一個項目需求一般來源于兩處:一是外部的客戶需求;二是內(nèi)部項目需求。
不管是外部客戶需求還是內(nèi)部需求,需求已經(jīng)在這。
為了滿足需求(需求無處不在),作為硬件研發(fā)工程師,需要將抽象的文字需求歸納總結(jié)成硬件電子領(lǐng)域描述的功能與性能。根據(jù)功能與性能選擇關(guān)鍵器件,給出關(guān)鍵信號流與控制流,繪制出系統(tǒng)框圖。系統(tǒng)框圖可以讓我們評估整個系統(tǒng)的設(shè)計是否合理可行。進而給出電源規(guī)劃,電源規(guī)劃需要考慮電壓精度,電流大小,負(fù)載波動等問題。系統(tǒng)框圖與關(guān)鍵器件選型是并行進行的,關(guān)鍵器件的選型至少需要兩個廠家的器件,三四家供方更好。硬件工程師在元器件選型中要考慮價格,生產(chǎn)供貨周期,量產(chǎn)截止時間,有沒有潛在性問題,這些最好與供應(yīng)商的FAE或銷售進行詢問??偨Y(jié)一句,系統(tǒng)方案設(shè)計與需求螺旋式上升關(guān)系,需要多論的會議討論與細(xì)化,直到滿足需求為止。
系統(tǒng)框圖一般使用Visio繪制,簡單的框圖表示器件。
需要有清晰的信號流與控制流
電源規(guī)劃如下圖所示:大家可以根據(jù)自己喜好設(shè)計,風(fēng)格比較自由,能說明問題和便于保存歸檔為準(zhǔn)。
系統(tǒng)框圖設(shè)計中比較重要的是關(guān)鍵器件選型,關(guān)鍵器件選定了,信號與控制也就基本定了。
根據(jù)自己的經(jīng)驗,在消費產(chǎn)品領(lǐng)域?qū)㈥P(guān)鍵器件分為如下幾類,僅供參考。
處理器是核心,一個方案要首先確定處理器的選擇,處理器沒有好壞之分,只有合適與不合適。一個簡單的51或者STM32單片機也能在簡單便宜的玩具上大量使用,使用帶實時操作系統(tǒng)的高檔處理器更容易實現(xiàn)功能與性能,不過這恐怕也就沒有了性價比。硬件的終極目標(biāo)是花最少的錢達到最優(yōu)的功能與性能。
常用的處理器廠家:
高通:主要是手機,耳機類的處理器??繉@麙炅瞬簧馘X,經(jīng)常被罰(人紅是非多)。
Intel: 主要用在X86架構(gòu)的PC領(lǐng)域,其他消費類領(lǐng)域存在感比較小,在AI領(lǐng)域在收購Movidius有Myraid 2/X等神經(jīng)網(wǎng)路計算芯片。
博通:主要是做路由器交換機類產(chǎn)品的處理器,高端還是不錯的。
MTK:中低端手機芯片,最近兩年發(fā)力智能音箱電視類的處理器,收益不錯。
Marvell:主要做網(wǎng)絡(luò)設(shè)備處理器,剛剛把無線資產(chǎn)賣給NXP。
Nivida:主要做GPU,現(xiàn)在隨著AI的發(fā)展,開始由GPU切入AI,比如TX1,TX2,Xavier等處理器。
RockChip :主要做平板,電視盒子類的處理器。
Amlogic :國內(nèi)企業(yè),相關(guān)業(yè)務(wù)也集中在路由器,電視盒子,平板領(lǐng)域。
All Winner :與RockChip和Amlogic定位類似。
海思:這個不介紹了,快成網(wǎng)紅了(小伙子,有錢途)。沙子即可以蓋房子也可以造芯片,全在于科技水平。希望中國企業(yè)能學(xué)習(xí)華為的,也學(xué)習(xí)華為的多勞多得。
2.DDR
當(dāng)前消費類產(chǎn)品內(nèi)存通常選用DDR3,DDR4(手機旗艦機中標(biāo)配)。DDR的選擇主要考慮容量,容量關(guān)系價格。
常用廠家:三星,海力士,南亞,ISSI,鎂光,ESMT。
3.Flash
選擇的話主要看容量需求,根據(jù)需求選擇。
常用廠家:三星,鎂光,旺宏,華邦,ISSI,東芝,ESMT。
4.電源IC
消費類產(chǎn)品電源IC主要分為LDO與DC-DC。PMU與PMIC主要構(gòu)成也是LDO與DC-DC。電源是板子的心臟,電源規(guī)劃要做到清晰條理。
5.WIFI/BT
WIFI/BT可以使用芯片方案或模組方案。芯片方案需要自己做芯片程序開發(fā)。模組方案不需要開發(fā)芯片程序,已經(jīng)做好。WIFI/BT屬于射頻部分,大部分公司的測試由專門的射頻工程師來做。非射頻相關(guān)專業(yè)的硬件工程師要想在技術(shù)上有所成就,最好要熟悉射頻相關(guān)的理論知識與實踐方法,藝多不壓身。
相關(guān)參數(shù):
發(fā)送端:發(fā)射功率;EVM;峰值因子;頻譜平坦度;
接收端:接收電平;接收靈敏度;
6.Audio/PA
音頻功放選擇首先根據(jù)揚聲器的功率選擇。若揚聲器功率很小,0.5W之類的,用在耳機上的一般是選擇Codec。揚聲器功率在2W以上,比如智能音箱的5W,10W揚聲器,一般選擇D類功放。發(fā)燒友追求音質(zhì)可能會用A類,B類功放。功放選擇還要根據(jù)需要,關(guān)注THD+N,SNR,DR,FR等參數(shù)。TI的功放是首選應(yīng)用,在價格相差不大的情況下。此外還有新塘,韓國的一些品牌。這些電子廠家,個人最喜歡TI的數(shù)據(jù)規(guī)格書,做的比較容易閱讀,堪比教材,很適合細(xì)讀,尤其是它家的BOM列表,也是有非常好的參考價值。中國德州什么時候出個TI?
7.ADC
分為并聯(lián)型ADC,雙積分型ADC,逐次逼近型ADC, Sigma-Delta ADC。
并聯(lián)型速度快,缺點是需求電路器件多,電路龐大。
雙積分速度慢,抗干擾。
逐次逼近型,速度比并聯(lián)型慢一些,但是電路器件大幅度減少,應(yīng)用最多。
音頻ADC選用Sigma-Delta ADC,。音頻相關(guān)參數(shù)有SNR,采樣率,THD+N。
ADC選擇要關(guān)注轉(zhuǎn)換精度,轉(zhuǎn)換位數(shù),量化誤差。
8.MIC
麥克風(fēng)是聲-電信號轉(zhuǎn)換器件。根據(jù)換能原理分為電動式,電容式,壓電式,半導(dǎo)體式。
一般可分為ECM MIC和MEMS MIC。ECM MIC價格低廉。相比ECM MIC,MEMS MIC,體積更小,一致性比較好,可以耐受SMT溫度。當(dāng)前智能音箱等設(shè)備的MIC陣列一般選用MEMS MIC。
MEMS MIC又分為AMIC和DMIC。AMIC價格相比DMIC便宜,但是需要ADC芯片。如何選取還要看所選取的主處理器接口。
相關(guān)參數(shù)有FR,THD,AOP,SNR,靈敏度。
9.SPK
揚聲器是電-聲轉(zhuǎn)換器件。
按照換能原理分為電動式,電容式,電磁式,壓電式。
按照頻率分為低頻,中頻,高頻。
關(guān)注參數(shù):FR,THD,THD+N,SNR,額定功率,最大不失真輸出功率,阻抗,最低共振頻率。
10. RF/PA
射頻功放是手機電路中重要的器件。負(fù)責(zé)將調(diào)制后的信號放大到一定的功率,通過天線發(fā)射出去。詳細(xì)內(nèi)容放到專題中去描述展開。當(dāng)前射頻功放還是以國外廠家為絕對主力,Skworks, Qorvo,博通。
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器件
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系統(tǒng)框圖
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原文標(biāo)題:硬件研發(fā)必知:繪制系統(tǒng)框圖與關(guān)鍵器件選型
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