通过软件来识别PCBA硬件版本的6种方式！

原创玩转单片机与嵌入式 2023-11-07 07:01

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PCBA（Printed Circuit Board Assembly）是指将电子元器件安装在印刷电路板（PCB）上，形成一个完整的电子产品的过程。PCBA是电子行业的基础，几乎所有的电子设备都是由PCBA组成的。PCBA的质量和性能直接影响了电子产品的寿命，速度，稳定性和可靠性。

PCBA的设计和制造是一个复杂的过程，需要经过多次的修改和优化，才能达到最佳的效果。因此，对PCBA进行版本管理是非常必要的，以便于区分不同的设计阶段，追踪问题和改进，匹配软件功能和客户需求等。

PCBA的版本管理可以帮助开发者和维护者更好地控制和管理PCBA的生命周期。

PCBA的版本管理有多种方式，本文将介绍其中的六种，分别是：

GPIO上下拉电阻方式

I2C扩展GPIO方式

AD采样电压方式

Flash保存方式

EEPROM保存方式

OTP保存方式

GPIO上下拉电阻方式

这种方式是利用CPU的GPIO（General Purpose Input Output）引脚，通过连接不同的上下拉电阻，来表示不同的PCBA版本。例如，如图1所示，如果有四个GPIO引脚，那么可以表示16种不同的版本，从0000到1111，分别对应V0到V15。CPU只需要读取GPIO引脚的电平，就可以知道当前的PCBA版本。

这种方式的优点是：

1、成本低，只需要几个电阻，几分钱就可以搞定。

2、实现简单，只需要读取GPIO电平即可。

这种方式的缺点是：

1、占用了CPU的GPIO资源，如果需要同时管理PCB和BOM（Bill of Materials）的版本，那么需要更多的GPIO引脚。例如，如果要表示8种PCB版本和8种BOM版本，那么至少需要6个GPIO引脚，这对于GPIO紧张的CPU来说是一种浪费。

2、需要注意电阻的选取，避免产生过大的漏电流或者电平不稳定的问题。

I2C扩展GPIO方式

这种方式是利用一个I2C（Inter-Integrated Circuit）扩展芯片，来增加GPIO的数量，从而实现PCBA版本管理。例如，如图2所示，如果使用一个8位的I2C扩展芯片，那么可以表示256种不同的版本，从00000000到11111111，分别对应V0到V255。CPU只需要通过I2C总线读取扩展芯片的寄存器，就可以知道当前的PCBA版本。

这种方式的优点是：

1、解决了GPIO资源不足的问题，可以表示更多的PCBA版本。

2、实现也不复杂，只需要通过I2C通信即可。

这种方式的缺点是：

1、增加了硬件成本，I2C扩展芯片的价格大约在0.5到2元之间，对于低成本的产品来说是一笔不小的开支。

2、需要注意I2C总线的速度和稳定性，避免产生通信错误或者干扰。

AD采样电压方式

这种方式是利用CPU的AD（Analog to Digital）引脚，通过连接一个分压电路，来产生不同的电压值，从而表示不同的PCBA版本。例如，如图3所示，如果使用一个3.3V的电源，那么可以通过调节R1和R2的阻值，来产生不同的电压值，例如0.5V，1V，1.5V等。CPU只需要通过AD采样，就可以知道当前的PCBA版本。

这种方式的优点是：

1、只需要一个AD引脚，就可以实现PCBA版本管理，如果CPU有多余的AD引脚，那么只需要两个电阻，成本非常低。

2、可以通过调节电阻的阻值，来灵活地设置不同的电压范围，表示更多的PCBA版本。

这种方式的缺点是：

1、AD引脚不是每个CPU都有的，而且也是比较稀缺的资源，如果CPU没有AD引脚，或者AD引脚已经被其他功能占用，那么这种方式就不适用。

2、需要注意电压的精度和稳定性，避免误差和干扰。

Flash保存方式

这种方式是利用Flash（Flash Memory）中预留一段存储空间，来保存PCBA版本的信息。例如，如图4所示，可以在Flash的某个地址，写入一个字节的数据，来表示PCBA版本。CPU只需要读取Flash的数据，就可以知道当前的PCBA版本。

这种方式的优点是：

1、硬件成本几乎为零，也不占用CPU的任何资源，版本信息占用的Flash空间也可以忽略不计。

2、可以通过软件的方式，来灵活地设置和修改PCBA版本，不需要修改硬件电路。

这种方式的缺点是：

1、可靠性是最大的问题，如果Flash损坏，软件升级擦写Flash，电磁干扰等原因，导致Flash中的数据丢失，那么PCBA版本的信息也会丢失。

2、需要设置成只读，不允许写，避免误操作。

EEPROM保存方式

这种方式是利用EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）中预留一段存储空间，来保存PCBA版本的信息。例如，如图5所示，可以在EEPROM的某个地址，写入一个字节的数据，来表示PCBA版本。CPU只需要通过I2C或者SPI等总线，读取EEPROM的数据，就可以知道当前的PCBA版本。

这种方式的优点是：

1、硬件成本较低，EEPROM的价格大约在0.1到0.5元之间，也不占用CPU的太多资源，只需要一个I2C或者SPI总线即可。

2、可以通过软件的方式，来灵活地设置和修改PCBA版本，不需要修改硬件电路。

3、可靠性较高，EEPROM的数据可以多次擦写，不易丢失，也不受电磁干扰的影响。

这种方式的缺点是：

1、需要注意EEPROM的写入次数，避免超过其寿命，导致数据损坏。

2、需要注意EEPROM的速度和稳定性，避免产生通信错误或者干扰。

OTP保存方式

这种方式是利用OTP（One Time Programmable）芯片，来保存PCBA版本的信息。例如，如图6所示，可以在OTP芯片的某个地址，写入一个字节的数据，来表示PCBA版本。CPU只需要通过I2C或者SPI等总线，读取OTP芯片中的信息。

这种方式的优点是：

1、硬件成本低，OTP芯片的价格大约在0.01到0.1元之间，也不占用CPU的太多资源，只需要一个I2C或者SPI总线即可。

2、可靠性最高，OTP芯片的数据只能写入一次，不会丢失，也不受电磁干扰的影响。

这种方式的缺点是：

1、不灵活，OTP芯片的数据一旦写入，就不能修改，如果PCBA版本有变更，就需要更换OTP芯片，或者使用其他方式来表示新的版本。

2、需要注意OTP芯片的速度和稳定性，避免产生通信错误或者干扰。

总结

本文介绍了六种通过软件来识别PCBA硬件版本的方式，分别是GPIO上下拉电阻方式，I2C扩展GPIO方式，AD采样电压方式，Flash保存方式，EEPROM保存方式，和OTP保存方式。

这六种方式各有优缺点，设计者应该根据自己的产品特点和需求，选择合适的方式。一般来说，如果GPIO引脚足够，推荐使用GPIO上下拉电阻方式；如果CPU有多余的AD引脚，推荐使用AD采样电压方式；如果GPIO和AD都不够，可以考虑使用I2C扩展GPIO方式或者EEPROM保存方式；最后再考虑使用Flash保存方式或者OTP保存方式。

通过软件来识别PCBA硬件版本，可以帮助开发者和维护者更好地控制和管理PCBA的生命周期。