嵌入式硬件设计中需要注意的事项

嵌入式设计是个庞大的工程,今天就说说硬件     电路   设计方面的几个注意事项,首先,咱们了解下嵌入式的硬件构架。

我们知道,     CPU   是这个系统的灵魂,所有的外围配置都与其相关联,这也突出了嵌入式设计的一个特点硬件可剪裁。在做嵌入式硬件设计中,以下几点需要关注。

电源对于嵌入式系统中的作用可以看做是空气对人体的作用,甚至更重要:人呼吸的空气中有氧气、二     氧化   碳和氮气等但是含量稳定,这就相当于电源系统中各种杂波,我们希望得到纯净和稳定符合要求的电源,但由于各种因素制约,只是我们的梦想。这个要关注两个方面:

嵌入式系统需要各种量级的电源比如常见的5v、3.3v、1.8v等,为尽量减小电源的纹波,在嵌入式系统中使用     LDO   器件。如果采用DCDC不仅个头大,其纹波也是一个很头疼的问题。

 嵌入式硬件设计中需要注意的事项_设计制作_电源/新能源

嵌入式系统的正常运行不但需要稳定足够的电源,还要有足够的     电流   ,因此在选择电源器件的时候需要考虑其负载,我设     计时   一般留有30%的余量。  如果是     多层板      ,电源部分在layout的时候需电源分割,这时需要注意分割路径,尽量将一定量的电源放置在一起。如果是     双面板      ,则走     线宽      度需要注意,在板子允许的情况下尽量加宽。合适的退耦     电容      尽量靠近电源管脚。

    晶振   相当于嵌入式系统的心脏,其稳定与否直接关系其运行状态和通讯性能。常见的振有无源晶振,有源晶振,首先要确定其振荡频率,其次要确定晶振类型。

其匹配电容和匹配     电阻   的选择,这部分一般依据参考手册。在     单片机   设计中,经常使用插件晶振配合瓷片电容。在     ARM   中,为了减少空间和便于     布线   ,经常使用四角无源晶振配合     贴片电容   。虽然我们对于固定晶振的匹配电路比较熟悉,但是为了达到万无一失,还是要看参考手册确定电容大小,是否需要匹配电阻等细节。

具有更好的更准确的     时钟   信号,但是相比之下,比无缘晶振价格高,因此这也是在硬件电路设计中需要关注的成本。  在做电路板设计时需要注意晶振走线尽量靠近芯片,关键信号远离时钟走线。在条件允许的情况下增加接地保护环。如果是多层板,也要讲关键信号远离晶振的走线。

在嵌入式调试阶段,在管脚资源丰富的情况下,我通常预留一个IO口连接     led   或者喇叭,为下一步软件的编写做铺垫。在嵌入式系统运行过程中适当控制该IO     接口   ,从而判断系统是否正常运行。

 嵌入式硬件设计中需要注意的事项_设计制作_电源/新能源

一个嵌入式系统如果有电源、晶振和CPU,那么这就是我们熟悉的最小系统。如果该嵌入式系统需要运行大点的操作系统,那么不但需要CPU具有 MMU,CPU还需要外接S     DRAM   和NANDFLASH。如果该cpu具有SD     RAM   和NANDFLASH控制器,那么在硬件设计上不用过多的考虑地址线的使用。如果没有相关的控制器,那么需要注意地址线的使用。

这部分在LAYOUT的时候是一个重点,究其原因就是要使相关信号线等长以确保信号的延时相等,时钟和DQS的差分信号线走线。在布线的时候各种布线技巧需要综合使用,例如与cpu对称分布,菊花链布线、T型布线,这都需要依据内存的个数多少来进行选择,一般来说个数越多,布线越复杂,但是知道其关键点,一切迎刃而解。

一个嵌入式系统最重要的就是通过各种接口来控制外围模块,达到设计者预设的目的。常用的接口有串口(可用来连接     蓝牙   ,w     if   i和3G等模块),     USB   接口、 网络接口、JTAG接口、音视频接口、     HDMI   接口等等。由于这些接口与外部模块连接,做好电磁兼容设计是重要的一项工作。除此之外,在LAYOUT的时候注意差分线的使用。

这个功能之所以单独列出来,是由于其可有可无。如果一个嵌入式系统只是作为一个     连接器   连接外围设备模块,通过相关接口连接到电脑主机或者直接挂在网络上,那么屏幕就不需要了。但是如果做出来的是一个消费类产品,与用户交互频繁,这就不得不唠叨几句。

电容屏幕是嵌入式屏幕的首选,在电路设计中需要注意触屏连接线和显示屏连接线的布局。在走线的过程中尽量短的靠近主控cpu,同时注意配对信号走差分线,RGB控制信号走等长。各种信号走线间距遵循3W规则,避免相互干扰。 在屏幕的设计中,一定要确保功率和防止干扰,以防屏幕闪屏和花屏现象的出现。

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