從事硬件多年，在開始帖子分類的時(shí)候，就專門設(shè)置了一個(gè)專欄，奈何自己比較懶，加之自己可能認(rèn)識比較片面，所以一直沒有動(dòng)筆。但是每次看到這個(gè)專欄空空如也，始終想完善一下。所以今天就大膽動(dòng)筆，和大家分享一些我的硬件設(shè)計(jì)思路與方法，希望能夠?qū)Υ蠹矣布?a href="http://www.1cnz.cn/v/tag/167/" target="_blank">電路設(shè)計(jì)有所幫助。以下觀點(diǎn)或論述只代表作者的一家之言，如有不同意見，歡迎大神們留言討論。也歡迎大家評論，點(diǎn)贊，轉(zhuǎn)發(fā)。

硬件電路是電子產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)功能的物理載體，電子產(chǎn)品的功能都是依靠硬件電路實(shí)現(xiàn)的。但是當(dāng)前很多公司對硬件的重視程度往往不夠，究其原因因?yàn)橛布O(shè)計(jì)的投入很大，光儀器設(shè)備一項(xiàng)的投入，都讓很多公司望而卻步。導(dǎo)致很多公司玩不起，不想玩。導(dǎo)致很多硬件工程師往往從事硬件助理的工作，遇到問題改一改，試一下。很難形成系統(tǒng)性的工作思路和工作流程。很少從源頭上對問題就形成閉環(huán)處理。硬件問題發(fā)現(xiàn)的越早，影響越小，帶來的損失越小。

一、 硬件電路設(shè)計(jì)之需求分析

公司在進(jìn)行項(xiàng)目立項(xiàng)之前，都會對產(chǎn)品進(jìn)行定位，明確產(chǎn)品需要實(shí)現(xiàn)什么功能。通常會有一個(gè)功能列表，然后進(jìn)行需求細(xì)化。最后會形成一個(gè)需求分析列表，組織項(xiàng)目開工會，然后分發(fā)給對應(yīng)的硬件、軟件、機(jī)構(gòu)、測試等部門。

硬件工程師拿到需求列表之后，首先需要明確哪些功能是需要硬件實(shí)現(xiàn)。哪些軟件可以實(shí)現(xiàn)，硬件也可以實(shí)現(xiàn)，這個(gè)時(shí)候需要和軟件部門明確清楚，誰來實(shí)現(xiàn)這些功能。其次對需要硬件實(shí)現(xiàn)的功能再次進(jìn)行需求細(xì)化，細(xì)化到具體那些電路來實(shí)現(xiàn)對應(yīng)的功能。需求分析與細(xì)化是硬件電路設(shè)計(jì)的方向，所有硬件電路都是基于這些需求來進(jìn)行設(shè)計(jì)。需求分析也是對硬件方案選型進(jìn)行明確。

二、硬件電路設(shè)計(jì)之方案選型

我們在產(chǎn)品功能實(shí)現(xiàn)的時(shí)候會發(fā)現(xiàn)，可以使用A方案，也可以使用B方案，遇到這樣的問題該怎么處理呢？如下幾點(diǎn)建議供大家參考。

1、 對比成本差異：

產(chǎn)品都是需要盈利的，在硬件設(shè)計(jì)的時(shí)候內(nèi)心始終要有成本意識，成本是決定產(chǎn)品是否可以成功的重要因素之一，成本便宜可以大大增加產(chǎn)品的競爭力。這里的成本包含幾個(gè)方面，1）是物料本身的成本。2）是研發(fā)成本。3）使用該方案周圍配套電路等綜合性成本。4）加工成本等

2、 對比方案成熟度：

方案選型的時(shí)候，往往會出現(xiàn)A方案已經(jīng)成熟應(yīng)用，B方案是新方案，剛剛推向市場，沒有經(jīng)過市場檢驗(yàn)。這個(gè)時(shí)候需要慎重考慮。如項(xiàng)目進(jìn)度比較急，建議使用成熟方案。如果項(xiàng)目有預(yù)演時(shí)間建議選擇新方案，新方案往往有成本優(yōu)勢，或性能有很大的提升。作為技術(shù)儲備或Plan B非常有必要。

3、 對比方案的性能優(yōu)勢：

方案選型出現(xiàn)AB兩種方案的時(shí)候，兩種方案的性能上的往往有差異的。這時(shí)候需要清楚自己關(guān)注的性能是哪些。比如對于音頻方案的選型，我們最關(guān)注它的聲音還原度、回音抵消、降噪處理等重要的性能指標(biāo)等。比如對sensor的選型，我們關(guān)注的是像素、接口、視角等關(guān)鍵指標(biāo)。

4、方案供應(yīng)商的支持力度:

對于需要依賴供應(yīng)商支持的方案，選擇的時(shí)候要關(guān)注與供應(yīng)商的配合度等。

方案選型對于產(chǎn)品的性能質(zhì)量有很大影響，方案選型是硬件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵之一。對于全新功能的產(chǎn)品，產(chǎn)品方案選型可以參考市場上同類功能產(chǎn)品樣機(jī)。這樣可以省去很多時(shí)間，又可以比較精準(zhǔn)的找到對應(yīng)成熟的方案。

三、硬件電路設(shè)計(jì)之設(shè)計(jì)框圖

硬件設(shè)計(jì)框圖在硬件電路設(shè)計(jì)中是非常重要的一個(gè)環(huán)節(jié)，很多硬件工程師在設(shè)計(jì)的時(shí)候往往忽略這一點(diǎn)，導(dǎo)致產(chǎn)品的設(shè)計(jì)出現(xiàn)功能性缺失，性能指標(biāo)不達(dá)標(biāo)，產(chǎn)品可靠性差等問題。硬件設(shè)計(jì)框圖是整理電路邏輯絕佳的方法。通過硬件設(shè)計(jì)框圖，可以詳細(xì)分析產(chǎn)品的邏輯、信號的邏輯流向、功能板的對接等。

硬件設(shè)計(jì)框圖設(shè)計(jì)對于復(fù)雜的項(xiàng)目至關(guān)重要。通過硬件框圖的評審可以check產(chǎn)品功能是否有缺失、信號流向是否正確、邏輯選擇是否正確。同時(shí)也為原理圖設(shè)計(jì)打下設(shè)計(jì)稿，在原理圖設(shè)計(jì)時(shí)候做到心里有數(shù)，不盲目。

下圖是IPC板子設(shè)計(jì)框圖供參考。

硬件框圖設(shè)計(jì)還包含電源樹設(shè)計(jì)，這個(gè)是電路中隱形的框圖，很多問題都是因?yàn)殡娫吹脑O(shè)計(jì)余量不夠?qū)е码娫串惓＃娫丛O(shè)計(jì)需要自下而上進(jìn)行設(shè)計(jì)。首先要了解電路中各個(gè)模塊的需要電源情況，然后匯總，最后進(jìn)行整體設(shè)計(jì)。如下圖表HISI方案IPC板子電源樹設(shè)計(jì)。

四、硬件電路設(shè)計(jì)之原理圖&PCB設(shè)計(jì)

原理圖設(shè)計(jì)是硬件設(shè)計(jì)的關(guān)鍵，原理圖的正確性是產(chǎn)品成功的關(guān)鍵，也是減少調(diào)試和改板的關(guān)鍵。那么原理圖要怎樣保證正確呢？建議大家從以下幾點(diǎn)入手：

1、 原理圖繪制規(guī)范性

對新器件在開始畫symbol的時(shí)候，建議要根據(jù)應(yīng)用電路進(jìn)行繪制symbol，不建議按照PIN腳序進(jìn)行排列，在繪制的時(shí)候建議按照symbol中各個(gè)模塊進(jìn)行分類，這樣在繪制原理圖的時(shí)候才能夠做到信號流向清晰。

繪制原理圖時(shí)，建議做到緊耦合，一個(gè)功能模塊的原理圖盡量放置在一頁，并做好原理圖模塊的文字說明。連接器接口盡量使用文字進(jìn)行功能描述。

2、 原理圖網(wǎng)絡(luò)命名規(guī)范性

原理圖信號網(wǎng)絡(luò)命名需要規(guī)范，比如電源模塊請表示出電源電壓。控制信號請標(biāo)出信號流向等等，如下表供參考。

3、 原理圖自檢和互檢

繪制完成原理圖之后首先要自檢:主要從這個(gè)幾個(gè)方面進(jìn)行自檢：

1）網(wǎng)絡(luò)連通性檢查，檢查是否有單點(diǎn)網(wǎng)絡(luò)，網(wǎng)絡(luò)漏連等問題。

2）電路設(shè)計(jì)裕量是否滿足設(shè)計(jì)要求，如電阻電容電感的通流耐壓是否滿足條件。

3）設(shè)計(jì)規(guī)范性檢查即網(wǎng)絡(luò)命名是否規(guī)范，信號流向標(biāo)記方向是否正確。

4）一些低級性錯(cuò)誤，比如網(wǎng)絡(luò)連接錯(cuò)誤，沒有連接上，漏器件等。

原理圖互檢:請其他工程師幫忙檢視，因?yàn)槊總€(gè)人的思維都有局限性，通過他人互檢可以發(fā)現(xiàn)自己發(fā)現(xiàn)不了的問題，還能夠發(fā)現(xiàn)自己的認(rèn)知錯(cuò)誤。

原理圖的正確性主要依靠繪制者，責(zé)任主體也是繪制者。這里分享一個(gè)我認(rèn)為比較好經(jīng)驗(yàn)，就是對原理圖反復(fù)的檢視，自己檢視三遍以上，很多時(shí)候能發(fā)現(xiàn)很多錯(cuò)誤或不規(guī)范的設(shè)計(jì)。書讀百遍其意自現(xiàn)和這個(gè)是一個(gè)道理。

PCB設(shè)計(jì)在這里不在贅述，我的另外一個(gè)帖子有詳細(xì)的介紹，有興趣的小伙伴可以去看看，歡迎大家點(diǎn)贊、評論、收藏。

五、硬件電路設(shè)計(jì)之硬件電路知識儲備

硬件設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)就是硬件電路的知識儲備，沒有硬件知識的儲備所有的硬件電路設(shè)計(jì)都是空中樓閣。那么怎樣提升自己的硬件知識儲備呢？以下和大家分享幾點(diǎn)：

1、 通過閱讀相關(guān)硬件設(shè)計(jì)的書籍

這里向大家推薦幾本書

1)《高速電路設(shè)計(jì)實(shí)踐》作者王劍宇，這本書比較系統(tǒng)的介紹了電路設(shè)計(jì)中一些基礎(chǔ)概念和設(shè)計(jì)方法，配合作者遇到問題進(jìn)行講解比較深入。

2）《精通電源開關(guān)設(shè)計(jì)》這本書對電源設(shè)計(jì)進(jìn)行深入的介紹。

3）《晶體管電路設(shè)計(jì)》作者是鈴木雅臣，這本書比較詳細(xì)的介紹了晶體管的應(yīng)用。

2、 做好問題案例分析

在實(shí)際的硬件調(diào)試過程中，對于典型問題，在問題解決后，建議形成案例文檔。這個(gè)過程中不僅可以整理分析問題的思路，將實(shí)際問題與理論相結(jié)合。而且可以在后面的硬件工作對照案例進(jìn)行check防止類似問題再次出現(xiàn)。從而全面提升自己硬件設(shè)計(jì)能力。

3、仔細(xì)閱讀器件手冊

器件手冊對器件功能指標(biāo)和如何使用都會做出詳細(xì)的說明，通過器件手冊不僅可以學(xué)到如何使用器件，理解器件性能。還可以做到觸類旁通，理解同類的器件使用和注意事項(xiàng)。

六、總結(jié)

做硬件多年總結(jié)出來幾點(diǎn)心得，給大家分享一下。

1、 戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢，如履薄冰

2、 規(guī)范設(shè)計(jì)，可以減少很多低級錯(cuò)誤

3、 硬件設(shè)計(jì)不是高精尖的核武器設(shè)計(jì)，可以通過努力學(xué)習(xí)，規(guī)范設(shè)計(jì)短期內(nèi)提升。

4、硬件設(shè)計(jì)的核心是可靠性。