硬件研发必知:绘制系统框图与关键器件选型

面包板社区 2019-06-20 17:26


一个项目需求一般来源于两处:一是外部的客户需求;二是内部项目需求。


不管是外部客户需求还是内部需求,需求已经在这。


为了满足需求(需求无处不在),作为硬件研发工程师,需要将抽象的文字需求归纳总结成硬件电子领域描述的功能与性能。根据功能与性能选择关键器件,给出关键信号流与控制流,绘制出系统框图。系统框图可以让我们评估整个系统的设计是否合理可行。进而给出电源规划,电源规划需要考虑电压精度,电流大小,负载波动等问题。系统框图与关键器件选型是并行进行的,关键器件的选型至少需要两个厂家的器件,三四家供方更好。硬件工程师在元器件选型中要考虑价格,生产供货周期,量产截止时间,有没有潜在性问题,这些最好与供应商的FAE或销售进行询问。总结一句,系统方案设计与需求螺旋式上升关系,需要多论的会议讨论与细化,直到满足需求为止。


系统框图一般使用Visio绘制,简单的框图表示器件。


需要有清晰的信号流与控制流


电源规划如下图所示:大家可以根据自己喜好设计,风格比较自由,能说明问题和便于保存归档为准。



系统框图设计中比较重要的是关键器件选型,关键器件选定了,信号与控制也就基本定了。


根据自己的经验,在消费产品领域将关键器件分为如下几类,仅供参考。


1.  AP(Application Processor)


处理器是核心,一个方案要首先确定处理器的选择,处理器没有好坏之分,只有合适与不合适。一个简单的51或者STM32单片机也能在简单便宜的玩具上大量使用,使用带实时操作系统的高档处理器更容易实现功能与性能,不过这恐怕也就没有了性价比。硬件的终极目标是花最少的钱达到最优的功能与性能。


常用的处理器厂家:


高通:主要是手机,耳机类的处理器。靠专利挣了不少钱,经常被罚(人红是非多)。


Intel: 主要用在X86架构的PC领域,其他消费类领域存在感比较小,在AI领域在收购Movidius有Myraid 2/X等神经网路计算芯片。


博通:主要是做路由器交换机类产品的处理器,高端还是不错的。


MTK:中低端手机芯片,最近两年发力智能音箱电视类的处理器,收益不错。


Marvell:主要做网络设备处理器,刚刚把无线资产卖给NXP。


Nivida:主要做GPU,现在随着AI的发展,开始由GPU切入AI,比如TX1,TX2,Xavier等处理器。


RockChip :主要做平板,电视盒子类的处理器。


Amlogic :国内企业,相关业务也集中在路由器,电视盒子,平板领域。


All Winner :与RockChip和Amlogic定位类似。


海思:这个不介绍了,快成网红了(小伙子,有钱途)。沙子即可以盖房子也可以造芯片,全在于科技水平。希望中国企业能学习华为的,也学习华为的多劳多得。


2.  DDR


当前消费类产品内存通常选用DDR3,DDR4(手机旗舰机中标配)。DDR的选择主要考虑容量,容量关系价格。


常用厂家:三星,海力士,南亚,ISSI,镁光,ESMT。


3.  Flash


选择的话主要看容量需求,根据需求选择。


常用厂家:三星,镁光,旺宏,华邦,ISSI,东芝,ESMT。


4.  电源IC


消费类产品电源IC主要分为LDO与DC-DC。PMU与PMIC主要构成也是LDO与DC-DC。电源是板子的心脏,电源规划要做到清晰条理。


5.  WIFI/BT


WIFI/BT可以使用芯片方案或模组方案。芯片方案需要自己做芯片程序开发。模组方案不需要开发芯片程序,已经做好。WIFI/BT属于射频部分,大部分公司的测试由专门的射频工程师来做。非射频相关专业的硬件工程师要想在技术上有所成就,最好要熟悉射频相关的理论知识与实践方法,艺多不压身。


相关参数:

发送端:发射功率;EVM;峰值因子;频谱平坦度;

接收端:接收电平;接收灵敏度;


6.  Audio/PA


音频功放选择首先根据扬声器的功率选择。若扬声器功率很小,0.5W之类的,用在耳机上的一般是选择Codec。扬声器功率在2W以上,比如智能音箱的5W,10W扬声器,一般选择D类功放。发烧友追求音质可能会用A类,B类功放。功放选择还要根据需要,关注THD+N,SNR,DR,FR等参数。TI的功放是首选应用,在价格相差不大的情况下。此外还有新塘,韩国的一些品牌。这些电子厂家,个人最喜欢TI的数据规格书,做的比较容易阅读,堪比教材,很适合细读,尤其是它家的BOM列表,也是有非常好的参考价值。中国德州什么时候出个TI?


7.  ADC


分为并联型ADC,双积分型ADC,逐次逼近型ADC, Sigma-Delta ADC。


并联型速度快,缺点是需求电路器件多,电路庞大。


双积分速度慢,抗干扰。


逐次逼近型,速度比并联型慢一些,但是电路器件大幅度减少,应用最多。


音频ADC选用Sigma-Delta ADC,。音频相关参数有SNR,采样率,THD+N。

ADC选择要关注转换精度,转换位数,量化误差。


8.  MIC


麦克风是声-电信号转换器件。根据换能原理分为电动式,电容式,压电式,半导体式。


一般可分为ECM MIC和MEMS MIC。ECM MIC价格低廉。相比ECM MIC,MEMS MIC,体积更小,一致性比较好,可以耐受SMT温度。当前智能音箱等设备的MIC阵列一般选用MEMS MIC。


MEMS MIC又分为AMIC和DMIC。AMIC价格相比DMIC便宜,但是需要ADC芯片。如何选取还要看所选取的主处理器接口。


相关参数有FR,THD,AOP,SNR,灵敏度。


9.  SPK


扬声器是电-声转换器件。


按照换能原理分为电动式,电容式,电磁式,压电式。


按照频率分为低频,中频,高频。


关注参数:FR,THD,THD+N,SNR,额定功率,最大不失真输出功率,阻抗,最低共振频率。


10. RF/PA


射频功放是手机电路中重要的器件。负责将调制后的信号放大到一定的功率,通过天线发射出去。详细内容放到专题中去描述展开。当前射频功放还是以国外厂家为绝对主力,Skworks, Qorvo,博通。



个人水平有限,欢迎大家指正纠错,学习提高



作者: 白驹过隙, 来源:面包板社区

链接: https://www.mianbaoban.cn/blog/uid-me-3888664.html

版权声明:本文为博主原创,未经本人允许,禁止转载!





------------------------

与工程师一起改变世

面包板社区 面包板社区——中国第一电子人社交平台 面包板社区是Aspencore旗下媒体,整合了电子工程专辑、电子技术设计、国际电子商情丰富资源。社区包括论坛、博客、问答,拥有超过250万注册用户,加入面包板社区,从菜鸟变大神,打造您的电子人脉社交圈!
评论
  • 智能汽车可替换LED前照灯控制运行的原理涉及多个方面,包括自适应前照灯系统(AFS)的工作原理、传感器的应用、步进电机的控制以及模糊控制策略等。当下时代的智能汽车灯光控制系统通过车载网关控制单元集中控制,表现特殊点的有特斯拉,仅通过前车身控制器,整个系统就包括了灯光旋转开关、车灯变光开关、左LED前照灯总成、右LED前照灯总成、转向柱电子控制单元、CAN数据总线接口、组合仪表控制单元、车载网关控制单元等器件。变光开关、转向开关和辅助操作系统一般连为一体,开关之间通过内部线束和转向柱装置连接为多,
    lauguo2013 2024-12-10 15:53 81浏览
  • RK3506 是瑞芯微推出的MPU产品,芯片制程为22nm,定位于轻量级、低成本解决方案。该MPU具有低功耗、外设接口丰富、实时性高的特点,适合用多种工商业场景。本文将基于RK3506的设计特点,为大家分析其应用场景。RK3506核心板主要分为三个型号,各型号间的区别如下图:​图 1  RK3506核心板处理器型号场景1:显示HMIRK3506核心板显示接口支持RGB、MIPI、QSPI输出,且支持2D图形加速,轻松运行QT、LVGL等GUI,最快3S内开
    万象奥科 2024-12-11 15:42 68浏览
  • 天问Block和Mixly是两个不同的编程工具,分别在单片机开发和教育编程领域有各自的应用。以下是对它们的详细比较: 基本定义 天问Block:天问Block是一个基于区块链技术的数字身份验证和数据交换平台。它的目标是为用户提供一个安全、去中心化、可信任的数字身份验证和数据交换解决方案。 Mixly:Mixly是一款由北京师范大学教育学部创客教育实验室开发的图形化编程软件,旨在为初学者提供一个易于学习和使用的Arduino编程环境。 主要功能 天问Block:支持STC全系列8位单片机,32位
    丙丁先生 2024-12-11 13:15 49浏览
  • 【萤火工场CEM5826-M11测评】OLED显示雷达数据本文结合之前关于串口打印雷达监测数据的研究,进一步扩展至 OLED 屏幕显示。该项目整体分为两部分: 一、框架显示; 二、数据采集与填充显示。为了减小 MCU 负担,采用 局部刷新 的方案。1. 显示框架所需库函数 Wire.h 、Adafruit_GFX.h 、Adafruit_SSD1306.h . 代码#include #include #include #include "logo_128x64.h"#include "logo_
    无垠的广袤 2024-12-10 14:03 69浏览
  •         在有电流流过的导线周围会感生出磁场,再用霍尔器件检测由电流感生的磁场,即可测出产生这个磁场的电流的量值。由此就可以构成霍尔电流、电压传感器。因为霍尔器件的输出电压与加在它上面的磁感应强度以及流过其中的工作电流的乘积成比例,是一个具有乘法器功能的器件,并且可与各种逻辑电路直接接口,还可以直接驱动各种性质的负载。因为霍尔器件的应用原理简单,信号处理方便,器件本身又具有一系列的du特优点,所以在变频器中也发挥了非常重要的作用。  &nb
    锦正茂科技 2024-12-10 12:57 76浏览
  • 肖特基具有很多的应用场景, 可以做同步整流,防止电流倒灌和电源反接等,但是随着电源电流的增大,肖特基导通正向压降0.3~0.7v的劣势也越发明显,产生了很多的热,对于工程师的散热设计是个考验,增加了工程师的设计难度和产品成本,目前一种新的理想二极管及其控制器,目前正在得到越来越广泛的应用- BMS,无人机,PLC,安防,家电,电动工具,汽车等都在快速普及理想二极管有三种架构,内置电荷泵的类似无锡明芯微MX5050T这种,驱动能力会弱点,静态功耗200uA,外置电荷泵MX74700T的这种驱动能力
    王萌 2024-12-10 08:51 85浏览
  • 概述 通过前面的研究学习,已经可以在CycloneVGX器件中成功实现完整的TDC(或者说完整的TDL,即延时线),测试结果也比较满足,解决了超大BIN尺寸以及大量0尺寸BIN的问题,但是还是存在一些之前系列器件还未遇到的问题,这些问题将在本文中进行详细描述介绍。 在五代Cyclone器件内部系统时钟受限的情况下,意味着大量逻辑资源将被浪费在于实现较大长度的TDL上面。是否可以找到方法可以对此前TDL的长度进行优化呢?本文还将探讨这个问题。TDC前段BIN颗粒堵塞问题分析 将延时链在逻辑中实现后
    coyoo 2024-12-10 13:28 101浏览
  • 一、SAE J1939协议概述SAE J1939协议是由美国汽车工程师协会(SAE,Society of Automotive Engineers)定义的一种用于重型车辆和工业设备中的通信协议,主要应用于车辆和设备之间的实时数据交换。J1939基于CAN(Controller Area Network)总线技术,使用29bit的扩展标识符和扩展数据帧,CAN通信速率为250Kbps,用于车载电子控制单元(ECU)之间的通信和控制。小北同学在之前也对J1939协议做过扫盲科普【科普系列】SAE J
    北汇信息 2024-12-11 15:45 77浏览
  •         霍尔传感器是根据霍尔效应制作的一种磁场传感器。霍尔效应是磁电效应的一种,这一现象是霍尔(A.H.Hall,1855—1938)于1879年在研究金属的导电机构时发现的。后来发现半导体、导电流体等也有这种效应,而半导体的霍尔效应比金属强得多,利用这现象制成的各种霍尔元件,广泛地应用于工业自动化技术、检测技术及信息处理等方面。霍尔效应是研究半导体材料性能的基本方法。通过霍尔效应实验测定的霍尔系数,能够判断半导体材料的导电类型、载流子浓度及载流子
    锦正茂科技 2024-12-10 11:07 64浏览
  • 本文介绍Linux系统(Ubuntu/Debian通用)挂载exfat格式U盘的方法,触觉智能RK3562开发板演示,搭载4核A53处理器,主频高达2.0GHz;内置独立1Tops算力NPU,可应用于物联网网关、平板电脑、智能家居、教育电子、工业显示与控制等行业。修改对应的内核配置文件# 进入sdk目录cdrk3562_linux# 编辑内核配置文件vi./kernel-5.10/arch/arm64/configs/rockchip_linux_defconfig注:不清楚内核使用哪个defc
    Industio_触觉智能 2024-12-10 09:44 92浏览
  • 习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习笔记&记录学习习笔记&记学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记录学习学习笔记&记
    youyeye 2024-12-10 16:13 105浏览
  • 全球知名半导体制造商ROHM Co., Ltd.(以下简称“罗姆”)宣布与Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited(以下简称“台积公司”)就车载氮化镓功率器件的开发和量产事宜建立战略合作伙伴关系。通过该合作关系,双方将致力于将罗姆的氮化镓器件开发技术与台积公司业界先进的GaN-on-Silicon工艺技术优势结合起来,满足市场对高耐压和高频特性优异的功率元器件日益增长的需求。氮化镓功率器件目前主要被用于AC适配器和服务器电源等消费电子和
    电子资讯报 2024-12-10 17:09 84浏览
  • 我的一台很多年前人家不要了的九十年代SONY台式组合音响,接手时只有CD功能不行了,因为不需要,也就没修,只使用收音机、磁带机和外接信号功能就够了。最近五年在外地,就断电闲置,没使用了。今年9月回到家里,就一个劲儿地忙着收拾家当,忙了一个多月,太多事啦!修了电气,清理了闲置不用了的电器和电子,就是一个劲儿地扔扔扔!几十年的“工匠式”收留收藏,只能断舍离,拆解不过来的了。一天,忽然感觉室内有股臭味,用鼻子的嗅觉功能朝着臭味重的方向寻找,觉得应该就是这台组合音响?怎么会呢?这无机物的东西不会腐臭吧?
    自做自受 2024-12-10 16:34 136浏览
  • 时源芯微——RE超标整机定位与解决详细流程一、 初步测量与问题确认使用专业的电磁辐射测量设备,对整机的辐射发射进行精确测量。确认是否存在RE超标问题,并记录超标频段和幅度。二、电缆检查与处理若存在信号电缆:步骤一:拔掉所有信号电缆,仅保留电源线,再次测量整机的辐射发射。若测量合格:判定问题出在信号电缆上,可能是电缆的共模电流导致。逐一连接信号电缆,每次连接后测量,定位具体哪根电缆或接口导致超标。对问题电缆进行处理,如加共模扼流圈、滤波器,或优化电缆布局和屏蔽。重新连接所有电缆,再次测量
    时源芯微 2024-12-11 17:11 73浏览
  • 近日,搭载紫光展锐W517芯片平台的INMO GO2由影目科技正式推出。作为全球首款专为商务场景设计的智能翻译眼镜,INMO GO2 以“快、准、稳”三大核心优势,突破传统翻译产品局限,为全球商务人士带来高效、自然、稳定的跨语言交流体验。 INMO GO2内置的W517芯片,是紫光展锐4G旗舰级智能穿戴平台,采用四核处理器,具有高性能、低功耗的优势,内置超微高集成技术,采用先进工艺,计算能力相比同档位竞品提升4倍,强大的性能提供更加多样化的应用场景。【视频见P盘链接】 依托“
    紫光展锐 2024-12-11 11:50 47浏览
我要评论
0
点击右上角,分享到朋友圈 我知道啦
请使用浏览器分享功能 我知道啦