• B-000 硬件工程师手册


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    1 概述

    1.1硬件开发的基本过程

    序号过程任务
    1明确硬件总体需求确认CPU的处理能力、存储容量及速度、IO分配、接口要求、电平要求、特殊电路等
    2根据需求确定硬件总体方案关键期间、评估方案的可行性、稳定性,以及成本控制
    3硬件和单板软件的详细设计硬件原理图以及备料、单板软件功能框图
    4贴片、单板调试对原理图中各项功能进行调试,必要时修改原理图病作记录
    5软硬件联调经过单板调试后在原理及 PCB布线方面有些调整,需第二次投板
    6内部验收与转侧硬件项目完成开发过程

    1.2 硬件开发的基本规范

    硬件开发必须遵照相应的规范化措施才能达到质量保证的要求,主要体现在一下几个方面:

    序号说明
    1技术的采用要经过总体组的评审
    2器件和厂家的选择要参照物料认证部的相关文件
    3开发过程完成相应的规定文档
    4常见的硬件电路要采用通用的标准设计

    1.3 硬件工程师职责和基本技能

    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,且责任重大。

    1.3.1 硬件工程师职责

    一个工程师的主责主要体现一下几个方面:

    职责描述
    职责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。
    职责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。
    职责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。
    职责4在设计中考虑成本,控制产品的性能价格比达至最优。
    职责5技术开放,资源共享,促进公司整体的技术提升。

    1.3.2 硬件工程师的基本技能

    硬件工程师应掌握如下基本技能:

    序号技能描述
    1由需求分析至总体方案、详细设计的设计创造能力
    2熟练运用设计工具,设计原理图、EPLD、FPGA调试程序的能力
    3运用仿真设备、示波器、逻辑分析仪调试硬件的能力
    4掌握常用的标准电路的设计能力 ,如HDMI电路、USB电路、eMMC电路、π型滤波电路
    5故障定位、解决问题的能力
    6文档的写作能力
    7接触供应商,保守公司机密的技能

    2 硬件开发规范化管理

    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,规范了硬件开发的全过程。硬件开发流程制定的目的是规范硬件开发过程控制,硬件开发质量,确保硬件开发能按预定目的完成。

    2.1硬件开发流程详解

    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任务:

    任务任务描述
    任务1硬件需求分析
    任务2硬件系统设计
    任务3硬件开发及过程控制
    任务4系统联调
    任务5文档归档 及验收申请

    硬件开发真正起始应在立项后,即接到立项任务书后,但在实际工作中,许多项目在立项前已做了大量硬件设计工作。立项完成后,项目组就已有了产品规格说明书,系统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,撰写硬件需求规格说明书。硬件需求分析在整个产品开发过程中是非常重要的一环,硬件工程师更应对这一项内容加以重视。
    一项产品的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。硬件需求分析主要有下列内容:

    • 系统工程组网及使用说明
    • 基本配置及其互连方法
    • 运行环境
    • 硬件整体系统的基本功能和主要性能指标
    • 功能模块的划分
    • 关键技术的攻关
    • 外购硬件的名称型号、生产单位、主要技术指标
    • 主要仪器设备
    • 内部合作、对外合作
    • 国内外同类产品硬件技术介绍
    • 可靠性、稳定性、电磁兼容性
    • 电源、工艺结构设计
    • 硬件方案

    从上可见,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。总体设计不好,可能出现致命的问题,造成的损失有许多是无法挽回的。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,总体办和管理办要对其进行评审。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。进行完硬件需求分析后,撰写的硬件需求分析书,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的和具体的分析,更好地来制定开发计划。
    硬件需求分析完成后,项目组即可进行硬件总体设计,并撰写硬件总体方案书。 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。硬件总体设计主要有下列内容:

    • 系统功能及指标
    • 系统总体结构图及功能划分
    • 单板命名
    • 系统逻辑框图
    • 组成系统各功能模块的逻辑框图,电路结构图及单板组成
    • 单板逻辑框图和电路结构图
    • 关键技术讨论
    • 关键期间

    总体审查包括两部分,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,计划处总体办进行把关。关键元器件往往是一个项目能否顺利实施的重要。
    目标。关键器件落实后,即要进行结构电源设计、单板总体设计。结构电源设计由结构室、 MBC 等单位协作完成,项目组必须准确地把自己的需求写成任务书,经批准后送达相关单位。单板总体设计需要项目与 CAD 配合完成。单板总体设计过程中,对电路板的布局、走线的速率、线间干扰以及 EMI 等的设计应与 CAD 室合作。 CAD 室可利用相应分析软件进行辅助分析。单板总体设计完成后,出单板总体设计方案书。总体设计主要包括下列内容:

    • 单板在整机中的位置:单板功能描述
    • 单板的尺寸
    • 单板逻辑图及各功能模块说明
    • 单板软件功能描述
    • 单板软件功能模块划分
    • 重要性能指标、功耗及采用标准
    • 仪器仪表等

    每个单板都要有总体设计方案,且要经过总体办和管理办的联系评审。否则要重新设计。只有单板总体方案通过后,才可以进行单板详细设计。单板的详细设计包含两大部分:

    • 单板软件详细设计
    • 单板硬件详细设计

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