PCBA(Printed Circuit Board Assembly)是指將電子元器件安裝在印刷電路板(PCB)上,形成一個完整的電子產品的過程。PCBA是電子行業的基礎,幾乎所有的電子設備都是由PCBA組成的。PCBA的質量和性能直接影響了電子產品的壽命,速度,穩定性和可靠性。
PCBA的設計和制造是一個復雜的過程,需要經過多次的修改和優化,才能達到最佳的效果。因此,對PCBA進行版本管理是非常必要的,以便于區分不同的設計階段,追蹤問題和改進,匹配軟件功能和客戶需求等。
PCBA的版本管理可以幫助開發者和維護者更好地控制和管理PCBA的生命周期。
PCBA的版本管理有多種方式,本文將介紹其中的六種,分別是:
GPIO上下拉電阻方式
I2C擴展GPIO方式
AD采樣電壓方式
Flash保存方式
EEPROM保存方式
OTP保存方式
GPIO上下拉電阻方式
這種方式是利用CPU的GPIO(General Purpose Input Output)引腳,通過連接不同的上下拉電阻,來表示不同的PCBA版本。例如,如圖1所示,如果有四個GPIO引腳,那么可以表示16種不同的版本,從0000到1111,分別對應V0到V15。CPU只需要讀取GPIO引腳的電平,就可以知道當前的PCBA版本。
這種方式的優點是:
1、成本低,只需要幾個電阻,幾分錢就可以搞定。
2、實現簡單,只需要讀取GPIO電平即可。
這種方式的缺點是:
1、占用了CPU的GPIO資源,如果需要同時管理PCB和BOM(Bill of Materials)的版本,那么需要更多的GPIO引腳。例如,如果要表示8種PCB版本和8種BOM版本,那么至少需要6個GPIO引腳,這對于GPIO緊張的CPU來說是一種浪費。
2、需要注意電阻的選取,避免產生過大的漏電流或者電平不穩定的問題。
I2C擴展GPIO方式
這種方式是利用一個I2C(Inter-Integrated Circuit)擴展芯片,來增加GPIO的數量,從而實現PCBA版本管理。例如,如圖2所示,如果使用一個8位的I2C擴展芯片,那么可以表示256種不同的版本,從00000000到11111111,分別對應V0到V255。CPU只需要通過I2C總線讀取擴展芯片的寄存器,就可以知道當前的PCBA版本。
這種方式的優點是:
1、解決了GPIO資源不足的問題,可以表示更多的PCBA版本。
2、實現也不復雜,只需要通過I2C通信即可。
這種方式的缺點是:
1、增加了硬件成本,I2C擴展芯片的價格大約在0.5到2元之間,對于低成本的產品來說是一筆不小的開支。
2、需要注意I2C總線的速度和穩定性,避免產生通信錯誤或者干擾。
AD采樣電壓方式
這種方式是利用CPU的AD(Analog to Digital)引腳,通過連接一個分壓電路,來產生不同的電壓值,從而表示不同的PCBA版本。例如,如圖3所示,如果使用一個3.3V的電源,那么可以通過調節R1和R2的阻值,來產生不同的電壓值,例如0.5V,1V,1.5V等。CPU只需要通過AD采樣,就可以知道當前的PCBA版本。
這種方式的優點是:
1、只需要一個AD引腳,就可以實現PCBA版本管理,如果CPU有多余的AD引腳,那么只需要兩個電阻,成本非常低。
2、可以通過調節電阻的阻值,來靈活地設置不同的電壓范圍,表示更多的PCBA版本。
這種方式的缺點是:
1、AD引腳不是每個CPU都有的,而且也是比較稀缺的資源,如果CPU沒有AD引腳,或者AD引腳已經被其他功能占用,那么這種方式就不適用。
2、需要注意電壓的精度和穩定性,避免誤差和干擾。
Flash保存方式
這種方式是利用Flash(Flash Memory)中預留一段存儲空間,來保存PCBA版本的信息。例如,如圖4所示,可以在Flash的某個地址,寫入一個字節的數據,來表示PCBA版本。CPU只需要讀取Flash的數據,就可以知道當前的PCBA版本。
這種方式的優點是:
1、硬件成本幾乎為零,也不占用CPU的任何資源,版本信息占用的Flash空間也可以忽略不計。
2、可以通過軟件的方式,來靈活地設置和修改PCBA版本,不需要修改硬件電路。
這種方式的缺點是:
1、可靠性是最大的問題,如果Flash損壞,軟件升級擦寫Flash,電磁干擾等原因,導致Flash中的數據丟失,那么PCBA版本的信息也會丟失。
2、需要設置成只讀,不允許寫,避免誤操作。
EEPROM保存方式
這種方式是利用EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory)中預留一段存儲空間,來保存PCBA版本的信息。例如,如圖5所示,可以在EEPROM的某個地址,寫入一個字節的數據,來表示PCBA版本。CPU只需要通過I2C或者SPI等總線,讀取EEPROM的數據,就可以知道當前的PCBA版本。
這種方式的優點是:
1、硬件成本較低,EEPROM的價格大約在0.1到0.5元之間,也不占用CPU的太多資源,只需要一個I2C或者SPI總線即可。
2、可以通過軟件的方式,來靈活地設置和修改PCBA版本,不需要修改硬件電路。
3、可靠性較高,EEPROM的數據可以多次擦寫,不易丟失,也不受電磁干擾的影響。
這種方式的缺點是:
1、需要注意EEPROM的寫入次數,避免超過其壽命,導致數據損壞。
2、需要注意EEPROM的速度和穩定性,避免產生通信錯誤或者干擾。
OTP保存方式
這種方式是利用OTP(One Time Programmable)芯片,來保存PCBA版本的信息。例如,如圖6所示,可以在OTP芯片的某個地址,寫入一個字節的數據,來表示PCBA版本。CPU只需要通過I2C或者SPI等總線,讀取OTP芯片中的信息。
這種方式的優點是:
1、硬件成本低,OTP芯片的價格大約在0.01到0.1元之間,也不占用CPU的太多資源,只需要一個I2C或者SPI總線即可。
2、可靠性最高,OTP芯片的數據只能寫入一次,不會丟失,也不受電磁干擾的影響。
這種方式的缺點是:
1、不靈活,OTP芯片的數據一旦寫入,就不能修改,如果PCBA版本有變更,就需要更換OTP芯片,或者使用其他方式來表示新的版本。
2、需要注意OTP芯片的速度和穩定性,避免產生通信錯誤或者干擾。
總結
本文介紹了六種通過軟件來識別PCBA硬件版本的方式,分別是GPIO上下拉電阻方式,I2C擴展GPIO方式,AD采樣電壓方式,Flash保存方式,EEPROM保存方式,和OTP保存方式。
這六種方式各有優缺點,設計者應該根據自己的產品特點和需求,選擇合適的方式。一般來說,如果GPIO引腳足夠,推薦使用GPIO上下拉電阻方式;如果CPU有多余的AD引腳,推薦使用AD采樣電壓方式;如果GPIO和AD都不夠,可以考慮使用I2C擴展GPIO方式或者EEPROM保存方式;最后再考慮使用Flash保存方式或者OTP保存方式。
通過軟件來識別PCBA硬件版本,可以幫助開發者和維護者更好地控制和管理PCBA的生命周期。
審核編輯:湯梓紅
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原文標題:PCBA(P
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