硬件工程师必须记住的设计军规

一：成本节约

现象一：这些拉高

/拉低的电阻用多大的阻值关系不大，就选个整数 5K 吧

点评：市场上不存在

5K 的阻值，最接近的是 4.99K（精度 1%），其次是 5.1K（精度 5%），其成本分别

比精度为

20%的 4.7K 高 4 倍和 2 倍。20%精度的电阻阻值只有 1、1.5、2.2、 3.3、4.7、6.8 几个类别（含 10

的整数倍）；类似地，

20%精度的电容也只有以上几种值，如果选了其它的值就必须使用更高的精度，成

本就翻了几

 倍，却不能带来任何好处。

现象二：面板上的指示灯选什么颜色呢？我觉得蓝色比较特别，就选它吧

点评：其它红绿黄橙等颜色的不管大小（

5MM 以下）封装如何，都已成熟了几十年，价格一般都在 5 毛

钱以下，而蓝色却是近三四年才发明的东西，技术成熟度和供货稳定度都较差，价格却要贵四五倍。目前

蓝色指示灯只用在不能用其它颜色替代的场合，如显示视频信号

等。

现象三：这点逻辑用

74XX 的门电路搭也行，但太土，还是用 CPLD 吧，显得高档多了

点评：

74XX 的门电路只几毛钱，而 CPLD 至少也得几十块，（GAL/PAL 虽然只几块钱，但公司不推荐使

用）。成本提高了

N 倍不说，还给生产、文档等工作增添数倍的工作。

现象四：我们的系统要求这么高，包括

MEM、CPU、FPGA 等所有的芯片都要选最快的

点评：在一个高速系统中并不是每一部分都工作在高速状态，而器件速度每提高一个等级，价格差不多要

翻倍，另外还给信号完整性问题带来极大的负面影响。

现象五：这板子的

PCB 设计要求不高，就用细一点的线，自动布吧

点评：自动布线必然要占用更大的

PCB 面积，同时产生比手动布线多好多倍的过孔，在批量很大的产品

中，

PCB 厂家降价所考虑的因素除了商务因素外，就是线宽和过孔数量，它们分别影响到 PCB 的成品率

和钻头的消耗数量，节约了供应商的成本，也就给降价找到了理由。

现象六：程序只要稳定就可以了，代码长一点，效率低一点不是关键

点评：

CPU 的速度和存储器的空间都是用钱买来的，如果写代码时多花几天时间提高一下程序效率，那

么从降低

CPU 主频和减少存储器容量所节约的成本绝对是划算的。CPLD/FPGA 设计也类似。

二：低功耗设计

现象一：我们这系统是

220V 供电，就不用在乎功耗问题了

点评：低功耗设计并不仅仅是为了省电，更多的好处在于降低了电源模块及散热系统的成本、由于电流的

减小也减少了电磁辐射和热噪声的干扰。随着设备温度的降低，器件寿命则相应延长（半导体器件的工作

温度每提高

10 度，寿命则缩短一半）

现象二：这些总线信号都用电阻拉一下，感觉放心些

点

 评：信号需要上下拉的原因很多，但也不是个个都要拉。上下拉电阻拉一个单纯的输入信号，电流也就

几十微安以下，但拉一个被驱动了的信号，其电流将达毫安

 级，现在的系统常常是地址数据各 32 位，可

能还有

244/245 隔离后的总线及其它信号，都上拉的话，几瓦的功耗就耗在这些电阻上了（不要用 8 毛钱

一度电

 的观念来对待这几瓦的功耗）。

现象三：

CPU 和 FPGA 的这些不用的 I/O 口怎么处理呢？先让它空着吧，以后再说

点评：不用的

I/O 口如果悬空的话，受外界的一点点干扰就可能成为反复振荡的输入信号了，而 MOS 器