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我走的电子开发道路其实和大多数人说的一样，基本的路线为模拟电子(熟练)→数字电路设计(掌握)→单片机(项目开发)→ARM硬件设计(项目开发)→linux学习→linux驱动学习→ARM&linux底层开发(项目开发)→ARM&linux顶层开发(项目开发)→项目经理。我现在还在路上折腾，现在将我的教训和心得拿来给大家分享，希望对于新手有借鉴。( H0 w3 Y% v+ z$ k- O
本文引用地址：http://www.eepw.com.cn/article/271309.htm
6 w+ R: ~4 i- S: [ 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。6 ^2 k) I0 `: W4 d4 A
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。
( x9 D! r" k6 J 第一、电源确定
% @2 Y" p2 g4 ]. Y8 F9 F' o) { 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：; F: ~7 ^+ C2 @5 I" j
a、电压
9 h, o) U1 c, |* o3 i 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。
3 h" u0 Y" C; Y! y. ]) T' s+ M b、电流
3 q' z" _5 E0 T3 b I, X 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(其实就是功率达到要求)，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。; D" [2 l1 @) s$ r: a4 \
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。& M1 ]: z+ e: p( K9 r
第二、 晶振确定
5 A+ P( s8 ^7 Y% U! p 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。; A% Y1 j! e* d7 ]
a、无源晶振3 H1 B- y0 i D/ s8 R6 l, f
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。
) E0 j4 p& g4 _' M6 G+ \. ? b、有源晶振6 F0 X, Y$ Z* V; O+ d' K
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。; S7 }5 f5 e& e: m4 W3 Z# z% }- [
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。
( M5 ~* h- }. k3 k! y# o; Y) G 第三、 预留测试IO口
$ ]7 s" l9 _. ]! P0 b. { 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。& f) M5 p- K/ ~" l6 b9 \4 D
第四、外扩存储设备
; L+ g* Y1 k ~6 ~( `: r3 T 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SDRAM和NANDFLASH。如果该cpu具有SDRAM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。: m! o0 e( m; @7 f( \ T- i
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。
. z: t8 J: V% m; J" I9 f$ j 第五、功能接口( d; }3 c3 ]( T; E
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，wifi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。7 V4 s1 I" H$ C* I* w( \
第六、屏幕$ m- H1 @8 Y3 e3 @7 Z
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。$ D y$ W* K* @* }- M
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。+ e1 |1 s# \& M9 a8 X& n
- H( m) @8 d1 G
以上就是我做嵌入式板子设计中的一些经验，有些经验是经过沉痛教训获得的。希望对你有所启发。' p+ S# G1 g" A0 N& S; Z1 R
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发表于 2015-6-4 15:35
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