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【转】从设计到产品,硬件工程师的整个工作流程

菜鸟
2020-05-28 10:21:19    评分

作为一名硬件工程师,尤其是小公司的硬件工程师,需要做的工作将会涉及整个项目的各个方面。我们的根本目的是:把自己设计的硬件系统,以最稳定、简易的效果应用在项目产品中。希望我们国家的科技工作者能够设计出稳定易用,安全可靠的产品,不是为了利益浮躁的前行。踏踏实实,步步注意,把我们国家的产品提升档次,更加高端。

为了达到我们的目的,就这一年的经验,做下整个工作流程的整理反思。

1、项目刚刚开始,硬件需求设计书由项目经理整合提出,提出以后,硬件工程师仔细分析需求,能做到的不能做到的都想好,有什么困难先提出,下面进行设计。设计阶段将会有很多的复杂内容,各类注意事项,就我能想到的列出吧。

首先,我们的设计一定要原理上过关,所有的设计基本上都有典型应用电路可以参考,这也是为什么经验丰富的硬件工程师比较吃香的原因。在这个行业中(如电力、消费电子)混迹多年的人,手中必然积累了自己设计、别人设计,引用Datasheet中的典型设计等多方面的应用电路,同时有自己的一套硬件库(别人的库再好再全,用起来的效率也不如自己的库熟悉)。经验丰富的工程师,可以在最短的时间设计出产品硬件雏形,对于公司来说,可以迅速占领市场,有很高的价值。

设计人员的原理图,一定要考虑实际,这是给别人看的! 电源指示灯你不能不加吧;调节个电阻值,达到我们要的效果(如555,REF口),都要注明在原理图上,用最简单的方框,清晰明了。

2、设计原理图通过后,准备进入硬件选型阶段。我们选的器件,一定会考虑应用温度范围、通用性、易用性甚至是ESD特性等,这一切,无不需要思前想后很久很久。举个例子,一个10芯的接线端子台,如果板子是平放的话,这样能比较方便安装了,但是如果板子是垂直平面安装,接线就要考虑了,不选这样的端子台,如果产品内腔狭窄,接线手都塞不进去,这还没完,这个端子台10芯的厂家有么,需要利用两芯的、四芯的拼出来不。必须打供应商电话确认有我们要的产品不,供货期多少天。结束了这个确认,我们还要考虑通用性,如果这个端子台厂家有货但是供货慢,那我们必须咨询其他厂商的产品,端子台要有三家可替换的型号,保证供货,因为端子台这个原料需要现做,不会有很多的备货,供货时间一定考虑在内。如果最后因为少一个长供货期的器件,造成研发延误,这个损失可不少。

3、硬件PCB设计

这个时候布局布线是一方面,还是从基本顺序上走起。

原理图通过了,进入PCB设计,与机械部件工程师反复沟通板子外形,就算项目对板子的大小没过高的要求也要沟通。心中要有板子大小的预期,怎么方便布线,外形可以先用设计软件把主要大元件试着摆摆,给机械工程师看看,外形标上直径长度信息。这个外形设计如果项目比较急,在做完器件选型验证后,可以提前摆放和机械工程师沟通。因为机械部分,样品打样时间,设计时间也是很长的,电子和机械同时开工可以进一步缩短研发时间。

正式进入PCB布局布线阶段,首先,我们要把rule做好,四层板注意什么,双层板注意什么,都要提前确定好。平时设计时,我的规则捡重点列列。

双层板中,焊盘和铺铜间距依据板子的大小,在20-30mil间固定,单独应用在polygon。走线10mil到15mil的信号线,依据走线长度,连地的焊盘选用十字花连接,散热慢点,容易焊接。

四层板中,因为要分割内电层,一般内电层分割间隔我选用了15-20mil的大间距,在内电层同网络的通孔选择直连。同一规则下,设置多个应用对象,细分的在上,偏向全局的在下。更多更具体的规则,如果需要,咱们私下交流哈,一起讨论学习!

布局布线的要求,说实话,网上大神的经验,论坛一搜一堆,我也是搜着大神的经验,慢慢形成自己的风格习惯。还是希望大家,琢磨出一套自己的方式,稳定就行。

最后没有具体要求的板子,补个泪滴,铺个铜,铺铜的容易出现连接不好的铜箔,加个过孔连接上下层的地,规则中也要vias变成同网络铺铜直连,这样铜箔更新后不会变成十字花的样子,降低连接的完整性(虽然看起来很漂亮)。再来个DRC,找找问题。

审核完成,进入硬件设计的最后阶段,导出依据规范模版更改的BOM,原理图的PDF导出(是用adobe虚拟打印pdf的方式,最大程度还原原理图)。有时候还需要估价BOM(试过与非的BOM估价,还可以)。如果公司有需要就提供CAM文件。最后完成“制版要求”(提供给制板商,要求过孔盖油啥的)。

4、项目硬件结束后的工作

现在看来,单纯硬件工作结束,上面就已经完成(先忽略掉我现在会做的事情,神马焊接调试,辅助生产部制作的一条龙服务)。其实不然,最后公司研发主管要是聪明人的话,会让设计人员写一份文档:

(1)描述硬件的总体框图;

(2)各个功能模块的设计方案;

(3)使用到的IO定义(比如,调试接口、USART、控制IO、LED IO);

(4)总结(此版本的不足之处,还需要改进的方面);

这是对于可持续发展的重要资料,任何人都是可以被代替的关键,一个公司,研发可持续发展,也是任何人都是可以被代替的。说的有点吓人,总归是可以更好的发展嘛,新人接手工作更快。

以上想法简单,而且不成熟,也就是日常随笔吧。愿我们国家的科研力量少些浮躁,多些沉稳,更加稳步前进。


助工
2020-05-28 23:17:50    评分
2楼

分析的还是挺细致的


助工
2020-05-28 23:23:12    评分
3楼

了解一下


助工
2020-05-29 19:11:53    评分
4楼

感谢分享


助工
2020-05-29 19:26:46    评分
5楼

分析的很不错


助工
2020-05-29 19:31:40    评分
6楼

学习到了  感谢分享


助工
2020-05-29 19:34:49    评分
7楼

学习了


助工
2020-05-29 19:39:22    评分
8楼

了解一下


助工
2020-05-29 19:47:40    评分
9楼

谢谢楼主分享


助工
2020-05-29 23:26:16    评分
10楼

学到了


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