工艺设计规范》 IEC60194 <<印制板设计、制造与组装术语与定义>> （Printed Circuit Board design manufacture and assembly-terms and definitions） IPC—A—600F <<印制板的验收条件>> （Acceptably of printed board） IEC60950 安规标准 GB/T 4677.16-1988 印制板一般检验方法

270V高压大功率永磁同步电机驱动器设计

270V高压大功率永磁同步电机驱动器设计 摘要：近年来270V高压直流供电体制在各种装备上开始大量应用，本文给出了 一种由TMS320F2812、高精度转子位置速度检测装置及高压MOS管组成的高压 大功率永磁同步电机驱动控制方案，详细描述了系统的硬件组成和软件设计结构。试验结果表明，该系统较好的解决了高压供电带来的干扰问题，具有调速性能良好、效率高、抗干扰能力强等特点，满足型号的使用要求。 关键词：270V高压；永磁同步电机驱动器；抗干扰 0 引言 随着我国对高压直流电源系统的深入研究，新一代装备已开始采用270V高压直流供电系统，这种新型电源体制不但具有传输功率大、传输效率高、供电可靠 性高和电源配电重量轻的特点，而且还将大大减小低压直流供电系统的电器设备 的大电流电弧干扰，提高了武器装备的综合能力[1]。 本文给出了一种由TMS320F2812、高精度转子位置速度检测装置及高压MOS 管组成的大功率PMSM驱动控制方案，详细叙述了系统的硬件组成和软件设计结构。并在此基础上，设计了一套大功率PMSM驱动控制系统，该系统具有调速性 能良好，效率高等特点，满足型号的使用要求。 1 系统总体设计 1.1 永磁同步电机（PMSM）数学模型 永磁同步电机由于具备小体积、高效率及功率密度、调速性能良好等优点得 到了越来越广泛的应用。PMSM的数学模型包括电动机的运动方程，物理方程和 转矩方程，这些方程是永磁同步电机数学模型的基础。控制对象的数学模型能够 准确的反应被控系统的静态和动态特性。为方便分析，先做以下假设[2~4]： 1）磁路不饱和，即电机电感大小不受电流变化影响，不计涡流和磁滞损耗； 2）忽略齿槽、换相过程和电枢反应等的影响； 3）三相绕组完全对称，永久磁钢的磁场沿气隙周围正弦分布； 4）电枢绕组在定子内表面均匀连续分布； 5）驱动开关管和续流二极管为理想元件。 优化设计后的永磁同步电机经过Park变换后，其dq坐标系下的数学模型可 表示为方程式： 式1.1 式1.2 式1.3 式中：、—定子电压dq轴分量；、—定子电流dq轴分量； —定子电阻；—转子极对数； —转子角速度；—定子电感； —电磁转矩；—永磁体产生的磁链，为常数； 从电磁转矩方程可以看出只要能准确地检出转子空间位置（d轴），通过控 制逆变器使三相定子的合成电流在q轴上，那么永磁同步电机的电磁转矩只与定 子电流的幅值成正比，即控制定子电流的幅值，就能很好地控制电磁转矩。 1.2 驱动控制策略 永磁同步电机的控制策略有很多种，如直接转矩控制、转子磁场定向控制等[5~6]，本系统采用转子磁场定向控制，其基本原理是通过坐标变换，在转子磁场 定向的同步坐标系上对电机的磁场电流和转矩电流进行解耦控制，使其具有和传

硬件电路设计过程经验分享 (1)

献给那些刚开始或即将开始设计硬件电路的人。时光飞逝，离俺最初画第一块电路已有3年。刚刚开始接触电路板的时候，与你一样，俺充满了疑惑同时又带着些兴奋。在网上许多关于硬件电路的经验、知识让人目不暇接。像信号完整性，EMI，PS设计准会把你搞晕。别急，一切要慢慢来。 1)总体思路。 设计硬件电路，大的框架和架构要搞清楚，但要做到这一点还真不容易。有些大框架也许自己的老板、老师已经想好，自己只是把思路具体实现;但也有些要自己设计框架的，那就要搞清楚要实现什么功能，然后找找有否能实现同样或相似功能的参考电路板(要懂得尽量利用他人的成果，越是有经验的工程师越会懂得借鉴他人的成果)。 2)理解电路。 如果你找到了的参考设计，那么恭喜你，你可以节约很多时间了(包括前期设计和后期调试)。马上就copy?NO，还是先看懂理解了再说，一方面能提高我们的电路理解能力，而且能避免设计中的错误。 3)没有找到参考设计? 没关系。先确定大IC芯片，找datasheet，看其关键参数是否符合自己的要求，哪些才是自己需要的关键参数，以及能否看懂这些关键参数，都是硬件工程师的能力的体现，这也需要长期地慢慢地积累。这期间，要善于提问，因为自己不懂的东西，别人往往一句话就能点醒你，尤其是硬件设计。 4)硬件电路设计主要是三个部分，原理图，pcb，物料清单(BOM)表。 原理图设计就是将前面的思路转化为电路原理图。它很像我们教科书上的电路图。

pcb涉及到实际的电路板，它根据原理图转化而来的网表(网表是沟通原理图和pcb之间的桥梁)，而将具体的元器件的封装放置(布局)在电路板上，然后根据飞线(也叫预拉线)连接其电信号(布线)。完成了pcb布局布线后，要用到哪些元器件应该有所归纳，所以我们将用到BOM表。 5)用什么工具? Protel，也就是altimuml容易上手，在国内也比较流行，应付一般的工作已经足够，适合初入门的设计者使用。 6)to be continued...... 其实无论用简单的protel或者复杂的cadence工具，硬件设计大环节是一样的(protel上的操作类似windwos，是post-command型的;而cadence的产品concept&allegro是pre-command型的，用惯了protel，突然转向cadence的工具，会不习惯就是这个原因)。设计大环节都要有1)原理图设计。2)pcb设计。3)制作BOM 表。现在简要谈一下设计流程(步骤)： 1)原理图库建立。要将一个新元件摆放在原理图上，我们必须得建立改元件的库。库中主要定义了该新元件的管脚定义及其属性，并且以具体的图形形式来代表(我们常常看到的是一个矩形(代表其IC BODY)，周围许多短线(代表IC管脚))。protel创建库及其简单，而且因为用的人多，许多元件都能找到现成的库，这一点对使用者极为方便。应搞清楚ic body，ic pins，input pin，output pin，analog pin，digital pin，power pin等区别。 2)有了充足的库之后，就可以在原理图上画图了，按照datasheet和系统设计的要

基于STM32的无刷直流电机驱动器设计

基于STM32的无刷直流电机驱动器设计 利用主控制器STM32所具有的优势，设计无位置传感器无刷直流电机为控制对象的驱动器，包括功率驱动电路、三相逆变电路、反电动势检测电路和电流与电压监测电路。该驱动器设计成本较低，具有一定的应用价值。 标签：STM32；无位置传感器；无刷直流电机 1 概述 与8位单片机有限指令和性能相比，32位STM32处理器的工作频率达到72MHZ，处理能力达到1.25DMIPS，能实现高端运算能力；与32位DSP高成本和高功效相比，32位STM32处理器具有出众的功耗控制和明显价格优势，同时其内部高度集成，具有创新而丰富的外设，更加利于控制系统的开发。同时STM32中的STM32F103增强型系列具有专门为实现电机控制的高级定时器，以及转换速度为1MHZ、精度为12位的ADC[1]。 无刷直流电机既具有直流电机调速性能良好、运行效率较高等的特征，又具有交流电机构造简单、故障率低等的特点，具备两者优势，具有广阔应用前景。无刷直流电机分为有位置传感器和无位置传感器两种，两者相比，后者具有许多优势：缩小了无刷电机的体积和成本；增强了抗干扰能力，扩大在高温、高腐蚀性等特殊场合的使用范围；提高了系统可靠性，降低电机的维护工作量[2]。本设计以无位置传感器无刷直流电机为控制对象。 2 硬件设计 2.1 硬件总体结构 利用STM32较强控制性能及丰富外设，使硬件设计较为简单，所占空间较小，进一步降低成本，图1所示为驱动器硬件框图，以STM32为控制核心，包括电源电路、功率驱动电路、三相逆变电路、反电动势检测电路、电流监测电路、电压监测电路和串口通信电路。 在设计中选用STM32F103型号，其I/O口分配为：PA8端口（TIM1_CH1）、PA9（TIM1_CH2）端口和PA10（TIM1_CH3）端口分别与功率驱动电路的高边控制端HIN相连，PD9、PD10和PD11端口分别与低边控制端LIN相连；PA1（ADC1_IN1）、PA2（ADC1_IN2）和PA3（ADC1_IN3）端口与反电动势检测电路相连；PC0（ADC1_IN10）端口与电流监测电路相连；PC1（ADC1_IN11）端口与电压监测电路相连；PD5、PD6端口与通信电路相连；PC6、PC7端口分别与两个LED灯相连，作为警报信息；预留的IO管脚可用于后期的扩展开发。 2.2 电源电路设计

硬件-原理图布线图-设计审核表

硬件设计检查列表——Check List 产品名称开发代号 PCB P/N PCB 版本 PCBA P/N PCBA 版本 产品功能简述： 原理图设计部分（参考《电路原理图设计规范》） 1.电路图图幅选择是否合理。（单页，多页）是?否?免? 2.电路图标题栏、文件名是否规范。是?否?免? 3.元件大小、编号、封装是否有规律，是否符合要求。是?否?免? 4.元器件标注（名称，标称值，单位，型号，精度等）是否符合要求是?否?免? 5.元器件摆放和布局是否合理、清晰。是?否?免? 6.器件间连线是否正确，规范。是?否?免? 7.电气连线交叉点放置是否合理。是?否?免? 8.重要的电气节点是否明确标示。是?否?免? 9.重要网络号是否标准清晰。是?否?免? 10.是否对特殊部分添加注释。是?否?免? 11.零件选型是否符合要求（零件封装，可购买性，电压电流是否满足等）。是?否?免? 12.是否设计测试点，Jump点。是?否?免? 13.是否符合ESD保护设计要求。是?否?免? 14.是否符合EMI/EMC设计要求。是?否?免? 15.是否有过流、过压保护设计。是?否?免? 16.元器件选项是否能满足功能设计的功耗，电压，电流的要求。是?否?免? 17.时钟晶振电容是否匹配，晶振选项是否正确(有源、无源)。是?否?免? 18.I/O口开关量输入输出是否需要隔离。是?否?免? 19.上拉、下拉电阻设计是否合理。是?否?免? 20.是否进行过DRC检查。是?否?免? 21.是否存在方框图。是?否?免? 22.是否标注模块名称。是?否?免? 23.原理图层级结构是否合理、清晰。是?否?免? 24.标注部分字体、大小是否合理。是?否?免? 25.零件选型的可采购性。是?否?免? 26.零件选型的可生产性。是?否?免?Designed by：Checked by：Approved by：

软硬件测试方案

1.1.1软硬件测试方案 1.1.1.1测试目的和要求 1.1.1.1.1测试目的 作为软件开发的重要环节，软件测试越来越受到人们的重视，软件测试是软件工程过程的一个重要阶段，是在软件投入运行前，对软件需求分析、设计和编码各阶段产品的最终检查，是为了保证软件的正确性、完全性和一致性，从而检测软件错误、修正软件错误的过程。随着软件开发规模的增大、复杂程度的增加，以寻找软件中的错误为目的的测试工作就显得更加困难，因此要求测试计划和测试管理更加完备。本次测试安排在项目进行编码过程中和编码完成后进行，测试的内容包括系统界面风格、主要功能、容错能力、模块间的关联等等，依据正规步骤完成单元测试、边缘测试、整体测试。通过测试，及时发现存在于程序中的错误并根据测试结果对程序进行修改，从而确保提交给用户的程序是经过检验并能顺利运行的。 1.1.1.1.2测试的总体要求 软件测试可运用多种不同的测试策略来实现，最常用的方式是自底向上分阶段进行，对不同开发阶段的产品采用不同的测试方法进行检测，从测试开始，然后进行功能测试，最终进行系统测试。 尽早地和不断地进行软件测试。 保证系统风格与界面统一。 保证各系统联接正确，数据传送正常。

抽检程序的内部编写情况无误。 测试用例应由测试输入数据和对应的预期输出结果两部分组 成。 程序员应避免负责测试自己编写的程序。 测试用例，应当包括合理和不合理的输入条件。 应当检查程序是否有不希望的副作用。 程序流程和接口内容绝不可忽视。 充分注意测试中的群体现象。 严格执行测试计划。 对每个测试结果严格检查。 妥善保存文档。 性能测试和功能测试同等重要。 1.1.1.1.3测试人员及组织分工 参加测试人员包括技术支持组部分人员、开发小组全体成员、质保组测试成员和用户人员。组织分工如下： 单元测试：由实施组成员在编码过程中，各自以及交叉进行单元测试。 集成测试：由质保组两名测试成员、实施组两名成员进行集成测试。 系统测试：由技术组项目技术负责人、系统设计师、用户人员进行系统测试。

硬件设计规范

XXX电子有限公司 XXX电子硬件设计规范 V1.2

xxx 电子有限公司发布 1.目的： 为规范硬件设计、保证产品质量和性能、减少各类差错，特制定本规范。 2.适用范围 XXX公司自行研发、设计的各类产品中硬件设计的全过程，各部门涉及到有关内容者均以此规范为依据。 3.文档命名规定 硬件设计中涉及各种文档及图纸，必须严格按规则命名管理。由于XXX公司早期采用的 6.01设计软件不允许文件名超过8个字符，故文件名一直规定为8.3模式。为保持与以前文件 的兼容，本规范仍保留这一限制，但允许必要情况下在文件名后面附加说明性文字。 3.1.原理图 3.1.1.命名规则 原理图文件名形如 xxxxYmna.sch 其中xxxx：为产品型号，由4位阿拉伯数字组成，型号不足4位的前面加0。 Y：为电路板类型，由1位字母组成，目前已定义的各类板的字母见附录1。 m：为文件方案更改序号，表示至少有一个电路模块不同的电路方案序号，不同方案的电路可同时在生产过程中流通，没有互相取代关系。 n：一般为0，有特殊更改时以此数字表示。 a：为文件修改序号，可为0-z，序号大的文件取代序号小的文件。 例如：1801采用SSM339主控芯片的主板原理图最初名为1801M001.SCH，进行电路设计改进后为1801M002.SCH、1801M003.SCH等；改为采用AK1020主控芯片后名为1801M101.SCH，在此基础上的改进版叫1801M102.SCH、1801M103.SCH等。 3.1.2.标题框 原理图标题框中包含如下各项，每一项都必须认真填写： 型号（MODEL）：产品型号，如1801（没有中间的短横线）； 板名（BOARD）：电路板名称，如MAIN BOARD、FRONT BOARD等； 板号（Board No.）：该电路板的编号，如1801100-1、1801110-1等，纯数字表示，见“3.2.2.”； 页名（SHEET）：本页面的名称，如CPU、AUDIO/POWER、NAND/SD等； 页号（No.）：原理图页数及序号，如1 OF 2、2 OF 2等； 版本（REV.）：该文件修改版本，如0.1、0.11、1.0等，正式发行的第一版为V1.0； 日期（DATE）：出图日期，如2009.10.16等，一定要填出图当天日期； 设计（DESIGN）：设计人，由设计人编辑入标题框； 审核（CHECK）：审核人，需手工签字； 批准（APPROVE）：批准人，需手工签字。 3.2.PCB图 3.2.1.命名规则 PCB文件除后缀为.PCB外，文件名主体及各字段的意义与对应的原理图文件完全相同。 注意：PCB图更改后，即便原理图没有变动，也必须更改原理图文件名，使二者始终保持这种对应关系。

伺服驱动器硬件设计方案

伺服驱动器硬件设计方案 伺服驱动器的硬件研发主要包括控制板和电源板的设计，控制板承担与上位机进行交互和实时生成精准的PWM信号。电源板的作用根据PWM信号，利用调制的原理产生特定频率，特定相位和特定幅值的三相电流以驱动电机以达到最优控制。 一控制板研发 1）控制板的架构主要的任务就是核心器件的选择。 安川、西门子等国际知名的公司都是采样ASIC的方式的芯片，这样就可以按照自己 的设计需要来制造专用于伺服控制的芯片，由于采样ASIC方式，所以芯片的运行速 度非常快，那么就比较容易实现电流环的快速响应，并且可以并行工作，那么也很 容易实现多轴的一体化设计。采样ASIC的方式有很多的好处，比如加密等。但是采 样ASIC的风险和前期的投入也是非常的巨大的，并且还要受该国的芯片设计和制造 工艺的限制。 根据我国的实际的国情和国际的因素等多种原因，核心芯片比较适宜采样通用的 DSP，ARM等处理器，比如Ti的C2000飞思卡尔的K60，英飞凌的XE164等。研究 台达的伺服驱动器发现其架构是采用Ti的DSP 2812+CPLD，这和我们公司GSK的方 案基本一样。我们也是采用DSP2812加CPLD(EPM570T144)来实现核心的控制功能。 2）核心器件的控制功能的分工。 DSP实现位置环、速度环、电流环的控制以及利用事件管理器PWM接口实现产生特 定的PWM信号。可以利用其灵活的编程特性快速的运算能力实现特定的控制算法等，还可以利用其自身的A/D完成对电机电流的转换，但是DSP自身的A/D精度普遍较 低，并且还受基准电压电源的纹波PCB的LAYOUT模数混合电路的处理技巧影响， 所以高档的伺服几乎都采用了外部A/D来完成电流采样的处理。比如路斯特安川等。 也有一些高档的伺服使用一些特殊的电流传感器，该传感器的输出已经是数字信 号，这样就可以节省了外部A/D芯片和增强抗干扰能力。如西门子的变频器采用 ACPL7860，发那克用于机器人的六驱一体的伺服也是采用了ACPL7860，西门子的伺 服S120采用了Ti的芯片AMC1203。 CPLD的作用是用来协助DSP以减少其自身的开销，比如完成速度的计算，位置的 计算，控制外部A/D对电机电流进行转换，因此当实现位置环速度环电流环所需要 的位置数据，速度数据，电流数据，那么DSP就可以直接从CPLD/FPGA处读取，不 需要耗费DSP的宝贵时间来计算这些数据。如果是增量式编码器采用M/T法测速效 果是最好的，但M/T法对DSP处理器的资源开销很大, 而CPLD/FPGA可以非常方便 使用M/T法进行测速。如果是绝对式编码器也可以非常方便采用CPLD/FPGA来解 析通信协议，并实现测速。一些高档的伺服也采用了CPLD/FPGA实现总线和以太网 功能。

SOC的软硬件协同设计方法和技术

SOC的软硬件协同设计方法和技术 摘要： 随着嵌入式系统与微电子技术的飞速发展，硬件的集成度越来越高，这使得将CPU、存储器和I/O设备集成到一个硅片上成为可能，SOC应运而生，并以其集成度高、可靠性好、产品问世周期短等特点逐步成为当前嵌入式系统设计技术的主流。传统的嵌入式系统设计开发方法无法满足Soc设计的特殊要求，这给系统设计人员带来了巨大的挑战和机遇，因此针对Soc的设计方法学己经成为当前研究的热点课题。 论文首先分析了嵌入式系统设计的发展趋势，论述了传统设计开发方法和工具的局限性，针对Soc设计技术的特点探究了Soc软硬件协同设计方法的流程，并讨论了目前软硬件协同设计的现状。 关键词: 软硬件协同设计，可重用设计，SOC 背景： 计算机从1946年诞生以来，经历了一个快速发展的过程，现在的计算机没有变成科幻片电影中那样贪婪、庞大的怪物，而是变得小巧玲珑、无处不在，它们藏身在任何地方，又消失在所有地方，功能强大，却又无影无踪，这就是嵌入式系统。嵌入式系统是以应用为中心、计算机技术为基础、软件硬件可剪裁、适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统是将先进的计算机技术、微电子技术和现代电子系统技术与各个行业的具体应用相结合的产物，这一点决定了它必然是一个技术密集、高度分散、不断创新的知识集成系统。嵌入式系纫‘泛应用于国民经济和国防建设的各个领域，发展非常迅速，调查数据表明，嵌入式系统的增长为每年18%，大约是整个信息技术产业平均增长的两倍[1]，目前世界上大约有2亿台通用计算机,而嵌入式处理器大约60亿个，嵌入式系统产业是二十一世纪信息产业的重要增长点。 随着集成电路制造工艺的飞速发展，嵌入式系统硬件的集成度越来越高，这使得将嵌入式微处理器、存储器、I/O设备等硬件组成部件集成到单个芯片上成为可能，片上系统SoC (System on Chip)应运而生[2]。SOC极大地缩小了系统体积；减少了板级系统SoB(System on Board)中芯片与芯片之间的互连延迟，从而提高了系统的性能; 强调设计重用思想，提高了设计效率，缩短了设计周期，减少了产品的上市时间。因此SOC以其集成度高、体积小、功耗少、可靠性好、产品问世周期短等优点得到了越来越广泛地应用，并且正在逐渐成为当前嵌入式系统设计的主流技术[3]。但Soc设计不同于传统嵌入式系统的开发，如何快速、有效地开发和设计Soc产品是当前嵌入式设计开发方法学的一个十分重要的研究领

经验分享：硬件电路怎么设计

经验分享：硬件电路怎么设 计

1)总体思路。 设计硬件电路，大的框架和架构要搞清楚，但要做到这一点还真不容易。有些大框架也许自己的老板、老师已经想好，自己只是把思路具体实现;但也有些要自己设计框架的，那就要搞清楚要实现什么功能，然后找找有否能实现同样或相似功能的参考电路板(要懂得尽量利用他人的成果，越是有经验的工程师越会懂得借鉴他人的成果)。 2)理解电路。 如果你找到了的参考设计，那么恭喜你，你可以节约很多时间了(包括前期设计和后期调试)。马上就copy?NO，还是先看懂理解了再说，一方面能提高我们的电路理解能力，而且能避免设计中的错误。 3)没有找到参考设计? 没关系。先确定大IC芯片，找datasheet，看其关键参数是否符合自己的要求，哪些才是自己需要的关键参数，以及能否看懂这些关键参数，都是硬件工程师的能力的体现，这也需要长期地慢慢地积累。这期间，要善于提问，因为自己不懂的东西，别人往往一句话就能点醒你，尤其是硬件设计。 4)硬件电路设计主要是三个部分，原理图，pcb ，物料清单(BOM)表。 原理图设计就是将前面的思路转化为电路原理图。它很像我们教科书上的电路图。pcb涉及到实际的电路板，它根据原理图转化而来的网表(网表是沟通原理图和pcb之间的桥梁)，而将具体的元器件的封装放置(布局)在电路板上，然后根据飞线(也叫预拉线)连接其电信

号(布线)。完成了pcb布局布线后，要用到哪些元器件应该有所归纳，所以我们将用到BOM表。 5)用什么工具? Protel，也就是altimuml容易上手，在国内也比较流行，应付一般的工作已经足够，适合初入门的设计者使用。 6)to be continued...... 其实无论用简单的protel或者复杂的cadence工具，硬件设计大环节是一样的(protel上的操作类似windwos，是post-command型的;而cadence的产品concept & allegro 是pre-command型的，用惯了protel，突然转向cadence的工具，会不习惯就是这个原因)。设计大环节都要有： 1)原理图设计。 2)pcb设计。 3)制作BOM表。 现在简要谈一下设计流程(步骤)： 1)原理图库建立。 要将一个新元件摆放在原理图上，我们必须得建立改元件的库。库中主要定义了该新元件的管脚定义及其属性，并且以具体的图形形式来代表(我们常常看到的是一个矩形(代表其IC BODY)，周围许多短线(代表IC管脚))。protel创建库及其简单，而且因为用的人多，许多元件都能找到现成的库，这一点对使用者极为方便。应搞清楚 ic body，ic pins，input pin，output pin， analog pin， digital

USRC215wifi模块硬件设计手册

USR-C215 wifi模块硬件设计手册

目录 1. 产品概述 (3) 1.1产品简介 (3) 1.2引脚描述 (3) 1.3尺寸描述 (4) 1.4 开发套件 (5) 2.硬件参考设计 (6) 2.1典型应用硬件连接 (6) 2.2电源接口 (6) 2.3 UART接口 (7) 2.4复位控制和恢复出厂设置控制 (8) 2.5天线 (8) 3.免责声明 (9) 4.更新历史 (9) 附件1：评估板原理图 (9)

1.产品概述 1.1产品简介 USR-C215模块硬件上集成了MAC、基频芯片、射频收发单元、以及功率放大器；内置低功耗运行机制，可以有效实现模块的低功耗运行；支持WiFi协议以及TCP/IP协议，用户仅需简单配置，即可实现UART设备的联网功能。尺寸较小，易于组装在客户产品的硬件单板电路上，且模块可选择内置或外置天线的应用，方便客户多重选择。 1.2引脚描述 下图为USR-C215的引脚对应图： 图1 USR-C215 引脚图

表1 USR-C215模块管脚说明 注：在信号类型中，P表示电源，I表示输入，O表示输出，N表示不可用 管脚名称信号类型说明 1 GND P 电源地 2 VDD P 电源正极，3.3V 3 RELOAD I 拉低1-3秒是启动simplelink配置，3S以上是恢复出厂设置 4 RESET I 模块复位，低电平有效 5 UART_RX I 串口接收引脚 6 UART_TX O 串口发送引脚 7 PWR_SW N 悬空，不可用 8 WPS N 悬空，不可用 9 READY O 模块工作正常指示引脚，低有效，可外接LED 10 nLINK O 模块WiFi连接指示引脚，低有效，可外接LED 1.3尺寸描述 外形尺寸为22.0*13.5mm,误差为±0.2mm.引脚尺寸如图2 图2 外形尺寸图

硬件电路原理图设计审核思路和方法

硬件电路原理图设计审核思路和方法 1、详细理解设计需求，从需求中整理出电路功能模块和性能指标要 求； 2、根据功能和性能需求制定总体设计方案，对CPU进行选型，CPU 选型有以下几点要求： a）性价比高； b）容易开发：体现在硬件调试工具种类多，参考设计多，软件资源丰富，成功案例多； c）可扩展性好； 3、针对已经选定的CPU芯片，选择一个与我们需求比较接近的成功 参考设计，一般CPU生产商或他们的合作方都会对每款CPU芯片做若干开发板进行验证，比如440EP就有yosemite开发板和 bamboo开发板，我们参考得是yosemite开发板，厂家最后公开给用户的参考设计图虽说不是产品级的东西，也应该是经过严格验证的，否则也会影响到他们的芯片推广应用，纵然参考设计的外围电路有可推敲的地方，CPU本身的管脚连接使用方法也绝对是值得我们信赖的，当然如果万一出现多个参考设计某些管脚连接方式不同，可以细读CPU芯片手册和勘误表，或者找厂商确认；另外在设计之前，最好我们能外借或者购买一块选定的参考板进行软件验证，如果没问题那么硬件参考设计也是可以信赖的；但要注意一点，现在很多CPU 都有若干种启动模式，我们要选一种最适合的启动模式，或者做成兼容设计；

4、根据需求对外设功能模块进行元器件选型，元器件选型应该遵守 以下原则： a）普遍性原则：所选的元器件要被广泛使用验证过的尽量少使用冷偏芯片，减少风险； b）高性价比原则：在功能、性能、使用率都相近的情况下，尽量选择价格比较好的元器件，减少成本； c）采购方便原则：尽量选择容易买到，供货周期短的元器件； d）持续发展原则：尽量选择在可预见的时间内不会停产的元器件；e）可替代原则：尽量选择pin to pin兼容种类比较多的元器件；f）向上兼容原则：尽量选择以前老产品用过的元器件； g）资源节约原则：尽量用上元器件的全部功能和管脚； 5、对选定的CPU参考设计原理图外围电路进行修改，修改时对于每 个功能模块都要找至少3个相同外围芯片的成功参考设计，如果找到的参考设计连接方法都是完全一样的，那么基本可以放心参照设计，但即使只有一个参考设计与其他的不一样，也不能简单地少数服从多数，而是要细读芯片数据手册，深入理解那些管脚含义，多方讨论，联系芯片厂技术支持，最终确定科学、正确的连接方式，如果仍有疑义，可以做兼容设计；这是整个原理图设计过程中最关键的部分，我们必须做到以下几点： a）对于每个功能模块要尽量找到更多的成功参考设计，越难的应该越多，成功参考设计是“前人”的经验和财富，我们理当借鉴吸收，站在“前人”的肩膀上，也就提高了自己的起点；

M6312硬件设计手册

M6312硬件设计手册 GSM系列 版本：V006 日期：2017-07-20 中移物联网有限公司 https://www.sodocs.net/doc/3714796942.html,

V0012016-12-13 张乐原始版本 V0022017-03-27 张乐修改RI引脚描述 V0032017-04-01张乐修改EMERG_OFF引脚定义 V0042017-4-14 张乐修改EMERG_OFF参考设计 V0052017-4-20 贾灿增加包装说明 V0062017-7-20 张乐修改固件升级说明，更新SIM卡切换说明

2.2功能框图 (9) 2.3评估板 (10) 3应用接口 .................................................................. - 11 - 3.1管脚描述 (11) 3.2工作模式 (15) 3.3电源供电 (16)

5电气性能，可靠性 .......................................................... - 31 - 5.1绝对最大值 (31) 5.2工作温度 (32) 5.3电源额定值 (32) 5.4耗流 (33)

图 9 按键紧急关机电路................................................... - 20 - 图 10 串口三线制连接方式示意图.......................................... - 22 - 图 11 串口流控连接方式示意图............................................ - 23 - 图 12 固件升级连线图.................................................... - 23 - 图 13 调试串口连接图.................................................... - 24 - 图 14 3.3V电平转换电路................................................. - 24 - 图 15 5V 电平转换电路................................................... - 25 - 图 16 RS232 电平转换电路................................................ - 25 - 图 17 NETLIGHT参考电路................................................ - 27 - 图 18 STATUS 参考电路.................................................. - 28 -

单片机软硬件联合仿真解决方案

单片机软硬件联合仿真解决方案摘要：本文介绍一种嵌入式系统仿真方法，通过一种特殊设计的指令集仿真器ISS将软件调试器软件Keil uVision2和硬件语言仿真器软件Modelsim连接起来，实现了软件和硬件的同步仿真。关键词：BFM，TCL，Verilog，Vhdl，PLI，Modelsim，Keil uVision2，ISS，TFTP，HTTP，虚拟网卡，Sniffer，SMART MEDIA，DMA，MAC，SRAM，CPLD缩略词解释：BFM：总线功能模块。在HDL硬件语言仿真中，BFM完成抽象描述数据和具体的时序信号之间的转换。PLI：Verilog编程语言接口，是C语言模块和Verilog 语言模块之间交换数据的接口定义。TCL：字面意思是工具命令语言，是一种解释执行语言，流行EDA软件一般都集成有TCL。使用TCL用户可以编写控制EDA工具的脚本程序，实现工具操作自动化。ISS：CPU指令集仿真器，可以执行CPU的机器码。TFTP：简单文件传输协议，Windows的tftp.exe既是该协议的客户端实现。SMART MEDIA：一种存储卡，常用于数码相机、MP3。DMA：直接内存访问。用于外部设备之间高速数据转移。MAC：媒体接入控制器。本文中是指网卡芯片。前言传统的嵌入式系统中，设计周期、硬件和软件的开发是分开进行的，并在硬件完成后才将系统集成在一起，很多情况下，硬件完成后才开始进行实时软件和整体调试。软硬件联合仿真是一种在物理原型可用前，能尽早开始调试程序的技术。软硬件联合仿真有可能使软件设计工程师在设计早期着手调试，而采用传统的方法，设计工程师直到硬件设计完成才能进行除错处理。有些软件可在没有硬件支持的情况下完成任务的编码，如不涉及到硬件的算法。与硬件相互作用的编码在获得硬件之前编写，但只有在硬件上运行后，才能真正对编码进行调试。通过采用软硬件联合仿真技术，可在设计早期开始这一设计调试过程。由于软件的开发通常在系统开发的后段完成，在设计周期中较早的开始调试有可能将使这一项目提早完成，该技术会降低首次将硬件和软件连接在一起时出现意外而致使项目延期完成所造成的风险。在取得物理原型前，采用软硬件联合仿真技术对硬件和软件之间的接口进行验证，将使你不会花太多的时间在后期系统调试上。当你确实拿到物理原型开始在上面跑软件的时候，你会发现经过测试的软件部分将会正常工作，这会节省项目后期的大量时间及努力。软硬件联合仿真系统由一个硬件执行环境和一个软件执行环境组成，通常软件环境和硬件环境都有自己的除错和控制界面，软件通过一系列由处理器启动的总线周期与硬件的交互作用。本文以一个Mini Web卡的开发介绍一种软硬件联合仿真系统。[!--empirenews.page--]该方案的核心是采用一个51单片机仿真引擎GoldBull ISS51（以下简称ISS51），ISS51是51单片机开发环境Keil uVision2的一个插件，ISS51具有连接Keil 和硬件仿真环境Modelsim的接口，可以实现软硬件同步仿真。在该系统中，Keil作为软件调试界面，Modelsim作为硬件仿真和调试界面，ISS51负责软件执行、监控软件断点、单步执行、内存和寄存器数据返回给Keil、CPU总线时序产生和捕获、内部功能模块（如定时器，串口）的运行等功能。Mini Web卡介绍Mini Web卡是一个运行在单片机上的Web服务器，提供网口连接，有大容量文件系统，提供TFTP和HTTP服务。尽管软件系统比较复杂，但优化编译后，执行代码还不足25K，为后续升级留下了足够空间。 51CPU采用SST89系列，这种CPU具有ISP功能，可以通过RS232串口，直接将目标码下载到CPU。DMA控制逻辑是一个可编程逻辑器件，采用的是ALTERA的CPLD EPM240，主要功能是实现外围器件之间的DMA传递。因为51CPU进行IO访问是很低效的，需要24个时钟周期才能进行一次IO访问，在外围设备之间转移数据则需要更多的时钟周期，使用DMA控制逻辑可以达到3个时钟周期就能转移一个字节。本系统中处理多种网络协议，需要大量报文收发和文件系统访问，采用DMA可以极大地提高51单片机的数据处理速度。DMA通道主要有MAC芯片与RAM之间的数据块转移，SMART MEDIA和RAM之间的数据块转移。网卡芯片采用的是AX88796，主要的优点是可以和51CPU方便地接口；支持100M以太网，速度高；有较大的接收报文缓存，能够平滑网络流量，减少因51CPU处理速度慢导致的报文丢弃和重发。SMART MEDIA是一个移动存储卡，主要用于存储文件，Mini Web卡支持8M到256M的SMD卡。文件系统是Mini Web卡的新开发模块，

硬件设计思路.doc

步进电机 随着微电子和计算机技术的发展，步进电机的需求量与日俱增，它广泛用于打印机、电动玩具等消费类产品以及数控机床、工业机器人、医疗器械等机电产品中，其在各个国民经济领域都有应用。研究步进电机的控制系统，对提高控制精度和响应速度、节约能源等都具有重要意义。 步进电机是一种能够将电子脉冲信号转换成角位移或线位移的机电元件，它实际上是一种单相或多相同步进电动机。单相步进电动机有单路电脉 冲驱动，输出功率一般很小，其用途为微小功率驱动。多相步进电动机有多 相方波脉冲驱动，用途很广。 使用多相步进电动机时，单路电脉冲信号可先通过脉冲分配器转为多相 脉冲信号，在经过功率放大后分别送入步进电机各项绕组。每输入一个脉冲 信号，电动机电动机各项的通电状态就发生变化，转子会转过一定的角度， 也就是步距角。 正常情况下步进电机转过的总角度和输入的脉冲的频率保持严格的对 应关系，不受电压波动和负载变化的影响。由于步进电机能直接接受数字量 的输入，所以特别适合微机控制。 步进电机的一些特点： 1．一般步进电机的精度为步进角的3-5%，且不累积。 2．步进电机外表允许的最高温度。 步进电机温度过高首先会使电机的磁性材料退磁，从而导致力矩下降乃 至于失步，因此电机外表允许的最高温度应取决于不同电机磁性材料的退磁点；一般来讲，磁性材料的退磁点都在摄氏130度以上，有的甚至高达摄氏200度以上，所以步进电机外表温度在摄氏80-90度完全正常。 3．步进电机的力矩会随转速的升高而下降。 当步进电机转动时，电机各相绕组的电感将形成一个反向电动势；频率 越高，反向电动势越大。在它的作用下，电机随频率（或速度）的增大而相 电流减小，从而导致力矩下降。 4．步进电机低速时可以正常运转,但若高于一定速度就无法启动,并伴有 啸叫声。

硬件电路板设计规范

硬件电路板设计规范(总36 页) -CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1 -CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除

0目录 0目录............................................... 错误!未定义书签。

1概述............................................... 错误!未定义书签。 适用范围............................................ 错误!未定义书签。 参考标准或资料 ...................................... 错误!未定义书签。 目的................................................ 错误!未定义书签。2PCB设计任务的受理和计划............................ 错误!未定义书签。 PCB设计任务的受理................................... 错误!未定义书签。 理解设计要求并制定设计计划 .......................... 错误!未定义书签。3规范内容........................................... 错误!未定义书签。 基本术语定义........................................ 错误!未定义书签。 PCB板材要求: ....................................... 错误!未定义书签。 元件库制作要求 ...................................... 错误!未定义书签。 原理图元件库管理规范：......................... 错误!未定义书签。 PCB封装库管理规范............................. 错误!未定义书签。 原理图绘制规范 ...................................... 错误!未定义书签。 PCB设计前的准备..................................... 错误!未定义书签。 创建网络表..................................... 错误!未定义书签。 创建PCB板..................................... 错误!未定义书签。 布局规范............................................ 错误!未定义书签。 布局操作的基本原则............................. 错误!未定义书签。 热设计要求..................................... 错误!未定义书签。 基本布局具体要求............................... 错误!未定义书签。 布线要求............................................ 错误!未定义书签。 布线基本要求................................... 错误!未定义书签。 安规要求....................................... 错误!未定义书签。 丝印要求............................................ 错误!未定义书签。 可测试性要求........................................ 错误!未定义书签。 PCB成板要求......................................... 错误!未定义书签。