硬件方案設計

1、文檔來源為 :從網(wǎng)絡收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持.硬件方案設計硬件是計算機硬件的簡稱，下面是小編整理的硬件方案設計，歡迎閱讀參考！平臺的選擇很多時候和系統(tǒng)選擇的算法是相關(guān)的，所以如果要提高架構(gòu)，平臺的設計能力，得不斷提高自身的算法設計，復雜度評估能力，帶寬分析能力。常用的主處理器芯片有：單片機，ASIC，RISC(DECAlpha 、ARC、ARM、MIPS、PowerPC、SPARC和 SuperH ) ，DSP和 FPGA等，這些處理器的比較在網(wǎng)上有很多的文章，在這里不老生常談了，這里只提1 個典型的主處理器選型案例。比如市場上現(xiàn)在有很多高清網(wǎng)絡攝像機的設計需求，而IPN

2、C的解決方案也層出不窮， TI 的解決方案有DM355、DM365、DM368等，海思提供的方案則有Hi3512 、Hi3515 、Hi3520 等，NXP提供的方案有PNX1700、 PNX1005等。對于HD-IPNC 的主處理芯片，有幾個主要的技術(shù)指標：視頻分辨率， 視頻編碼器算法， 最高支持的圖像抓拍分辨率，CMOS的圖像預處理能力，以及網(wǎng)絡協(xié)議棧的開發(fā)平臺。Hi3512 單芯片實現(xiàn)720P30 編解碼能力，滿足高清IPCamera 應用 , Hi3515可實現(xiàn)1080P30 的編解碼能力，持續(xù)提升高清 IP Camera 的性能。DM355單芯片實現(xiàn) 720P30 MPEG4編解碼能

3、力， DM365單芯片實現(xiàn) 720P30 編解碼能力 , DM368 單芯片實現(xiàn) 1080P301文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請聯(lián)系刪除.文檔來源為 :從網(wǎng)絡收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持.編解碼能力。DM355是 XX Q3推出的， DM365是 XX Q1推出的， DM368是 xx Q2 推出的。海思的同檔次解決方案也基本上與之同時出現(xiàn)。海思和 TI 的解決方案都是基于 linux ，對于網(wǎng)絡協(xié)議棧的開發(fā)而言，開源社區(qū)的資源是沒有區(qū)別的，區(qū)別的只在于芯片供應商提供的 SDK開發(fā)包，兩家公司的 SDK離產(chǎn)品都有一定的距離，但是 linux 的網(wǎng)絡開發(fā)并不是一個技術(shù)難點，所以并

4、不影響產(chǎn)品的推廣。作為 IPNC 的解決方案，在720P 時代，海思的解決方案相對于 TI 的解決方案，其優(yōu)勢是支持了編解碼算法，而 TI 只支持了 MPEG4的編解碼算法。 雖然在 XX年初， MPEG4的劣勢在市場上已經(jīng)開始體現(xiàn)出來，但在當時這似乎并不影響DM355的推廣。對于最高支持的圖像抓拍分辨率，海思的解決方案可以支持支持JPEG抓拍 3M Pixels5fps ， DM355最高可以支持5M Pixels ，雖然當時沒有成功的開發(fā)成5M Pixel的抓拍，但是至少4M Pixel的抓拍是實現(xiàn)了的，而且有幾個朋友已經(jīng)實現(xiàn)了2560 x1920 這個接近5M Pixel的抓拍，所以在這

5、一點上 DM355稍微勝出。因為在高清分辨率下，CCD傳感器非常昂貴，而 CMOS傳感器像原尺寸又做不大，導致本身在低照度下就性能欠佳的2文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請聯(lián)系刪除.文檔來源為 :從網(wǎng)絡收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持.CMOS傳感器的成像質(zhì)量在高分辨率時變差，于是 TI 在 DM355處理器內(nèi)部集成了一個叫做ISP 的圖像預處理模塊，它由CCDC，IPIPE ，IPIPEIF和 H3A模塊組成， 能幫助實現(xiàn)把CMOS的 RAW DATA轉(zhuǎn)成 YCbCr 數(shù)據(jù)，同時實現(xiàn)包括白平衡調(diào)節(jié)，直方圖統(tǒng)計，自動曝光，自動聚焦等采用 CMOS解決方案所必須的功能，故 DM355處理

6、器就可以無縫的對接各種圖像傳感器了。而海思的解決方案對于 CMOS的選擇就有局限性，它只能用 OVT一些解決方案，因為 OVT的部分 Sensor 集成了圖像預處理功能。 但是 DM355不僅可以接 OVT的解決方案，還可接很多其他廠家的 CMOSsensor ，比如 Aptina 的 MT9P031。所以在圖像預處理能力方面， DM355繼續(xù)勝出。在 IPNC 這個領(lǐng)域，只要每臺掙1 個美金就可以開始跑量，所以在那個時代，很少有人會去死摳和MPEG4的性能差異，而且TI已經(jīng)給了市場一個很好的預期，支持的DM365很快就會面世。所以IPNC 這個方案而言，當時很多企業(yè)都選擇了 DM355的方案

7、。有些朋友現(xiàn)在已經(jīng)從DM355成功過渡到 DM365、 DM368，雖然你有時候會罵TI ，為什么技術(shù)不搞得厲害點，在當年就一步到位，浪費了多少生產(chǎn)力。但是技術(shù)就是一點一點積累起來，對于個人來不得半點含糊，對于大企業(yè)， 他們也無法大躍進。 DM355的 CMOS預處理技術(shù)也有很多 Bug，SDK也有很多 bug，有時會讓你又愛又恨，但是技術(shù)這東西總是沒有十全十美的，能在特定的歷史條件下，滿3文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請聯(lián)系刪除.文檔來源為 :從網(wǎng)絡收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持.足市場需求，那就是個好東西。當然海思的解決方案在DVS、DVR 方面也大放異彩，一點也不遜色于TI

8、的解決方案。其它芯片的選型則可以參考各芯片廠商xx 網(wǎng)站的芯片手冊，進行PK，目前大部分芯片廠商的芯片手冊都是免NDA下載的，如果涉及到NDA問題，那就得看個人和公司的資源運作能力了，一般找一下國內(nèi)相應芯片的總代理商，溝通一下，簽個NDA 還是可以要到相應資料的。每隔一周上各IC大廠的官方主頁，關(guān)注一下芯片發(fā)展的動態(tài)這是每個電子工程師的必須課啊，這不僅為了下一個方案設計積累了足夠的資本，也為公司的產(chǎn)品策略做足了功課。芯片采購是電子電路設計過程中不可或缺的一個環(huán)節(jié)。一般情況下，在各IC 大廠上尋找的芯片，只要不是EOL掉的芯片，一般都能采購到。但是作為電子電路的設計者，很少不在芯片采購問題上栽過

9、。常見的情況有以下幾種：1， 遇到經(jīng)濟危機，各IC 廠商減產(chǎn)，導致芯片供貨周期變長，有些IC 廠商甚至提出20 周貨期的訂貨條件。印象很深的 XX年上半年訂包PTH08T240WAD，-6 周就取到了貨，可是到了 XX年下半年，要么是20 周貨期，要么就是價格翻一番，而且數(shù)量只有幾個。2，有些芯片雖然在datasheet上寫明了有工業(yè)級產(chǎn)品，但是由于市場上用量非常少，所以導致IC 廠商生產(chǎn)非常少，4文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請聯(lián)系刪除.文檔來源為 :從網(wǎng)絡收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持.市場供貨也非常緊缺，這就讓要做寬溫工業(yè)級產(chǎn)品的企業(yè)或者軍工級產(chǎn)品的企業(yè)付出巨大的代價。3，

10、有些芯片廠商的代理渠道控制得非常嚴格，一些比較新的芯片在一般的貿(mào)易商那采購不到，只能從代理商那訂。如果數(shù)量能達到一個MPQ 或者 MOQ的要求，一般代理商就會幫你采購。但是如果只是要一兩個工程樣品，那么就得看你和代理商的關(guān)系了，如果你剛進入這個行業(yè)的話，那很有可能你就無法從代理商這獲得這個工程樣片。4， 有些芯片是有限售條件，如果芯片是對中國限售而不對亞洲限售的話，一般可以通過新加坡搞進來，如果芯片是對亞洲限售的話，那采購難度得大大的增加，采購的價格也會遠遠超出你的想象空間。先看一個芯片采購案例：之前我給一朋友推薦了一個FPGA芯片，他后來給我發(fā)了一段聊天記錄，如下：xx-8-39:13:12

11、 A B XC6SLX16-2CSG225C訂貨xx-8-39:22:10 B A訂貨多久呢？xx-8-39:22:37 A B 2周xx-8-13 14:22:47A B XC6SLX16-2CSG225C這個型號，你那天跟我定的，本來是貨期兩周的，但是這個型號屬于敏感型號，禁運國內(nèi)的，我們要第三方去代購，所以現(xiàn)在貨期要 5 周左右，你看能接受嗎？注： B 為芯片采購商，A 為芯片供應商5文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請聯(lián)系刪除.文檔來源為 :從網(wǎng)絡收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持.回顧一下當時發(fā)生的情形：xx-8-3 ， B 設計好方案，確定好芯片型號后，因為芯片型號比較新，害怕

12、芯片買不到，于是向芯片供應商A 確定了一下芯片的貨源情況， 當獲知價格和貨期之后，B 非常高興，非常滿意地跟我說，你推薦的芯片性價比真不錯，等原理圖設計完之后，就馬上去訂貨。xx-8-13 ，B 設計完原理圖后，B 要向 A 下單時，突然收到 A 的上述回復，于是他一下子就蒙了，因為2 周就可以完成 PCB layout ， 1 周就可以完成PCB加工生產(chǎn)。也就意味著B 即使 xx-8-13下單，也得干等2 周的時間才能開始焊接調(diào)試。耽誤 2 周可能還算是少的了，遇到其他特殊情況，芯片搞不到也都是有可能的，如果是原理圖設計好了之后遇到這種情況的話，那簡直就要哭了，如果是等PCB layout好

13、了之后再遇到這種情況的話，那就是欲哭無淚了。所以建議在芯片方案確定之后，就馬上下單采購芯片，芯片詢價時獲得的價格和貨期消息有時并不一定準確，因為IC 行業(yè)的數(shù)據(jù)庫的更新有時具有一定的滯后性，只有下單后等到供應商的合同確認，那才算塵埃落定。功耗分析與電源設計分析系統(tǒng)主芯片對紋波的要求由于直流穩(wěn)定電源一般是由交流電源經(jīng)整流穩(wěn)壓等環(huán)6文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請聯(lián)系刪除.文檔來源為 :從網(wǎng)絡收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持.節(jié)而形成的，這就不可避免地在直流穩(wěn)定量中多少帶有一些交流成份，這種疊加在直流穩(wěn)定量上的交流分量就稱之為紋波，紋波對系統(tǒng)有很多負面的影響，比如紋波太大會造成主處理器芯

14、片的重啟，或者給某些AD， DA 引入噪聲。一個典型的現(xiàn)象就是，如果電源的紋波疊加到音頻DA 芯片的輸出上，則會造成嗡嗡的雜音。下表是設計中所使用芯片對紋波的要求，以及電源芯片能夠提供的紋波范圍，紋波是選擇電源芯片的重要參數(shù)，這里只列舉一兩個芯片進行說明：分析系統(tǒng)主芯片的電壓上電順序要求當今的大多數(shù)電子產(chǎn)品都需要使用多個電源電壓。電源電壓數(shù)目的增加帶來了一項設計難題，即需要對電源的相對上電和斷電特性進行控制，以消除數(shù)字系統(tǒng)遭受損壞或發(fā)生閉鎖的可能性。一般這個在芯片手冊中會有詳細說明，建議遵守芯片手冊中的要求進行設計。分析系統(tǒng)所有芯片的功耗統(tǒng)計板卡上用到的所有芯片的功耗，大部分芯片的功耗在芯片手

15、冊上都有詳細說明，部分芯片的功耗在手冊上沒有明確寫明，比如FPGA，這時候可以根據(jù)以往設計的經(jīng)驗值，或者事先將FPGA的邏輯寫好，借助EDA工具進行統(tǒng)計，比如 ISE 的 Xpower Analyzer ，下面的表格是一個功耗分析的統(tǒng)計案例。注：因為數(shù)據(jù)比較多，所以這里只選擇了的幾個芯片作為代表進行統(tǒng)計。7文檔收集于互聯(lián)網(wǎng)，如有不妥請聯(lián)系刪除.文檔來源為 :從網(wǎng)絡收集整理.word 版本可編輯 .歡迎下載支持.論證選擇的電源方案能否滿足以上的所有要求根據(jù)對上電順序的要求，紋波以及功耗的分析，選擇正確的電源方案。電源設計是一個細活，數(shù)據(jù)統(tǒng)計整理是一個不可缺少的工種，養(yǎng)成良好的設計習慣，是“一板通

16、”必需的環(huán)節(jié)。電源方案的選擇，學問非常多，分析的文章更是數(shù)不勝數(shù)。在這里只列舉幾個規(guī)律性的東西。在消費級產(chǎn)品里面，由于成本非常敏感，散熱要求比較高，所以一般傾向于DC/DC的解決方案，而且現(xiàn)在越來越多傾向于Power Management Multi-Channel IC的解決方案。DC/DC 的一個比較大的缺點就是紋波大，另外如果電感和電容設計不合理的話，電壓就會很不穩(wěn)定。印象非常深的就是有一次用DC/DC給 FPGA供電時，根據(jù) FPGA的 Power Distribution System (PDS)分析，加了足夠多的 330uF 鉭電容，結(jié)果 DC/DC就經(jīng)常出問題， 所以 DC/DC的設計一定要細心。大功率電路設計時，電感的選擇也非常的關(guān)鍵，參考設計中很多電感型號在北京中發(fā)電子市場或者深圳賽格廣場上都是買不到的，而國內(nèi)市場上的替代品往往飽和電流要小于參考設計中電感的要求值，所以建議設計時也要先買到符合要求的電感之后，再