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硬件电路设计的灵活性

2010-1-11 18:55 3788 0 7 分类: FPGA/CPLD

硬件电路设计的灵活性


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         那天地铁上和老前辈聊的很欢畅,正好提到硬件设计的灵活性方面问题。也忽然想起前阵子帮助新同志调试FPGA下载配置电路时遇到的一连串啼笑皆非的故事,也确实感觉硬件电路的灵活性是蛮重要的。如果在原理验证期间的硬件电路设计有很高的灵活性,那么这也绝对算是硬件设计师经验的体现。


         先说说这个啼笑皆非的故事吧,这里绝没有诋毁任何人的意思,也不是对任何人有偏见。毕竟我们也是从不懂到懂,从不会到会一步一步走过来的。一个Virtex II的百万门FPGABGA封装的器件我看管脚肯定是有余的,但是他在设计的时候也没有一个简单的指示(如LED)或者一个简单的跨接针引出电路(未用管脚)。在拿到板子以后要调试配置电路是否正常,就只能写一个将某个管脚输出01的代码,下载后拿着示波器探头围着附近的芯片找管脚,那叫一个费劲啊。对于FPGA的配置方式控制的MSEL0-2确实是引出来了,可以灵活的接1或接0,但是他居然不焊接一个跨接针上去,而是用导线焊死了,在切换配置模式时,又得拿着烙铁在那搞破坏,花点时间倒是小事,把焊盘弄坏了可就太没必要了。我就在想,我平时很习以为常的做法(闲置IO接个指示灯什么的,调试时总是派得上用场的;MSEL接个跨接针,用跳线帽控制,举手之劳),为什么在他这里就变得特别的复杂呢?也许,新人还是欠缺一些硬件设计灵活性方面的思想吧。也许,不仅是新人,我个人其实也还是需要加强这方面的思想,也许因为项目做得还不多,目前做过的板子好像还没有飞线割线这么郁闷过,但是谨慎一些总是好的,设计前期的工作考虑周全一些也总是有益的。


         下面列举一个很简单的指令输出电路,该电路的输出一方面是由处理器指令控制,另一方面是由独立于处理器的应急使用的按键控制。如图1所示,处理器和按键控制通过SN54LS74控制输出,具体原理这里不介绍了,不是本文的重点。如图2所示,从SN54LS74输出的控制信号需要再送给数字隔离器件隔离后输出。


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点击看大图


1



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         也正是这样简单的按键电路,通过图1和图2中的两个跨接针做特别的设置后(用跳线帽),就变得灵活多了。SN54LS74ADuM5230都是两路的器件,正常情况下可以作为两个独立的指令输出电路,并且这种输出电路对于按键而言,只有一种功能,就是在按键按下后让输出指令拉高(输出1),而无法将指令输出拉低,这在一次性输出的使用中也是蛮常见的。


但是对于更多的应用中,往往需要按键既能清零(0)又能置位(1),所以这个电路中就通过P123相连,使得S2能够对输出清零。因此,P1的作用就是调整按键是1个按键单独控制输出,还是两个按键同时控制一路的输出。而P2的作用也显而易见,当12相连时,就是一路输出控制两路的后端隔离驱动;当23相连时,就是单独两路分别输出隔离。P1P2两个跳线帽从很大程度上使得这个按键电路变得灵活多了。


         其实这个电路也是蛮简单的,没有什么技术性好讨论。但是从这两个跳线帽的配置设计中,也许我们可以学到更多关于硬件设计灵活性方面的思想。人非圣贤,孰能无过,新板子上飞线、割线有时也是难免的,但是对于需要对电路有一些大的改动时,走线在外层还比较容易搞定,如果走线在内层估计设计者只有“望板兴叹”了。有时,电路设计的灵活和便利也只在于多一个跨接针或一个电阻,甚至一个LED,也许在设计的初期多考虑一些这样的问题,后期的调试效率会得到大大的提高,我想这是每一个硬件工程师所乐意看到的。


 


 

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文章评论 7条评论)

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andyandy 2010-4-25 11:30

这样的情况举不胜举。有人一点就透,有人九头牛也拉不回来。 有一句话说得好:质量是一种升华方式。我想,工作风格其实是一种境界。境界从高还是就低,在很多情况下都很简单,但是有人就是很容易指向了一个方向。什么原因?也许只有上天才知道吧!

tengjingshu_112148725 2010-1-12 23:41

学习了

ilove314_323192455 2010-1-12 22:09

我没有做过大批量生产的产品,但是从我的观察和推断,生产上的测试那也只是局部的,用局部的测试尽可能的覆盖整体性能的测试。

朱玉龙 2010-1-12 19:32

如果不加测试点,对于生产线上的兄弟来说是无法接受的,因为这样带来的板子的质量不可察,虽然有EOL测试可以检测主要功能,但是偏差无法确认。一般来说95%以上都要能检测。原理图上最多的就是测试点

ilove314_323192455 2010-1-12 17:24

个人认为在实际应用中每个信号都加测试点有难度,不仅对PCB设计有困难,板子面积也会有困难。原则上还是尽量做得便于测试些,但是还是要根据实际情况。

朱玉龙 2010-1-12 12:42

不是每个地方都要加测试点的吗?从测试点上引出,我不知道高频的板子是否可以加,原则上下线都要加测试点,所有的飞线都可以从测试点上引出

tengjingshu_112148725 2010-1-12 08:55

图片能清晰一些就好了,看得不太明白电路,虽然知道博主本文的重点不是电路。正要设计一块Spartan-3E的小板,博主经验正好学习了
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