?嵌入式硬件產品開發流程及規范

嵌入式產品的硬件形態各異，CPU 從簡單的4 位/8位單片機到32 位的ARM處理器，以及其他專用IC。另外，依據產品的不同需求，外圍電路也各不相同。每一次硬件開發過程，都需要依據實際的需求，考慮多方面的因素，選擇最合適的方案來。         相關文章：《智能硬件開發流程中比較重要的方面有哪些？》
 

 

硬件階段1：硬件產品需求

在這一個階段，我們需要弄清楚的是產品的需求從何而來，一個成功的產品，我們需要滿足哪些需求。只有需求明確了，我們的產品開發目標才能明確。在產品需求分析階段，我們可以通過以下這些途徑獲取產品需求：

1）市場分析與調研，主要是看市場有什么需求,還有就是前沿的技術是什么（站在做一款產品的角度）；

2）客戶調研和用戶定位，從市場廣大客戶那獲取最準確的產品需求（要注意分析市場，產品生命周期，升級是否方便）；

3）利潤導向(成本預算)；

4）如果是外包項目，則需要我們的客戶提供產品的需求（直接從客戶那獲取，讓客戶簽協議）；

注意事項：當一個項目做完的時候，如果客戶突然又增加需求，增加功能，將導致你的項目周期嚴重拖延，成本劇烈上升，并且測試好的產品可能要全部重新測試，原本的設計可能將不會滿足當前的要求，所以做項目之前，最好要跟客戶把需求確定下來，并且簽定一份協議，否則，你辛苦多少個日日夜夜，得到的將是一個無法收拾的爛攤子！

硬件階段2：硬件總體設計方案

一個硬件開發項目，它的需求可能來自很多方面，比如市場產品的需要或性能提升的要求等，因此，作為一個硬件設計人員，我們需要主動去了解各個方面的需求并分析，根據系統所要完成的功能，選擇最合適的硬件方案。

在這一階段，我們需要分析整個系統設計的可行性，包括方案中主要器件的可采購性，產品開發投入，項目開發周期預計，開發風險評估等，并針對開發過程中可能遇到的問題，提前選擇應對方案，保證硬件的順利完成。
 

 

硬件階段3：硬件電路原理圖設計

在系統方案確定后，我們即可以開展相關的設計工作，原理設計主要包括系統總體設計和詳細設計，最終產生詳細的設計文檔和硬件原理圖。

原理設計和PCB設計是設計人員最主要的兩個工作之一，在原理設計過程中，我們需要規劃硬件內部資源，如系統存儲空間，以及各個外圍電路模塊的實現。另外，對系統主要的外圍電路，如電源、復位等也需要仔細的考慮，在一些高速設計或特殊應用場合，還需要考慮EMC/EMI等。

電源是保證硬件系統正常工作的基礎，設計中要詳細的分析：系統能夠提供的電源輸入；單板需要產生的電源輸出；各個電源需要提供的電流大??；電源電路效率；各個電源能夠允許的波動范圍；整個電源系統需要的上電順序等等。

為了系統穩定可靠的工作，復位電路的設計也非常重要，如何保證系統不會在外界干擾的情況下異常復位，如何保證在系統運行異常的時候能夠及時復位，以及如何合理的復位，才能保證系統完整的復位后，這些也都是我們在原理設計的時候需要考慮的。

同樣的，時鐘電路的設計也是非常重要的一個方面，一個不好的時鐘電路設計，可能會引起通信產品的數據丟包，產生大的EMI，甚至導致系統不穩定。

注意事項：原理圖設計中要有“拿來主義”！現在的芯片廠家一般都可以提供參考設計的原理圖，所以要盡量的借助這些資源，在充分理解參考設計的基礎上，做一些自己的發揮。

硬件階段4：PCB圖設計

PCB設計階段，即是將原理圖設計轉化為實際的可加工的PCB 線路板，目前主流的PCB 設計軟件有PADS，Candence 和Protel幾種。

PCB設計，尤其是高速PCB，需要考慮EMC/EMI，阻抗控制，信號質量等，對PCB 設計人員的要求比較高。為了驗證設計的PCB是否符合要求，有的還需要進行PCB 仿真。并依據仿真結果調整PCB 的布局布線，完成整個的設計。

硬件階段5：PCB加工文件制作與PCB打樣

PCB繪制完成以后，在這一階段，我們需要生成加工廠可識別的加工文件，即常說的光繪文件，將其交給加工廠打樣PCB 空板。一般1~4層板可以在一周內完成打樣。
 

 

硬件階段6: 硬件產品的焊接與調試

在拿到加工廠打樣會的 PCB空板以后，接下來我們，需要檢查PCB空板是否和我們設計預期一樣，是否存在明顯的短路或斷痕，檢查通過后，則需要將前期采購的元器件和PCB空板交由生產廠家進行焊接（如果PCB 電路不復雜，為了加快速度，也可以直接手工焊接元器件）。

當PCB 已經焊接完成后，在調試PCB之前，一定要先認真檢查是否有可見的短路和管腳搭錫等故障，檢查是否有元器件型號放置錯誤，第一腳放置錯誤，漏裝配等問題，然后用萬用表測量各個電源到地的電阻，以檢查是否有短路，這樣可以避免貿然上電后損壞單板。調試的過程中要有平和的心態，遇見問題是非常正常的，要做的就是多做比較和分析，逐步的排除可能的原因，直致最終調試成功。

在硬件調試過程中，需要經常使用到的調試工具有萬用表和示波器，邏輯分析儀等，用于測試和觀察板內信號電壓和信號質量，信號時序是否滿足要求。

硬件階段7：硬件產品測試

當硬件產品調試通過以后，我們需要對照產品產品的需求說明，一項一項進行測試，確認是否符合預期的要求，如果達不到要求，則需要對硬件產品進行調試和修改，直到符合產品需求文明（一般都以需求說明文檔作為評判的一句，當然明顯的需求說明錯誤除外）。

硬件階段8: 硬件產品

我們最終開發的硬件成功。一個完整的，完成符合產品需求的硬件產品還不能說明一個成功的產品開發過程，我們還需要按照預定計劃，準時高質量的完成。才是一個成功的產品開發過程。