硬件工程师手册39987.docx
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1、硬件工程师手册硬件工程师手册目录第一章概述述3第一节硬件件开发过程程简介31.1.1 硬硬件开发的的基本过程程41.1.2 硬硬件开发的的规范化44第二节硬件件工程师职职责与基本本技能41.2.1 硬硬件工程师师职责41.2.1 硬硬件工程师师基本素质质与技术55第二章硬件件开发规范范化管理55第一节硬件件开发流程程53.1.1 硬硬件开发流流程文件介介绍53.2.2 硬硬件开发流流程详解66第二节硬件件开发文档档规范92.2.1 硬硬件开发文文档规范文文件介绍992.2.2 硬硬件开发文文档编制规规范详解110第三节与硬硬件开发相相关的流程程文件介绍绍113.3.1 项项目立项流流程:111
2、3.3.2 项项目实施管管理流程:123.3.3 软软件开发流流程:1223.3.4 系系统测试工工作流程:123.3.5 中中试接口流流程123.3.6 内内部验收流流程13第三章硬件件EMC设计计规范133第一节 CAD辅辅助设计114第二节可编编程器件的的使用1993.2.1 FFPGA产产品性能和和技术参数数193.2.2 FFPGA的的开发工具具的使用:223.2.3 EEPLD产产品性能和和技术参数数233.2.4 MMAX + PLUUS III开发工具具263.2.5 VVHDL语语音33第三节常用用的接口及及总线设计计423.3.1 接接口标准:423.3.2 串串口设计:4
3、33.3.3 并并口设计及及总线设计计:443.3.4 RRS232接口口总线4443.3.5 RRS422和RS423标准准接口联接接方法4553.3.6 RRS485标准准接口与联联接方法4453.3.7 220mA电电流环路串串行接口与与联接方法法47第四节单板板硬件设计计指南4883.4.1 电电源滤波:483.4.2 带带电插拔座座:483.4.3 上上下拉电阻阻:493.4.4 IID的标准准电路4993.4.5 高高速时钟线线设计5003.4.6 接接口驱动及及支持芯片片513.4.7 复复位电路5513.4.8 WWatchhdog电电路523.4.9 单单板调试端端口设计及及
4、常用仪器器53第五节逻辑辑电平设计计与转换5543.5.1 TTTL、ECL、PECLL、CMOSS标准543.5.2 TTTL、ECL、MOS互连连与电平转转换66第六节母板板设计指南南673.6.1 公公司常用母母板简介6673.6.2 高高速传线理理论与设计计703.6.3 总总线阻抗匹匹配、总线线驱动与端端接763.6.4 布布线策略与与电磁干扰扰79第七节单板板软件开发发813.7.1 常用用CPU介绍绍813.7.2 开发发环境8223.7.3 单板板软件调试试823.7.4 编程程规范822第八节硬件件整体设计计883.8.1 接接地设计8883.8.2 电电源设计991第九节时
5、钟钟、同步与与时钟分配配953.9.1 时时钟信号的的作用9553.9.2 时时钟原理、性性能指标、测测试1022第十节 DSP技技术10883.100.1 DSP概概述10883.100.2 DSP的的特点与应应用10993.100.3 TMS3320 CC54X DSPP硬件结构构1103.100.4 TMS3320C554X的软软件编程1114第四章常用用通信协议议及标准1120第一节国际际标准化组组织12004.1.1 ISSO12004.1.2 CCCITT及及ITU-T12114.1.3 IEEEE12214.1.4 ETTSI12214.1.5 ANNSI12224.1.6 TI
6、IA/EIIA12224.1.7 Beellcoore1222第二节硬件件开发常用用通信标准准1224.2.1 ISSO开放系系统互联模模型12224.2.2 CCCITT G系列列建议12234.2.3 II系列标准准1254.2.4 V系列标标准12554.2.5 TIIA/EIIA 系列列接口标准准1284.2.5 CCCITT X系列列建议1330参考文献1132第五章物料料选型与申申购1322第一节物料料选型的基基本原则1132第二节 IIC的选型型134第三节阻容容器件的选选型1377第四节光器器件的选用用141第五节物料料申购流程程144第六节接触触供应商须须知1455第七节 M
7、MRPIII及BOM基础础和使用1146第一章概述述第一节硬件件开发过程程简介1.1.1硬件开开发的基本本过程产品硬件项项目的开发发,首先是是要明确硬硬件总体需需求情况,如如CPU处理理能力、存存储容量及及速度,II/O端口口的分配、接接口要求、电电平要求、特特殊电路(厚厚膜等)要要求等等。其其次,根据据需求分析析制定硬件件总体方案案,寻求关关键器件及及电咱的技技术资料、技技术途径、技技术支持,要要比较充分分地考虑技技术可能性性、可靠性性以及成本本控制,并并对开发调调试工具提提出明确的的要求。关关键器件索索取样品。第第三、总体体方案确定定后,作硬硬件和单板板软件的详详细设计,包包括绘制硬硬件原
8、理图图、单板软软件功能框框图及编码码、PCBB布线,同同时完成开开发物料清清单、新器器件编码申申请、物料料申领。第第四,领回回PCB板及及物料后由由焊工焊好好12块单板,作作单板调试试,对原理理设计中的的各功能进进行调测,必必要时修改改原理图并并作记录。第第五,软硬硬件系统联联调,一般般的单板需需硬件人员员、单板软软件人员的的配合,特特殊的单板板(如主机机板)需比比较大型软软件的开发发,参与联联调的软件件人员更多多。一般地地,经过单单板调试后后在原理及及PCB布线线方面有些些调整,需需第二次投投板。第六六,内部验验收及转中中试,硬件件项目完成成开发过程程。1.1.2硬件开开发的规范范化上节硬件
9、开开发的基本本过程应遵遵循硬件开开发流程规规范文件执执行,不仅仅如此,硬硬件开发涉涉及到技术术的应用、器器件的选择择等,必须须遵照相应应的规范化化措施才能能达到质量量保障的要要求。这主主要表现在在,技术的的采用要经经过总体组组的评审,器器件和厂家家的选择要要参照物料料认证部的的相关文件件,开发过过程完成相相应的规定定文档,另另外,常用用的硬件电电路(如IID.WDDT)要采采用通用的的标准设计计。第二节硬件件工程师职职责与基本本技能1.2.1硬件工工程师职责责一个技术领领先、运行行可靠的硬硬件平台是是公司产品品质量的基基础,硬件件工程师职职责神圣,责责任重大。1、硬件件工程师应应勇于尝试试新的
10、先进进技术之应应用,在产产品硬件设设计中大胆胆创新。2、坚持持采用开放放式的硬件件架构,把把握硬件技技术的主流流和未来发发展,在设设计中考虑虑将来的技技术升级。3、充分分利用公司司现有的成成熟技术,保保持产品技技术上的继继承性。4、在设设计中考虑虑成本,控控制产品的的性能价格格比达至最最优。5、技术术开放,资资源共享,促促进公司整整体的技术术提升。1.2.1硬件工工程师基本本素质与技技术硬件工程师师应掌握如如下基本技技能:第一、由需需求分析至至总体方案案、详细设设计的设计计创造能力力;第二、熟练练运用设计计工具,设设计原理图图、EPLLD、FPGAA调试程序序的能力;第三、运用用仿真设备备、示
11、波器器、逻辑分分析仪调测测硬件的能能力;第四、掌握握常用的标标准电路的的设计能力力,如IDD电路、WDDT电路、型滤波电电路、高速速信号传输输线的匹配配电路等;第五、故障障定位、解解决问题的的能力;第六、文档档的写作技技能;第七、接触触供应商、保保守公司机机密的技能能。第二章硬件件开发规范范化管理第一节硬件件开发流程程3.1.1硬件开开发流程文文件介绍在公司的规规范化管理理中,硬件件开发的规规范化是一一项重要内内容。硬件件开发规范范化管理是是在公司的的硬件开开发流程及及相关的硬硬件开发文文档规范、PCB投板流程等文件中规划的。硬件开发流程是指导硬件工程师按规范化方式进行开发的准准则,规范范了硬
12、件开开发的全过过程。硬件件开发流程程制定的目目的是规范范硬件开发发过程控制制,硬件开开发质量,确确保硬件开开发能按预预定目的完完成。公司硬件开开发流程的的文件编号号为4/QQM-RSSD0099,生效时时间为19997年?月21日。硬件开发流流程不但规规范化了硬硬件开发的的全过程,同同时也从总总体上,规规定了硬件件开发所应应完成的任任务。做为为一名硬件件工程师深深刻领会硬硬件开发流流程中各项项内容,在在日常工作作中自觉按按流程办事事,是非常常重要的,否否则若大一一个公司就就会走向混混乱。所有有硬件工程程师应把学学流程、按按流程办事事、发展完完善流程、监监督流程的的执行作为为自己的一一项职责,为
13、为公司的管管理规范化化做出的贡贡献。3.2.2硬件开开发流程详详解硬件开发流流程对硬件件开发的全全过程进行行了科学分分解,规范范了硬件开开发的五大大任务。l 硬件需求分分析l 硬件系统设设计l 硬件开发及及过程控制制l 系统联调l 文档归档及及验收申请请。硬件开发真真正起始应应在立项后后,即接到到立项任务务书后,但但在实际工工作中,许许多项目在在立项前已已做了大量量硬件设计计工作。立立项完成后后,项目组组就已有了了产品规格格说明书,系系统需求说说明书及项项目总体方方案书,这这些文件都都已进行过过评审。项项目组接到到任务后,首首先要做的的硬件开发发工作就是是要进行硬硬件需求分分析,撰写写硬件需求
14、求规格说明明书。硬件件需求分析析在整个产产品开发过过程中是非非常重要的的一环,硬硬件工程师师更应对这这一项内容容加以重视视。一项产品的的性能往往往是由软件件和硬件共共同完成的的,哪些是是由硬件完完成,哪些些是由软件件完成,项项目组必须须在需求时时加以细致致考虑。硬硬件需求分分析还可以以明确硬件件开发任务务。并从总总体上论证证现在的硬硬件水平,包包括公司的的硬件技术术水平是否否能满足需需求。硬件件需求分析析主要有下下列内容。l 系统工程组组网及使用用说明l 基本配置及及其互连方方法l 运行环境l 硬件整体系系统的基本本功能和主主要性能指指标l 硬件分系统统的基本功功能和主要要功能指标标l 功能模
15、块的的划分l 关键技术的的攻关l 外购硬件的的名称型号号、生产单单位、主要要技术指标标l 主要仪器设设备l 内部合作,对对外合作,国国内外同类类产品硬件件技术介绍绍l 可靠性、稳稳定性、电电磁兼容讨讨论l 电源、工艺艺结构设计计l 硬件测试方方案从上可见,硬硬件开发总总体方案,把把整个系统统进一步具具体化。硬硬件开发总总体设计是是最重要的的环节之一一。总体设设计不好,可可能出现致致命的问题题,造成的的损失有许许多是无法法挽回的。另另外,总体体方案设计计对各个单单板的任务务以及相关关的关系进进一步明确确,单板的的设计要以以总体设计计方案为依依据。而产产品的好坏坏特别是系系统的设计计合理性、科科学
16、性、可可靠性、稳稳定性与总总体设计关关系密切。硬件需求分分析和硬件件总体设计计完成后,总总体办和管管理办要对对其进行评评审。一个个好的产品品,特别是是大型复杂杂产品,总总体方案进进行反复论论证是不可可缺少的。只只有经过多多次反复论论证的方案案,才可能能成为好方方案。进行完硬件件需求分析析后,撰写写的硬件需需求分析书书,不但给给出项目硬硬件开发总总的任务框框架,也引引导项目组组对开发任任务有更深深入的和具具体的分析析,更好地地来制定开开发计划。硬件需求分分析完成后后,项目组组即可进行行硬件总体体设计,并并撰写硬件件总体方案案书。硬件件总体设计计的主要任任务就是从从总体上进进一步划分分各单板的的功
17、能以及及硬件的总总体结构描描述,规定定各单板间间的接口及及有关的技技术指标。硬硬件总体设设计主要有有下列内容容:l 系统功能及及功能指标标l 系统总体结结构图及功功能划分l 单板命名l 系统逻辑框框图l 组成系统各各功能块的的逻辑框图图,电路结结构图及单单板组成l 单板逻辑框框图和电路路结构图l 关键技术讨讨论l 关键器件总体审查包包括两部分分,一是对对有关文档档的格式,内内容的科学学性,描述述的准确性性以及详简简情况进行行审查。再再就是对总总体设计中中技术合理理性、可行行性等进行行审查。如如果评审不不能通过,项项目组必须须对自己的的方案重新新进行修订订。硬件总体设设计方案通通过后,即即可着手
18、关关键器件的的申购,主主要工作由由项目组来来完成,计计划处总体体办进行把把关。关键键元器件往往往是一个个项目能否否顺利实施施的重要目目标。关键器件落落实后,即即要进行结结构电源设设计、单板板总体设计计。结构电电源设计由由结构室、MBC等单位协作完成,项目组必须准确地把自己的需求写成任务书,经批准后送达相关单位。单板总体设设计需要项项目与CAAD配合完完成。单板板总体设计计过程中,对对电路板的的布局、走走线的速率率、线间干干扰以及EEMI等的的设计应与与CAD室合合作。CAAD室可利利用相应分分析软件进进行辅助分分析。单板板总体设计计完成后,出出单板总体体设计方案案书。总体体设计主要要包括下列列
19、内容:l 单板在整机机中的的位位置:单板板功能描述述l 单板尺寸l 单板逻辑图图及各功能能模块说明明l 单板软件功功能描述l 单板软件功功能模块划划分l 接口定义及及与相关板板的关系l 重要性能指指标、功耗耗及采用标标准l 开发用仪器器仪表等每个单板都都要有总体体设计方案案,且要经经过总体办办和管理办办的联系评评审。否则则要重新设设计。只有有单板总体体方案通过过后,才可可以进行单单板详细设设计。单板详细设设计包括两两大部分:l 单板软件详详细设计l 单板硬件详详细设计单板软、硬硬件详细设设计,要遵遵守公司的的硬件设计计技术规范范,必须对对物料选用用,以及成成本控制等等上加以注注意。本书书其他章
20、节节的大部分分内容都是是与该部分分有关的,希希望大家在在工作中不不断应用,不不断充实和和修正,使使本书内容容更加丰富富和实用。不同的单板板,硬件详详细设计差差别很大。但但应包括下下列部分:单板整体功功能的准确确描述和模模块的精心心划分。接口的详细细设计。关键元器件件的功能描描述及评审审,元器件件的选择。符合规范的的原理图及及PCB图。对PCB板板的测试及及调试计划划。单板详细设设计要撰写写单板详细细设计报告告。详细设计报报告必须经经过审核通通过。单板板软件的详详细设计报报告由管理理办组织审审查,而单单板硬件的的详细设计计报告,则则要由总体体办、管理理办、CAAD室联合合进行审查查,如果审审查通
21、过,方方可进行PPCB板设设计,如果果通不过,则则返回硬件件需求分析析处,重新新进行整个个过程。这这样做的目目的在于让让项目组重重新审查一一下,某个个单板详细细设计通不不过,是否否会引起项项目整体设设计的改动动。如单板详细细设计报告告通过,项项目组一边边要与计划划处配合准准备单板物物料申购,一一方面进行行PCB板设设计。PCCB板设计计需要项目目组与CAAD室配合合进行,PPCB原理理图是由项项目组完成成的,而PPCB画板板和投板的的管理工作作都由CAAD室完成成。PCBB投板有专专门的PCCB样板流流程。PCCB板设计计完成后,就就要进行单单板硬件过过程调试,调调试过程中中要注意多多记录、总
22、总结,勤于于整理,写写出单板硬硬件过程调调试文档。当当单板调试试完成,项项目组要把把单板放到到相应环境境进行单板板硬件测试试,并撰写写硬件测试试文档。如如果PCBB测试不通通过,要重重新投板,则则要由项目目组、管理理办、总体体办、CAAD室联合合决定。在结构电源源,单板软软硬件都已已完成开发发后,就可可以进行联联调,撰写写系统联调调报告。联联调是整机机性能提高高,稳定的的重要环节节,认真周周到的联调调可以发现现各单板以以及整体设设计的不足足,也是验验证设计目目的是否达达到的唯一一方法。因因此,联调调必须预先先撰写联调调计划,并并对整个联联调过程进进行详细记记录。只有有对各种可可能的环节节验证到
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