嵌入式硬件设计中的一般流程有哪些？

摘要：

嵌入式硬件设计是一个系统的工作，对于工程师来说，了解其中的流程及一般方法对开展工作有一定的意义。今天我们来简单聊一聊硬件设计中的一般流程。

1、需求分析

需求分析，与客户端开展需求分析并确定最终需求，确立产品技术方案、系统框图等指导性文件，其中尤其要注意以下两点：

第一，产品方案设计反映用户真实需求并具备一定的市场前瞻性，同系列产品具备继承性及可扩展性，考虑与其他系列产品的部分兼容性；

第二，产品技术方案，方案好坏对一个产品的成败至关重要，前期多花一些时间考虑产品技术方案，省掉后期更多时间解决产品bug，比如通讯方式选择，用CAN还是485等等。

2、硬件原理图设计

硬件原理图设计，关键元器件选型、供应商技术沟通。电路注意考虑降额设计，原理图设计文档输出、原理图输出评审、软硬件接口文档输出。关键元器件指的是MCU及一二级电源的选择，国产还是外国品牌，是否是量产稳定产品，交期是否满足，是否为常见通用物料，市面上有无其他家pin to pin的替代料，原理图评审需要对电路逐一过，新电路部分需要重点关注，提前做好原理性仿真，有条件搭建电路做下验证。软硬件接口文档一般在原理图定型之后即可输出给驱动工程师，因为后期原理图Layout，打样，贴片这段时间驱动工程师可以做相关的工作，不耽搁项目时间，基本样板回来驱动基本完成。

3、PCB设计及系统堆叠

PCB设计及系统堆叠，原理图定型之后，我们会输出到PCBPCB Layout工程师，去做预布局，这个过程一般需要反复反复反复，不断取舍，自己不断妥协，优化出一个合理的布局，预布局完成后输出3D模型给结构工程师，查看是否有干涉，调整后确定系统堆叠方案。PCB设计中需要注意一下几点：

第一，关注布局，布局走顺，后续工作很好做，布局需要PCB Layout工程师对电路有较深的理解；

第二，电源布局走线，很多产品问题都是电源问题，重点关注，原理图设计，PCB布局走线设计要考虑安规设计，需要做哪些认证；

第三，关键信号，时钟、高速、差分、模拟、复位等敏感信号的处理，做好信号间的隔离；

4、样机制作

样机制作，打板完成之后，贴片制作样机，这个过程一般需要硬件工程师去跟，包括BOM的输出，贴片文件的整理(PCB工程师)，工厂贴片过程中问题的沟通及首件的确认等。

5、样机调试

样机调试，初步调试一般分为下面几个步骤，

第一，样机回来之后先进行PCBA外观检查，是否有焊接不良、焊接短路、极性器件焊反、器件漏焊、明显的焊接错误等问题；

第二，上电之前用万用表测量电源输出是否有短路现象，一般我们检测各个电源对地的短路情况；

第三，系统电压的测量，先用万用表测量各个电压是否在设计的范围之内，如系统5V，系统3.3V，系统2.8V，系统1.2V等等，然后用示波器进行各级电源的上下电测试确保电源无明显台阶、回沟，过冲等问题；

第四，晶振测试，查看系统晶振是否上电起振，如24MHz，32.768KHz；

第五，复位电路测试，有硬件看门狗的电路需要测试喂狗状态下WDG_WDI和RESET信号波形和设备工作状态，以及停止喂狗时WDG_WDI和RESET信号是否符合规格书中的时序规范；

第六，点灯测试(测试系统是否正常运行，也可以用串口输出其工作状态)

第七，具体的硬件调试条目要根据具体项目来，硬件调试中可能遇到很多其他问题，如电源上下电异常、4G ping网，屏幕花屏，扬声器破音，SD卡通讯异常等等

6、样机调试

样机调试，初步调试一般分为下面几个步骤，

第一，样机回来之后先进行PCBA外观检查，是否有焊接不良、焊接短路、极性器件焊反、器件漏焊、明显的焊接错误等问题；

第二，上电之前用万用表测量电源输出是否有短路现象，一般我们检测各个电源对地的短路情况；