Que savez-vous du développement de matériel embarqué?

1. Clarifiez les exigences matérielles globales, telles que la capacité de traitement du processeur, la capacité et la vitesse de stockage, l'allocation des ports d'E / S, les exigences d'interface, les exigences de niveau, les exigences de circuit spéciales, etc.

2. Développer un plan matériel global basé sur l'analyse de la demande, rechercher les composants clés et les matériaux techniques associés, les approches techniques et le support technique, prendre pleinement en compte la faisabilité technique, la fiabilité et le contrôle des coûts, et présenter des exigences claires pour les outils de développement et de débogage. Vous pouvez essayer d'obtenir des échantillons pour les composants clés.

3. Une fois le plan global déterminé, effectuez une conception détaillée du matériel et des logiciels, y compris le dessin de schémas de principe du matériel, des schémas fonctionnels logiciels, la conception de circuits imprimés et en complétant la liste des composants de développement en même temps.

4. Une fois la carte PCB terminée, souder et déboguer chaque unité fonctionnelle dans la conception principale, modifier le diagramme schématique et enregistrer si nécessaire.

5. Débogage conjoint des systèmes logiciels et matériels. Dans des circonstances normales, après le débogage, le principe et la conception du circuit imprimé sont ajustés et la carte doit être coulée deux fois.

6. Test de fiabilité, test de stabilité, grâce à l'acceptation, le projet est terminé!

Que savez-vous du développement de matériel embarqué?

Compétences de base qu'un ingénieur matériel doit posséder

1. Capacité de planification et de créativité de l'analyse de la demande au plan global et à la conception détaillée;

2, utilisation habile des outils de conception, schémas de conception, capacité de carte PCB;

3, utilisation habile du micro-ordinateur monopuce, ARM, DSP, PLD, FPGA et autres capacités de développement et de débogage de logiciels et de matériel;

4. Maîtrise de l'utilisation d'outils de simulation, d'oscilloscopes, de générateurs de signaux, d'analyseurs logiques et d'autres capacités de débogage matériel;

5. Maîtriser les capacités de conception des circuits standard couramment utilisés, tels que les circuits de réinitialisation, les circuits de filtrage couramment utilisés, les circuits d'amplification de puissance, les circuits d'adaptation pour les lignes de transmission de signaux à grande vitesse, etc.

6. La capacité de localiser les défauts et de résoudre les problèmes;

7. Compétences en organisation et rédaction de documents de conception.

À quoi les ingénieurs en matériel doivent-ils prêter attention lors du développement de matériel

1. Démarrez un projet de développement matériel

L'impulsion initiale viendra de nombreux aspects, tels que les besoins du marché, les besoins de l'architecture du système dans son ensemble, la nécessité de réaliser les fonctions du département des logiciels d'application, la nécessité d'améliorer certains aspects du système, etc. Par conséquent, en tant que concepteur de système matériel, vous devez Prendre l'initiative de comprendre les besoins de tous les aspects, et les combiner pour proposer les solutions matérielles les plus adaptées. Par exemple, la force motrice initiale du projet A est venue d'une équipe logicielle de haut niveau au sein de l'entreprise. Ils ont constaté que la capacité de transfert IP d'origine de la carte processeur ne pouvait pas répondre aux exigences dans la pratique, ce qui entraînerait de graves inconvénients pour la configuration et l'utilisation du système. Ils ont présenté une demande de nouveau matériel.

Selon cet objectif, deux processeurs réseau haute performance sont sélectionnés dans la solution matérielle, puis il est nécessaire de communiquer en profondeur avec le concepteur de logiciels pour déterminer la taille de la mémoire, la structure interne, le nombre et le type d'interfaces externes et d'interfaces de débogage, etc. Et d'autres détails, tels que le personnel logiciel aime séparer complètement le canal de signalisation de contrôle et le canal de données, ils doivent donc être soigneusement pris en compte lors de la détermination de la direction des données internes.

Au début du projet, il est nécessaire de tenir de nombreuses réunions de discussion. Tous les services concernés doivent être invités à participer autant que possible. Il y a trois avantages. Premièrement, vous pouvez bien comprendre les besoins de chacun afin de ne pas omettre des fonctions importantes dans la conception du système. Chaque département comprend la situation de ce projet et se prépare à l'avance pour le temps et la collaboration du personnel. Le troisième est de l'aspect émotionnel. Au début de la conception, chaque département a participé au projet, et ce projet est devenu le fruit de tout le monde. , Obtiendra les soins de tout le monde et une bonne coopération, ce qui est très utile pour terminer le travail.

2, problèmes à prendre en compte dans la conception schématique

La conception schématique doit être «utilisée». De nos jours, les fabricants de puces peuvent généralement fournir des schémas de conception de référence, essayez donc d'utiliser ces ressources autant que possible et faites quelque chose sur vous-même en vous basant sur une compréhension complète de la conception de référence. Lorsque la puce principale est sélectionnée, la conception périphérique la plus critique comprend l'alimentation, l'horloge et l'interconnexion entre les puces.

L'alimentation est la base pour assurer le fonctionnement normal du système matériel. La conception doit être analysée en détail: la puissance d'entrée que le système peut fournir; la puissance de sortie que la carte unique doit générer; la taille actuelle de chaque alimentation électrique; l'efficacité du circuit d'alimentation; la fluctuation admissible de chaque alimentation Portée; la séquence de mise sous tension requise par l'ensemble du système d'alimentation, etc.

Par exemple, le processeur réseau du projet A a besoin de 1,25 V comme tension de base, la précision est comprise entre + 5% ~ -3% et le courant a besoin d'environ 12 A. Selon ces exigences, la conception adopte une entrée d'alimentation de 5 V et une alimentation à découpage linéaire. Le contrôleur et le MOSFET IR construisent un circuit d'alimentation approprié. Les exigences de précision déterminent la sélection ESR du condensateur de sortie, et pour éviter la chute de tension causée par un courant excessif, une fonction de rétroaction à distance est ajoutée. La réalisation du circuit d'horloge doit prendre en compte la gigue et d'autres exigences du circuit cible. Le dispositif PHY de GE est utilisé dans le projet A. Au début, une puce de distribution d'horloge à retard zéro avec une boucle à verrouillage de phase interne a été utilisée pour fournir une horloge de 100 MHz. En conséquence, la liaison GE La perte de paquets s'est produite sur l'ordinateur, puis remplacée par un simple périphérique de tampon d'horloge pour résoudre le problème de perte de paquets.L'analyse est que la boucle à verrouillage de phase interne introduit une gigue.

L'interconnexion entre les puces doit garantir une transmission de données sans erreur. À cet égard, les lignes de signaux différentiels à grande vitesse ont les caractéristiques d'une vitesse élevée, d'un bon câblage et d'une bonne intégrité du signal. L'interconnexion multi-puces du projet A utilise un différentiel à haute vitesse La ligne de signal n'a aucun problème pendant le débogage et les tests.

3. Problèmes à prendre en compte dans la conception de circuits imprimés

Le but de la conception du PCB doit être clair. Pour les lignes de signaux importantes, la longueur du câblage et le traitement de la boucle de masse doivent être très stricts. Pour les lignes de signaux à faible vitesse et sans importance, il peut être placé sur une priorité de câblage légèrement inférieure. La partie importante comprend: la division de l'alimentation électrique; l'exigence de longueur de la ligne d'horloge de la mémoire, de la ligne de commande et de la ligne de données; le câblage de la ligne différentielle à grande vitesse et ainsi de suite.

Dans le projet A, une puce mémoire est utilisée pour réaliser une mémoire DDR 1G. Le câblage de cette partie est très critique. Il est nécessaire de prendre en compte la distribution topologique de la ligne de contrôle et de la ligne d'adresse, et le contrôle de la différence de longueur entre la ligne de données et la ligne d'horloge. Dans le processus, selon le manuel de données de la puce et la fréquence de fonctionnement réelle, des règles de câblage spécifiques peuvent être établies. Par exemple, la longueur des lignes de données dans le même groupe ne peut pas dépasser combien de mils, et la différence de longueur entre chaque canal ne peut pas dépasser combien mil et ainsi de suite. Lorsque ces exigences sont déterminées, les concepteurs de PCB peuvent être clairement tenus de les mettre en œuvre. Si toutes les exigences de câblage importantes dans la conception sont claires, elles peuvent être converties en contraintes de câblage globales, et le logiciel d'outil de câblage automatique en CAO peut être utilisé pour réaliser la conception de PCB. C'est également une tendance de développement dans la conception de circuits imprimés à haute vitesse.

4, inspection et débogage

Lorsque vous êtes prêt à déboguer une carte, vous devez d'abord effectuer une inspection visuelle minutieuse pour vérifier s'il y a des courts-circuits visibles et des défauts de soudure des broches pendant le processus de soudage, et vérifier s'il y a un mauvais placement du modèle de composant. Mettez le mauvais endroit, manquez l'assemblage et d'autres problèmes, puis utilisez un multimètre pour mesurer la résistance de chaque alimentation à la terre pour vérifier s'il y a un court-circuit. Cette bonne habitude peut éviter d'endommager la carte après une mise sous tension imprudente. Vous devez avoir l'esprit tranquille pendant le processus de débogage. Il est très normal de rencontrer des problèmes. Ce que vous devez faire est de faire plus de comparaisons et d'analyses, et d'éliminer progressivement les causes possibles. Vous devez croire fermement que "tout peut être résolu" et "le problème est certain". Il y a une raison ", pour que le débogage réussisse à la fin.

5. Quelques mots résumés

D'un point de vue technique, chaque conception peut enfin être réalisée, mais le succès d'un projet dépend non seulement de la réalisation technique, mais aussi étroitement lié au temps de réalisation, à la qualité du produit et à la coopération de l'équipe. Par conséquent, un bon travail d'équipe, une communication de projet transparente et franche, des arrangements de recherche et de développement méticuleux, et une abondance de matériel et de personnel peuvent assurer le succès d'un projet.

Un bon ingénieur matériel est en fait un chef de projet, il doit communiquer avec le monde extérieur pour obtenir les exigences de sa propre conception, puis résumer et analyser l'implémentation matérielle spécifique. Il est également nécessaire de contacter de nombreux fournisseurs de puces et de solutions pour sélectionner les solutions appropriées. Lorsque le diagramme schématique est terminé, il / elle doit organiser des collègues pour mener une revue et une inspection coopératives, et travailler avec des ingénieurs CAO pour terminer la conception du PCB . En même temps, préparez la liste de nomenclature, commencez à acheter et à préparer les matériaux, et contactez l'usine de traitement pour terminer le placement de la carte. Pendant le processus de débogage, il / elle doit organiser l'ingénieur logiciel pour qu'il travaille ensemble pour rechercher et déboguer, coopérer avec l'ingénieur de test pour résoudre les problèmes trouvés dans le test et attendre que le produit soit lancé sur le site. S'il y a un problème, il doit fournir une assistance en temps opportun. Par conséquent, pour être un concepteur de matériel, vous devez développer de bonnes compétences en communication, la capacité de s'adapter à la pression, la capacité de coordination et de prise de décision pour gérer plusieurs tâches en même temps, et une bonne tranquillité d'esprit.

Il y a aussi prudence et sérieux, car une petite négligence dans la conception matérielle entraînera souvent des pertes économiques très importantes. Par exemple, lorsque la conception du PCB est terminée et que le dossier de fabrication est terminé, le mauvais fonctionnement d'une carte a provoqué la connexion de la couche de puissance et de la couche de masse. Dans le même temps, après la fabrication de la carte PCB, elle a été directement montée sur la ligne de production sans inspection.Le problème de court-circuit a été découvert pendant le test, mais les composants ont été soudés à la carte, entraînant des centaines de milliers de pertes. Par conséquent, une inspection minutieuse et sérieuse, des tests responsables et un apprentissage et une accumulation incessants peuvent permettre à un concepteur de matériel de progresser continuellement, puis de réaliser une petite réussite dans l'opération.