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原创 温故知新-系统设计与框图

2019-6-14 14:22 4695 22 12 分类: 工程师职场 文集: 温故知新

一个项目需求一般来源于两处:一是外部的客户需求;二是内部项目需求。

不管是外部客户需求还是内部需求,需求已经在这。

为了满足需求(需求无处不在),作为硬件研发工程师,需要将抽象的文字需求归纳总结成硬件电子领域描述的功能与性能。根据功能与性能选择关键器件,给出关键信号流与控制流,绘制出系统框图。系统框图可以让我们评估整个系统的设计是否合理可行。进而给出电源规划,电源规划需要考虑电压精度,电流大小,负载波动等问题。系统框图与关键器件选型是并行进行的,关键器件的选型至少需要两个厂家的器件,三四家供方更好。硬件工程师在元器件选型中要考虑价格,生产供货周期,量产截止时间,有没有潜在性问题,这些最好与供应商的FAE或销售进行询问。总结一句,系统方案设计与需求螺旋式上升关系,需要多论的会议讨论与细化,直到满足需求为止。

系统框图一般使用Visio绘制,简单的框图表示器件,一般如下图所示:

需要有清晰的信号流与控制流

电源规划如下图所示:大家可以根据自己喜好设计,风格比较自由,能说明问题和便于保存归档为准。


系统框图设计中比较重要的是关键器件选型,关键器件选定了,信号与控制也就基本定了。

根据自己的经验,在消费产品领域将关键器件分为如下几类,仅供参考。

1.   APApplication Processor

处理器是核心,一个方案要首先确定处理器的选择,处理器没有好坏之分,只有合适与不合适。一个简单的51或者STM32单片机也能在简单便宜的玩具上大量使用,使用带实时操作系统的高档处理器更容易实现功能与性能,不过这恐怕也就没有了性价比。硬件的终极目标是花最少的钱达到最优的功能与性能。

常用的处理器厂家:

高通:主要是手机,耳机类的处理器。靠专利挣了不少钱,经常被罚(人红是非多)。

Intel: 主要用在X86架构的PC领域,其他消费类领域存在感比较小,在AI领域在收购MovidiusMyraid 2/X等神经网路计算芯片。

博通:主要是做路由器交换机类产品的处理器,高端还是不错的。

MTK:中低端手机芯片,最近两年发力智能音箱电视类的处理器,收益不错。

Marvell:主要做网络设备处理器,刚刚把无线资产卖给NXP

Nivida:主要做GPU,现在随着AI的发展,开始由GPU切入AI,比如TX1,TX2,Xavier等处理器
RockChip
:主要做平板,电视盒子类的处理器。

Amlogic :国内企业,相关业务也集中在路由器,电视盒子,平板领域。

All Winner :与RockChipAmlogic定位类似。

海思:这个不介绍了,快成网红了(小伙子,有钱途)。沙子即可以盖房子也可以造芯片,全在于科技水平。希望中国企业能学习华为的 ,也学习华为的多劳多得。

2.   DDR

当前消费类产品内存通常选用DDR3,DDR4(手机旗舰机中标配)DDR的选择主要考虑容量,容量关系价格。

常用厂家:三星,海力士,南亚,ISSI,镁光,ESMT

3.   Flash

选择的话主要看容量需求,根据需求选择。

常用厂家:三星,镁光,旺宏,华邦,ISSI,东芝,ESMT

4.   电源IC

消费类产品电源IC主要分为LDODC-DCPMUPMIC主要构成也是LDODC-DC。电源是板子的心脏,电源规划要做到清晰条理。

5.   WIFI/BT

WIFI/BT可以使用芯片方案或模组方案。芯片方案需要自己做芯片程序开发。模组方案不需要开发芯片程序,已经做好。WIFI/BT属于射频部分,大部分公司的测试由专门的射频工程师来做。非射频相关专业的硬件工程师要想在技术上有所成就,最好要熟悉射频相关的理论知识与实践方法,艺多不压身。

相关参数:

发送端:发射功率;EVM;峰值因子;频谱平坦度;

接收端:接收电平;接收灵敏度;

6.   Audio/PA

音频功放选择首先根据扬声器的功率选择。若扬声器功率很小,0.5W之类的,用在耳机上的一般是选择Codec。扬声器功率在2W以上,比如智能音箱的5W,10W扬声器,一般选择D类功放。发烧友追求音质可能会用A类,B类功放。功放选择还要根据需要,关注THD+N,SNR,DR,FR等参数。TI的功放是首选应用,在价格相差不大的情况下。此外还有新塘,韩国的一些品牌。这些电子厂家,个人最喜欢TI的数据规格书,做的比较容易阅读,堪比教材,很适合细读,尤其是它家的BOM列表,也是有非常好的参考价值。中国德州什么时候出个TI

7.   ADC

分为并联型ADC,双积分型ADC,逐次逼近型ADC, Sigma-Delta ADC

并联型速度快,缺点是需求电路器件多,电路庞大。

双积分速度慢,抗干扰。

逐次逼近型,速度比并联型慢一些,但是电路器件大幅度减少,应用最多。

音频ADC选用Sigma-Delta ADC,。音频相关参数有SNR,采样率,THD+N

ADC选择要关注转换精度,转换位数,量化误差。

8.   MIC

麦克风是声-电信号转换器件。根据换能原理分为电动式,电容式,压电式,半导体式

一般可分为ECM MICMEMS MICECM MIC价格低廉。相比ECM MIC,MEMS MIC,体积更小,一致性比较好,可以耐受SMT温度。当前智能音箱等设备的MIC阵列一般选用MEMS MIC

MEMS MIC又分为AMICDMICAMIC价格相比DMIC便宜,但是需要ADC芯片。如何选取还要看所选取的主处理器接口。

相关参数有FR,THD,AOP,SNR,灵敏度。

9.   SPK

扬声器是电-声转换器件。

按照换能原理分为电动式,电容式,电磁式,压电式。

按照频率分为低频,中频,高频。

关注参数:FR,THD,THD+N,SNR,额定功率,最大不失真输出功率,阻抗,最低共振频率。

10. RF/PA

射频功放是手机电路中重要的器件。负责将调制后的信号放大到一定的功率,通过天线发射出去。详细内容放到专题中去描述展开。当前射频功放还是以国外厂家为绝对主力,Skworks, Qorvo,博通。

个人水平有限,欢迎大家指正纠错,学习提高

作者: 白驹过隙, 来源:面包板社区

链接: https://www.mianbaoban.cn/blog/uid-me-3888664.html

版权声明:本文为博主原创,未经本人允许,禁止转载!

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文章评论 8条评论)

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shizheng080_279249185 2019-7-15 09:38

非常不错

zhujun74_602010376 2019-7-15 06:56

好文章都是易懂的有说服力的。

白驹过隙 2019-7-1 09:18

allen163511_972698786: 很全面啊,容易阅读理解
   ,多谢夸奖

allen163511_972698786 2019-6-28 09:36

很全面啊,容易阅读理解

白驹过隙 2019-6-19 21:40

luckyzy2000_594672757: 讲得蛮好的,不错。
哈哈,个人理解,都是大白话,还需要继续学习提高

luckyzy2000_594672757 2019-6-19 14:42

讲得蛮好的,不错。

shizheng080_279249185 2019-6-18 13:49

不错

江畔美少年 2019-6-14 22:48

学习了
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