硬件工程师常犯的错误.doc

作者：惜阳惜上来源：知乎著作权归作者所有。商业转载请联系作者获得授权，非商业转载请注明出处。 电子工程师指从事各类电子设备和信息系统研究、教学、产品设计、科技开发、生产和管理等工作的高级工程技术人才。 一般分为硬件工程师和软件工程师。 硬件工程师：主要负责电路分析、设计并以电脑软件为工具进行PCB设计，待工厂PCB制作完毕并且焊接好电子元件之后进行测试、调试； 软件工程师：主要负责单片机、DSP、ARM、FPGA等嵌入式程序的编写及调试。FPGA程序有时属硬件工程师工作范畴。 错误一：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。 错误二：这部分电路只要要求软件这样设计就不会有问题 点评：硬件上很多电气特性直接受软件控制，但软件是经常发生意外的，程序跑飞了之后无法预料会有什么操作。 设计者应确保不论软件做什么样的操作硬件都不应在短时间内发生永久性损坏。 错误三：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，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。 错误四：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。 错误五：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）。 错误六：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）。 错误七：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器件的功耗基本取决于门电路的翻转次数。 如果把它上拉的话，每个引脚也会有微安级的电流，所以最好的办法是设成输出（当然外面不能接其它有驱动的信号）。 错误八：这款FPGA还剩这么多门用不完，可尽情发挥吧 点评：FGPA的功耗与被使用的触发器数量及其翻转次数成正比，所以同一型号的FPGA在不同电路不同时刻的功耗可能相差100倍。 尽量减少高速翻转的触发器数量是降低FPGA功耗的根本方法。 错误九：这些小芯片的功耗都很低，不用考虑 点评：对于内部不太复杂的芯片功耗是很难确定的，它主要由引脚上的电流确定，一个ABT16244，没有负载的话耗电大概不到1毫安，但它的指标是每个脚可驱动60毫安的负载（如匹配几十欧姆的电阻），即满负荷的功耗最大可达60*16=960mA，当然只是电源电流这么大，热量都落到负载身上了。 错误十：存储器有这么多控制信号，我这块板子只需要用OE和WE信号就可以了，片选就接地吧，这样读操作时数据出来得快多了 点评：大部分存储器的功耗在片选有效时（不论OE和WE如何）将比片选无效时大100倍以上，所以应尽可能使用CS来控制芯片，并且在满足其它要求的情况下尽可能缩短片选脉冲的宽度。 错误十一：这些信号怎么都有过冲啊？只要匹配得好，就可消除了 点评：除了少数特定信号外（如100BASE-T、CML），都是有过冲的，只要不是很大，并不一定都需要匹配，即使匹配也并非要匹配得最好。 像TTL的输出阻抗不到50欧姆，有的甚至20欧姆，如果也用这么大的匹配电阻的话，那电流就非常大了，功耗是无法接受的。 另外信号幅度也将小得不能用，再说一般信号在输出高电平和输出低电平时的输出阻抗并不相同，也办法做到完全匹配。 所以，TTL、LVDS、422等信号的匹配只要做到过冲可以接受即可。 错误十二：降低功耗都是硬件人员的事，