硬件工程师必看

——必杀技学习

1. 充分了解各方的设计需求，确定合适的解决方案

启动一个硬件开发项目，原始的推动力会来自于很多方面，比如市场的需要，基于整

个系统架构的需要，应用软件部门的功能实现需要，提高系统某方面能力的需要等等，所
以作为一个硬件系统的设计者，要主动的去了解各个方面的需求，并且综合起来，提出最
合适的硬件解决方案。比如某个项目的原始推动力来自于公司内部的一个高层软件小组，他
们在实际当中发现原有的处理器板

IP 转发能力不能满足要求，从而对于系统的配置和使用

都会造成很大的不便，所以他们提出了对新硬件的需求。根据这个目标，硬件方案中就针对
性的选用了两个高性能网络处理器，然后还需要深入的和软件设计者交流，以确定内存大
小，内部结构，对外接口和调试接口的数量及类型等等细节，比如软件人员喜欢将控制信
令通路和数据通路完全分开来，这样在确定内部数据走向的时候要慎重考虑。

项目开始之初是需要召开很多的讨论会议的，应该尽量邀请所有相关部门来参与，好

处有三个，第一可以充分了解大家的需要，以免在系统设计上遗漏重要的功能，第二是可
以让各个部门了解这个项目的情况，提早做好时间和人员上协作的准备，第三是从感情方
面讲，在设计之初就让各个部门参与进来，这个项目就变成了大家共同的一个心血结晶，
会得到大家的呵护和良好合作，对完成工作是很有帮助的。

2. 原理图设计中要注意的问题

“

”

原理图设计中要有 拿来主义 ，现在的芯片厂家一般都可以提供参考设计的原理图，

所以要尽量的借助这些资源，在充分理解参考设计的基础上，做一些自己的发挥。当主要的
芯片选定以后，关键的外围设计包括了电源，时钟和芯片间的互连。

电源是保证硬件系统正常工作的基础，设计中要详细的分析：系统能够提供的电源输

入；单板需要产生的电源输出；各个电源需要提供的电流大小；电源电路效率；各个电源
能够允许的波动范围；整个电源系统需要的上电顺序等等。比如

A 项目中的网络处理器需

要

1.25V 作为核心电压，要求精度在＋5%- －3%之间，电流需要 12A 左右，根据这些要

求，设计中采用

5V 的电源输入，利用 Linear 的开关电源控制器和 IR 的 MOSFET 搭建了

合适的电源供应电路，精度要求决定了输出电容的

ESR 选择，并且为防止电流过大造成的

电压跌落，加入了远端反馈的功能。

时钟电路的实现要考虑到目标电路的抖动等要求，

A 项目中用到了 GE 的 PHY 器件，

刚开始的时候使用了一个内部带锁相环的零延时时钟分配芯片提供

100MHz 时钟，结果

GE 链路上出现了丢包，后来换成简单的时钟 Buffer 器件就解决了丢包问题，分析起来就
是内部的锁相环引入了抖动。

芯片之间的互连要保证数据的无误传输，在这方面，高速的差分信号线具有速率高，

好布线，信号完整性好等特点，

A 项目中的多芯片间互连均采用了高速差分信号线，在调

试和测试中没有出现问题。

3. PCB 设计中要注意的问题

PCB 设计中要做到目的明确，对于重要的信号线要非常严格的要求布线的长度和处理

地环路，而对于低速和不重要的信号线就可以放在稍低的布线优先级上。重要的部分包括：