嵌入式PCB設(shè)計步驟指南

嵌入式系統(tǒng)是指基于微控制器的電子產(chǎn)品。它們具有計算邏輯，存儲器，通信，I / O外設(shè)，通常用于特定功能。洗衣機(jī)是嵌入式系統(tǒng)。您的智能手機(jī)，安全訪問系統(tǒng)，自動售貨機(jī)以及可能的任何“智能”設(shè)備也是如此。
嵌入式系統(tǒng)設(shè)計是硬件和固件設(shè)計人員共同從頭構(gòu)建嵌入式系統(tǒng)的過程。這涉及PCB設(shè)計，其中需要的組件被連接以構(gòu)建功能電路。為了使電子設(shè)備栩栩如生，對固件進(jìn)行了編碼，然后將其編程到微控制器中。
嵌入式系統(tǒng)設(shè)計周期

創(chuàng)建原理圖是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的階段之一。
如果您沒有一個好計劃就解決嵌入式系統(tǒng)設(shè)計問題，那么它可能會令人不知所措。但是，系統(tǒng)的方法有助于將設(shè)計周期劃分為可管理的階段，從而可以進(jìn)行適當(dāng)?shù)挠媱潱瑘?zhí)行和協(xié)作。
需求分析
嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的第一個關(guān)鍵階段是收集和分析產(chǎn)品需求并將其轉(zhuǎn)變?yōu)橐?guī)格。您需要列出每一項要求，并與您的經(jīng)理或客戶進(jìn)行澄清。
I / O的數(shù)量和邏輯圖并不僅僅是全部。對使用情況和操作條件進(jìn)行調(diào)查有助于確定嵌入式系統(tǒng)的正確規(guī)格。在室內(nèi)環(huán)境下工作的嵌入式系統(tǒng)與需要在惡劣條件下可靠運(yùn)行的嵌入式系統(tǒng)完全不同。
原理圖
將需求轉(zhuǎn)換為規(guī)范后，硬件PCB設(shè)計人員即可開始構(gòu)建原理圖。在此階段，設(shè)計團(tuán)隊將需要為電路選擇合適的微控制器和其他組件。
微控制器是嵌入式系統(tǒng)的心臟。在做出最終決定之前，需要考慮很多因素，例如處理速度，內(nèi)存，外圍設(shè)備，功耗和成本。
印刷電路板
完成原理圖后，下一個任務(wù)是為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計PCB。PCB設(shè)計是一個微妙的過程，設(shè)計人員需要在功能，可制造性和可靠性方面應(yīng)用最佳實踐。
當(dāng)您使用高速微控制器和/或混合信號電路時，PCB設(shè)計變得復(fù)雜。高速設(shè)計引起諸如EMI之類的問題，而混合信號設(shè)計則需要適當(dāng)?shù)慕拥馗綦x和噪聲耦合緩解措施。
原型
在PCB布局通過DRC測試并且沒有錯誤之后，您需要完成原型。許多供應(yīng)商都提供小批量的原型，這不是問題。
固件開發(fā)
硬件只是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計方程式的一部分。固件設(shè)計人員需要通過編碼使硬件栩栩如生，以使其全部正常工作。可以通過使用制造商提供的現(xiàn)有驅(qū)動程序庫和示例代碼來加快此過程。
盡管如此，開發(fā)固件仍然是一個耗時的過程，并且一行錯誤的代碼行可能會導(dǎo)致數(shù)小時的調(diào)試。
測試與驗收
在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計被批準(zhǔn)用于制造或部署之前，它必須通過嚴(yán)格的測試。它不僅需要通過功能測試用例，而且還必須對電路進(jìn)行可靠性測試，尤其是在接近極限的情況下。
嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中的挑戰(zhàn)

PCB設(shè)計可以說是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計中最關(guān)鍵的部分。
顯然，嵌入式系統(tǒng)設(shè)計的每個階段都很重要。但是，如果我發(fā)現(xiàn)有一個領(lǐng)域?qū)τ诔晒θ〉贸晒μ貏e重要，那就是PCB設(shè)計。
您可以使用固件修訂版來修復(fù)錯誤和其他代碼問題，但是在制造PCB時，任何錯誤都將導(dǎo)致昂貴的補(bǔ)救和返工。因此，在為嵌入式系統(tǒng)設(shè)計PCB時，必須仔細(xì)設(shè)計和測試。
通過執(zhí)行嚴(yán)格的設(shè)計規(guī)則，可以防止或減少諸如EMI之類的問題。可以通過在PCB布局上進(jìn)行熱分析來解決可能會縮短組件壽命的問題。
當(dāng)今的嵌入式設(shè)計通常超出了電子產(chǎn)品的范圍。您還需要確保設(shè)計完全適合外殼。這需要ECAD / MCAD功能，這兩個領(lǐng)域的設(shè)計人員都可以在同一工作空間中進(jìn)行實時無縫協(xié)作。
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