文档名称文档范围硬件设计开发指导内部公开文档编号共14页DS301硬件设计开发指导拟制焦少波日期2016-12-01评审人日期批准日期免费共享修订记录日期修订版本描述作者2016-12-011.0.0初稿完成焦少波目 录硬件设计开发指导11概述61.1硬件开发过程简介61.1.1硬件开发的基本过程61.1.2硬件开发的规范化61.2硬件组成员职责与基本技能61.2.1硬件组成员职责61.2.2硬件组成员基本技能72硬件开发流程及要求72.1硬件开发流程72.2硬件需求分析及总体方案制定82.2.1硬件需求分析82.2.2总体方案制定92.3单板设计方案及单板详细设计102.3.1单板设计方案及评审102.3.2单板详细设计及评审102.4原理图设计及PCB设计122.4.1原理图设计及评审122.4.2PCB方案设计及评审122.4.3PCB设计及投板申请122.5调试及验收132.5.1调试方案及评审132.5.2硬件调试、软件调试及系统联调132.5.3验收142.6开发文档规范及归档要求142.6.1开发文档规范142.6.2硬件信息库15硬件设计开发指导关键词：能够体现文档描述内容主要方面的词汇。摘 要：缩略语清单：对本文所用缩略语进行说明，要求提供每个缩略语的英文全名和中文解释。缩略语英文全名中文解释1 概述1.1 硬件开发过程简介1.1.1 硬件开发的基本过程产品硬件项目的开发，首先是要明确硬件总体需求情况，如 CPU处理能力、存储容量及速度，I/O端口的分配、接口要求、电平要求、特殊电路（厚膜等）要求等等。其次，根据需求分析制定硬件总体方案，寻求关键器件及其技术资料、技术途径、技术支持，要比较充分地考虑技术可能性、可靠性以及成本控制，并对开发调试工具提出明确的要求，关键器件索取样品。第三，总体方案确定且评审通过后，撰写硬件和单板软件的详细设计，包括绘制硬件原理图、单板软件功能框图及编码、PCB布线，同时完成开发物料清单、新器件编码申请、物料申领等工作。第四，PCB裸板回板及物料采购到货后由焊工焊好12块单板，作单板调试，对原理设计中的各功能进行调测，必要时修改原理图并作记录。第五，软硬件系统联调，一般的单板需硬件人员、单板软件人员的配合，特殊的单板（如主机板）需比较大型软件的开发，参与联调的软件人员更多。一般地，经过单板调试后在原理及PCB布线方面有些调整，需经过多次投板迭代测试。第六，内部验收及转中试，硬件项目完成开发过程。1.1.2 硬件开发的规范化上节硬件开发的基本过程应遵循硬件开发流程规范文件执行，不仅如此，硬件开发涉及到技术的应用、器件的选择等，必须遵照相应的规范化措施才能达到质量保障的要求。这主要表现在，技术的采用要经过项目组的评审，器件和厂家的选择要参照物料认证的相关要求和规范，开发过程完成相应的规定文档，另外，常用的硬件电路要采用通用的标准设计。1.2 硬件组成员职责与基本技能1.2.1 硬件组成员职责一个技术领先、运行可靠的硬件平台是公司产品质量的基础，硬件工程师职责神圣，责任重大。1、硬件工程师应勇于尝试新的先进技术之应用，在产品硬件设计中大胆创新。2、坚持采用开放式的硬件架构，把握硬件技术的主流和未来发展，在设计中考虑将来的技术升级。3、充分利用公司现有的成熟技术，保持产品技术上的继承性。4、在设计中考虑成本，控制产品的性能价格比达到最优。5、技术开放，资源共享，促进我司整体的技术提升。1.2.2 硬件组成员基本技能硬件工程师应掌握如下基本技能：第一、具备需求分析、总体方案设计、详细设计的创造能力；第二、熟练运用设计工具，如Cadence OrCAD/Allegro、Auto CAD等，设计原理图、EPLD、FPGA调试程序的能力；第三、熟练运用信号发生器、示波器、逻辑分析仪等测试仪器，有一定硬件调测的能力；第四、掌握常用的标准电路的设计能力；第五、硬件故障定位、解决问题的能力；第六、各种技术文档的写作技能；第七、良好的职业素养和职业道德，接触外协合作方，保守秘密的能力。2 硬件开发流程及要求2.1 硬件开发流程硬件开发流程对硬件开发的全过程进行了科学分解，规范了硬件开发的五大关键任务：l 硬件需求分析及总体方案制定l 单板设计方案及单板详细设计l 原理图设计及PCB设计l 调试及验收l 开发文档规范及归档要求硬件开发流程是指导硬件工程师按规范化方式进行开发的准则，不但规范化了硬件开发的全过程，同时也从总体上，规定了硬件开发所应完成的各阶段任务。目的是规范硬件开发过程控制，保证硬件开发质量，确保硬件开发能按预定目标完成。做为一名硬件工程师深刻领会硬件开发流程中各项内容，在日常工作中自觉按流程办事，是非常重要的，否则若大一个公司就会走向混乱。所有硬件工程师应把学流程、按流程办事、发展完善流程、监督流程的执行作为自己的一项职责，为公司的管理规范化做出贡献。2.2 硬件需求分析及总体方案制定2.2.1 硬件需求分析硬件开发真正起始应在立项后，即接到项目立项任务书后，但在实际工作中，一般在项目立项之前，硬件工程师即协助开展前期调研，尽早了解明确总体需求，如系统功能、性能指标、工作原理、环境指标、结构条件、价格、设计时间、产品寿命等。立项完成后，项目组就已有了产品需求说明书及项目总体方案书，这些文件都已进行过评审。项目组接到任务后，首先要做的硬件开发工作就是要进行硬件需求分析，撰写硬件需求说明书。硬件需求分析在整个产品开发过程中是非常重要的一环，硬件开发人员必须重视该过程。一项产品的功能/性能往往是由软件和硬件共同完成的，哪些是由硬件完成，哪些是由软件完成，项目组必须在需求分析时加以细致考虑。硬件需求分析还可以明确硬件开发任务，并从总体上论证现在的硬件水平，包括公司的硬件技术水平是否能满足需求。硬件需求说明书主要有下列内容：l 系统工程组网及使用说明l 基本配置及其互连方法l 运行环境l 硬件整体系统的基本功能和主要性能指标l 硬件分系统的基本功能和主要功能指标l 功能模块的划分l 关键技术的攻关l 外购硬件的名称型号、生产单位、主要技术指标l 主要仪器设备l 内部合作，对外合作，国内外同类产品硬件技术介绍l 可靠性、稳定性、电磁兼容讨论l 电源、工艺结构设计l 硬件测试方案2.2.2 总体方案制定硬件需求分析完成后，项目组即可进行硬件总体设计，并撰写硬件总体设计方案。硬件总体设计的主要任务就是从总体上进一步划分各单板的功能以及硬件的总体结构描述，规定各单板间的接口及有关的技术指标。不但给出项目硬件开发总的任务框架，也引导项目组对开发任务有更深入和具体的分析，更好地来制定开发计划。硬件总体设计方案主要有下列内容：l 系统功能及功能指标l 系统总体结构图及功能划分l 单板命名l 系统逻辑框图l 组成系统各功能块的逻辑框图，电路结构图及单板组成l 单板逻辑框图和电路结构图l 关键技术讨论l 关键器件综上可见，硬件开发总体方案，把整个系统进一步具体化，硬件开发总体设计是最重要的环节之一，总体设计做不好，可能出现致命的问题，造成的损失多数是无法挽回的。另外，总体方案设计对各个单板的任务以及相关的关系进一步明确，单板的设计要以总体设计方案为依据。而产品的好坏特别是系统的设计合理性、科学性、可靠性、稳定性与总体设计关系密切。硬件需求分析和硬件总体设计完成后，项目组要组织相关人员分别对其进行评审。一个好的产品，特别是大型复杂产品，总体方案进行反复论证是不可缺少的。只有经过多次反复论证的方案，才可能成为好方案。总体方案评审包括两部分，一是对有关文档的格式，内容的科学性，描述的准确性以及详简情况进行审查。再就是对总体方案设计中技术合理性、可行性等进行审查。如果评审不能通过，项目组必须对自己的方案重新进行修订。硬件总体设计方案通过后，即可着手关键器件的申购，主要工作由项目组来完成，关键元器件往往是一个项目能否顺利实施的重要目标。2.3 单板设计方案及单板详细设计2.3.1 单板设计方案及评审对于复杂的系统将硬件总体设计方案和单板设计方案分两次进行评审，而简单的项目（如一块功能单板）可以将硬件总体方案和单板设计方案合并为一个文档进行评审。单板设计方案主要包括下列内容：l 单板在整机中的的位置：单板功能描述l 单板尺寸l 单板逻辑图及各功能模块说明l 单板软件功能描述l 单板软件功能模块划分l 接口定义及与相关板的关系l 重要性能指标、功耗及采用标准l 开发用仪器仪表等完成方案设计后需要申请方案评审。只有单板设计方案通过后，才可以进行单板详细设计。2.3.2 单板详细设计及评审单板设计方案评审通过后，硬件工程师需要根据分系统指标及硬件工作原理完成详细实施方案设计，详细说明硬件功能模块的划分、各功能模块的指标、功能模块的详细设计、元器件选择及性能、设计依据及工作原理，需要阐述清楚分系统是如何满足分系统设计指标的。详细方案设计还需要对应用到一些的关键技术进行论证，确定其可行性。单板详细设计包括两大部分：l 单板硬件详细设计在单板硬件进入到详细设计阶段，应提交单板硬件详细设计报告。在单板硬件详细设计中应着重体现：单板逻辑框图及各功能模块详细说明，各功能模块实现方式、地址分配、控制方式、接口方式、存贮器空间、中断方式、接口管脚信号详细定义、时序说明、性能指标、指示灯说明、外接线定义、可编程器件图、功能模块说明、原理图、详细物料清单以及单板测试、调试计划。有时候一块单板的硬件和软件分别由两个开发人员开发，因此这时候单板硬件详细设计便为软件设计者提供了一个详细的指导，因此单板硬件详细设计报告至关重要。尤其是地址分配、控制方式、接口方式、中断方式是编制单板软件的基础，一定要详细写出。l 单板软件详细设计在单板软件设计完成后应相应完成单板软件详细设计报告，在报告中应列出完成单板软件的编程语言，编译器的调试环境，硬件描述与功能要求及数据结构等。要特别强调的是：要详细列出详细的设计细节，其中包括中断、主程序、子程序的功能、入口参数、出口参数、局部变量、函数调用和流程图。在有关通讯协议的描述中，应说明物理层，链路层通讯协议和高层通讯协议由哪些文档定义。单板软、硬件详细设计，要遵循公司的硬件设计技术规范，必须对物料选用、成本控制等加以重视。阶段完成标志：单板硬件详细设计、单板软件详细设计及关键（主要）器件订货清单。详细设计报告必须经过评审通过。要由项目组召集相关人员进行评审，在申请评审前，应首先完成文档规范自检，并将规范完成情况表和评审文档、主要元器件订货清单一并交予项目组申请评审。如果评审通过，方可进行PCB板设计，如果通不过，则返回硬件需求分析，重新进行整个过程。这样做的目的在于让项目组重新审查一下，某个单板详细设计通不过，是