1、硬件詳細設計報告模版互聯(lián)天下INTERNETWORLD（公司標識，位于文檔首頁的左上角）XXXX設計報告（題目，宋體小一，居中）XXXXVX.X.XXXX項目名稱文檔編號版本號作者版權所有（版權聲明，宋體五號）大連互聯(lián)天下科技發(fā)展有限公司本資料及其包含的所有內(nèi)容為大連互聯(lián)天下科技發(fā)展有限公司（大連互聯(lián)天下）所有，受中國法律及適用之國際公約中有關著作權法律的保護。未經(jīng)大連互聯(lián)天下書面授權，任何人不得以任何形式復制、傳播、散布、改動或以其它方式使用本資料的部分或全部內(nèi)容，違者將被依法追究責任。文檔更新記錄日期作者版本備注YYYY-MM-DDXXXV0.1,0創(chuàng)建YYYY-MM-DDYYYV0.1,

2、1修改XXX內(nèi)容YYYY-MM-DDZZZV1.0.0評審通過，歸檔目錄1 引言（使用本文檔中的一級標題：格式不可手動修改）7.1.1 版本處理（使用本文檔中的二級標題,格式不可手動修改）.71.2 編寫目的71.3 預期的讀者和閱讀建議71.4 術語、字義和縮略語71.5 相關參考資料82基本描述92.1 設計的基本要求92.2 單板運行環(huán)境描述92.3單而-作條件限制92.4B板-二要件臺匕指標93模塊的功能描述.103.1 結1032ga103.1.1 電源模塊（使用本文檔中的二級標題）103.1.2 功能塊描述103.3單板重用模塊說明114接口設計1211.1 板接口圖124.1.1

3、 外部接口設計124.1.2 內(nèi)部接口設計134.2板間接口（可詵）135實施145.1 系統(tǒng)電源方案145.1.1 各模塊供電及功拜計算145.1.2 單板電，源電，壓、_功率分配表145.1.3 夕卜部由源供由方案155.1.4 電源備份方案_（可選）165.1.5 電源測試點175.2 控芯片模塊175.2.1 單板主要邏輯需求175.2.2 中控芯片介紹175.2.3 豐控芯片與其他單元的接口175.3 大規(guī)模可編程邏輯器件模塊（可詵）185.3.1 單板大視模邏輯需求185.3.2 可編程邏輯器件介紹185.3.3 大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷c其他單元的5.3.4 口.185.例&

4、B195.5核心器件列表2056®gB復BB206PCB設計方案216.1 設計結構/布局/T藝216.2 疊層設計/板厚/阻抗要求216.3線寬/線距/過升的要求3.31人/216.4專/_-+-尸心片f人"111約只及要求216.5電源電路LAYOUT要求226.6若分線列表及LAYOUT要求226.7PCB設計規(guī)則226.8PCB設計對軟件的需求226.9物理實現(xiàn)關鍵技術分析(可詵)226.10單板結構設;卜（口詵)226.11產(chǎn)品.靠件保優(yōu)237驗證2A8冗余設計241 引言（使用本文檔中的一級標題，格式不可手動修改）1.1 版本處理（使用本文檔中的二級標題，格式不

5、可手動修改）如果該文檔不是第一版本，應說明導致文檔升級的主要設計更改和指出這些改變在本文檔中的章節(jié)位置。說明本文檔當前版本對應的單板的正式名稱及版O1.2 編寫目的簡要說明單板的項目背景，并說明編寫此文檔的目的。每段首行縮進兩字，字體為宋體，字號為五號。使用本模版時，請刪除模版中的紅色字體內(nèi)容，添加需要添加的內(nèi)容。1.3 預期的讀者和閱讀建議驅(qū)動開發(fā)人員：建議全部閱讀；硬件設計人員：全部閱讀。1.4 術語、定義和縮略語請將文檔中使用的術語、定義和縮略語在此處做介縮寫術英文全稱中文含義語1.5 相關參考資料請在表格中羅列本文檔所引用的有關參考文獻名稱、標題等基本信息。No名稱Title文件號碼D

6、oc.No備注123452 基本描述2.1 設計的基本要求說明詳細設計的任務及詳細設計所要達到的目標，概要描述，包括主要的業(yè)務需求、輸入、輸出、主要功能、性能等，尤其需要描述系統(tǒng)性能需求。主要是從單板整體角度說明單板完成的功能，不區(qū)分單元電路。2.2 單板運行環(huán)境描述對本系統(tǒng)所依賴于運行的工作環(huán)境進行描述，必要時要插入示意圖來做說明圖2.1模塊的運行環(huán)境示意圖2.3 單板工作條件限制對模塊的散熱措施、模塊工作的溫濕度條件進行說明。2.4 單板主要性能指標列出單板的主要性能指標，例如處理器性能，緩存容量，端口通信速率等等3 模塊的功能描述從系統(tǒng)的角度闡述單板的邏輯實現(xiàn)，提供單板的邏輯框圖，劃分模

7、塊，對其中的各模塊的功能進行簡要說明。3.1 結構描述在這里先劃分模塊，闡述模塊之間的關系，再按模塊分章節(jié)，在模塊章節(jié)中分別描述各模塊的功能。此章節(jié)需繪制一幅單板的系統(tǒng)結構圖，包含各個模塊的劃分及連接關系、外部接口等信息。圖3.1單板總體框圖3.2 模塊描述3.2.1 電源模塊（使用本文檔中的三級標題）按照3.1章節(jié)中的模塊劃分，分章節(jié)來描述各個模塊的功能。3.2.2 功能塊描述按照各個功能塊的劃分對每個功能塊進行簡單描述。在實施章節(jié)會對各個功能塊進行詳細說明。XX模塊YY模塊ZZ模塊3.3 單板重用模塊說明本節(jié)主要考慮本單板是否可能借用以前成熟的技術方案或電路單元。如果有必要，也應盡量考慮本

8、單板中的部分單元是否可能設計成標準化的共享模塊，供將來的單板借用。重用模塊有如下模塊：XX模塊YY模塊ZZ模塊4 接口設計4.1 單板接口圖此處需繪制一張單板的外部接口及內(nèi)部接口示意圖，并分章節(jié)描述各個外部接口及內(nèi)部接口的功能。詳細說明該單板的所有接口的設計要求，包括接口名、接口邏輯位置（指與系統(tǒng)中其他哪些模塊相連）、接口硬件和軟件特性和連接方式等。對模擬接口，應說明電壓特性、頻率特性和負載特性等；對數(shù)字接口，應說明電平特性、時序特性，必要的話可加上某些通訊協(xié)議特性等；對電源接口，應說明電壓特性、噪聲容限要求、額定功率等等?？稍谕獠拷涌谂c內(nèi)部接口兩章中對各項要求做說明。圖4.1單板接口示意圖4

9、.1.1 外部接口設計詳細說明單板的面板上所有與用戶有關的接口，包括電源接口、面板指示燈、光口、以太網(wǎng)口、復位接口、外部信號采集接口、串口等。詳細說明單板上所有調(diào)試用接口，包括調(diào)試專用指第12頁共26頁示燈、跳線、撥碼開關、電源保險絲、調(diào)試串口、硬件測試點等。詳細說明單板上外部接口的封裝形式。必要時需附上接口的實物圖來加以說明。412內(nèi)部接口設計此章節(jié)需詳細描述單板內(nèi)部各個模塊間的接口形式，若是標準接口，只需給出必要的說明即可；若接口復雜，則需插入相應的圖表或時序圖來加以描述。有關CPU總線連接關系圖、邏輯功能模塊接口定義標準、模塊間通信協(xié)議和標準，需要在此節(jié)加以說明。本節(jié)只需要說明各單元間的

10、重點接口。4.2 板間接口（可選）以表格形式列出單板與母板插座信號的位置和定義，并詳細說明單板對其他單板接口，包括每一個/組信號與哪塊單板相連，輸入/輸出關系。以波形圖的形式說明每組接口的時序，如果接口是標準接口（或其子集），如PCI,只需給出必要的說明。如果接口種類多，需要插入圖表加以說明。5 實施對硬件設計方案進行簡單概括，然后按模塊分以下章節(jié)進行詳細介紹。5.1 系統(tǒng)電源方案概述單板電源總體設計情況，包括系統(tǒng)電源的供給等；列出該單板在電源設計方面需要特別考慮的方面：如備份、監(jiān)控、時序控制等。5.1.1 各模塊供電及功耗計算按照單板的各個模塊進行功耗估算，給出單板總功耗的估算值。如果估算的

11、功耗大于系統(tǒng)分配給本板的電源功率，則需要協(xié)調(diào)商議解決方案。5.1.2 單板電源電壓、功率分配表根據(jù)單板內(nèi)所選用的主要器件對電源電壓、功率需求，給出單板的電壓、功率分配表。表5.1單板電源電壓、功率分配表芯片/器件數(shù)量單板內(nèi)供電需求（單板輸入額定電壓=V）1.8V2.5V3.3V5VVSTM32SIM900VS1003B其他總功率（W）總電流（A）單板輸入總功耗（W）根據(jù)單板的供電方案、各級轉換效率計算出單板的輸入功率。5.1.3 外部電源供電方案根據(jù)產(chǎn)品系統(tǒng)總體供電方案以及單板電壓、功率需求，畫出單板的供電結構框圖，并確定緩啟動、電源部分的EMC、電源上下電順序控制、電源可靠性、電源部分的安規(guī)

12、、接地、等總體設計方案。對供電結構中的功能單元進行相應的設計說明；給出主要電源模塊和電源芯片的型號，結合單板結構、成本、可靠性、散熱等要求給出選型理由，并提供主用/備用器件的各種參數(shù)（包括輸入特性、輸出特性、對降額的考慮、可靠性指標）以及廠家和替代信息、特殊應用要求等；總體單板供電設計應分析電源的降額設計和散熱設計要求、板內(nèi)電源電路對外接電源沖擊的隔離、濾波能力、異常狀態(tài)的保護（限壓和限流）等。若對單板電源有監(jiān)控要求，應有單板電源監(jiān)控方案設計；結合整機給出單板電源端口防護指標和設計電路類型。圖5.1單板的供電結構框圖5.4電源備份方案（可選）若要求當系統(tǒng)外部電源掉電時具有電池供電能力，則需加入

13、此章節(jié)?？紤]到電源備份系統(tǒng)的工作時間要求，選取合適的電池容量，對電池的充放電鏈路給出詳細的設計說明。此處需加入示意圖來說明電源備份方案。圖5.2系統(tǒng)電源備份方案515電源測試點對單板上留出的電源電壓測試點做出說明。5.2 主控芯片模塊5.2.1 單板主要邏輯需求闡述系統(tǒng)對邏輯提出的各項性能需求，包括：容量、I/O數(shù)、處理能力等，逐一列出邏輯需實現(xiàn)的各種接口需求，并對每條需求進行可實現(xiàn)性分析。5.2.2 主控芯片介紹根據(jù)需求分析，詳細說明本模塊的實現(xiàn)方法，包括使用的芯片、主要電路分析和解釋。由于本模塊使用了可編程器件，此處應提供可編程器件的外部管腳圖（含說明）、內(nèi)部邏輯框圖（含說明）。對本模塊的

14、各種配置情況及所需的外圍電路做詳細介紹。5.2.3 主控芯片與其他單元的接口對主控芯片需要實現(xiàn)的功能、接口和應用進行總體描述。接口1接口2接口35.3 大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷K(可選)5.3.1 單板大規(guī)模邏輯需求包含較復雜的業(yè)務數(shù)據(jù)處理功能的邏輯，稱為大規(guī)模(可編程)邏輯，包含的器件主要有CPLD、FPGA等。本章主要是考慮怎樣保證大規(guī)模邏輯與單板硬件設計配套，不需要分析大規(guī)模邏輯內(nèi)部的實現(xiàn)技術。如果不牽涉大規(guī)模邏輯設計，本章可省略。若大規(guī)模邏輯器件應用較復雜，則需要單獨的設計文檔。5.3.2 可編程邏輯器件介紹對大規(guī)模邏輯芯片需要實現(xiàn)的功能和應用進行總體描述。在上節(jié)的基礎上，羅列芯片的所有

15、性能指標。對關鍵性能指標，以及可能引起歧義的指標，給出詳細描述。5.3.3 大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷c其他單元的接口給出單板與大規(guī)模邏輯之間的接口說明。主要可以從以下幾個方面入手：1、加載說明：FPGA(CPLD)支持的加載模式，為了支持這些加載模式，單板應該在硬件上有什么配合等；2、 FPGA(CPLD)的時鐘要求：FPGA(CPLD)有哪些輸入時鐘，這些時鐘應該滿足哪些要求；3、CPU接口的要求：寄存器的配置次序等；4、業(yè)務接口的要求：業(yè)務配置可以有哪些方案，哪些配置是不支持的等。本節(jié)應給出框架配套方案。本節(jié)主要是需要證實相關模塊的方案是配套的，并且經(jīng)過理論和實驗的驗證是可行的、能夠達到系統(tǒng)功

16、能和性能要求。接口1接口2接口35.4 模塊四考慮單板關鍵器件的選型，說明關鍵器件的選型是如何滿足需求的（分析其功能、性能、質(zhì)量、成本、商務條件、技術可行性、供貨風險和應對措施等）；器件封裝類型（考慮可加工性）。（選用新接插件要考慮線纜的匹配，并進行可裝配性分析，與單板工藝設計配套考慮）。新增器件需要做出特別說明。詳細說明本模塊的實現(xiàn)方法，包括使用的芯片、主要電路分析和解釋。5.5核心器件列表本次設計中所用的核心器件總結如表5.1所示:5.6 配置恢復操作描述單板的配置方式，包含上電后對單板的各項配置等。還需簡單描述單板出現(xiàn)異常時有何種處理方式6 PCB設計方案6.1 設計結構/布局/工藝考慮

17、關鍵器件的工藝特性（封裝、引腳材料、鍍層等），PCB基材選擇、表面處理方式；和相關部門協(xié)同考慮PCB物理尺寸等。在確認PCB物理尺寸、基材、表面處理方式以及關鍵器件工藝特性等之后，設計該單板合適的工藝路線。6.2 疊層設計/板厚/阻抗要求此節(jié)需給出PCB的疊層設計方案，繪制PCB的疊層示意圖，給出板厚、阻抗要求等信息。圖6.1PCB疊層示意圖6.3 線寬/線距/過孔的要求對各層的布線線寬、線距分別介紹，何種信號線使用何種過孔給出詳細說明。對差分線等的線寬線距做出說明。差分線分列表說明。6.4 專用芯片約束及要求此章節(jié)分模塊講述一些對LAYOUT有特殊要求的器件，例如器件的禁布區(qū)，禁止走線區(qū)，對

18、地層、電源的要求等。6.5 電源電路LAYOUT要求此處需著重分析電源電路的電流及每條電源線的布線最小線寬，繪制相應的表格。電流值大小與線寬的對應關系遵照相應的PCB設計規(guī)范執(zhí)行。6.6 差分線列表及LAYOUT要求對差分線等的線寬線距做出說明。差分線分列表說明。6.7 PCB設計規(guī)則遵照相應的印制電路板（PCB）設計規(guī)范進行6.8 PCB設計對軟件的需求本節(jié)需要對單板內(nèi)的所有與硬件可能相關的軟件提出配套需求。6.9 物理實現(xiàn)關鍵技術分析（可選）綜合考慮單板硬件方案，分析物理實現(xiàn)的要點、難點，對所需要的關鍵技術進行分析，提出解決方案。如果本板內(nèi)沒有高速、高密度器件和電路，本節(jié)可以不寫。6.10 單板結構設計（可選）若單板設計中包含結構設計，需加入此章節(jié)。此處需PCB設計人員與結構設計人員遵照項目負責人的指示共同完成。此節(jié)應包含的內(nèi)容有：1）指示燈和面板開關的分布、緊固件設計要求；2）線纜、結構件、接插件、散熱器、屏蔽盒等部件的結構匹配方式，及承載電流、頻率、熱插撥設計，可裝配性分析等；3）單板的散熱情況分析，將散熱方案寫入此章節(jié)。6.11 產(chǎn)品可靠性保證根據(jù)系列產(chǎn)品的歷史經(jīng)驗及新產(chǎn)品的需求，分析單板的可靠性、環(huán)境適應性、可加工性方面的需求，提出對器件選型的約束及應用的約束，保證單板的可靠性、可生產(chǎn)性、可服務性、環(huán)境適應性。此處的分析應包含系統(tǒng)在