今天，我具體以嵌入式產(chǎn)品的硬件部分為例，講解其開發(fā)過(guò)程，希望通過(guò)這篇文章，大家能對(duì)嵌入式硬件開發(fā)流程有更深刻的認(rèn)識(shí)，在以后的學(xué)習(xí)和工作中，更加規(guī)范化和標(biāo)準(zhǔn)化，提高開發(fā)技能。

嵌入式產(chǎn)品的硬件形態(tài)各異，CPU 從簡(jiǎn)單的4/8位單片機(jī)到32位的ARM處理器，以及其他專用IC。另外，依據(jù)產(chǎn)品的不同需求，外圍電路也各不相同，每一次硬件開發(fā)過(guò)程，都需要依據(jù)實(shí)際的需求，考慮多方面的因素，選擇最合適的方案來(lái)。

01硬件產(chǎn)品需求

和普通的嵌入式產(chǎn)品需求一樣，階段1：產(chǎn)品需求。

02硬件總體設(shè)計(jì)方案

一個(gè)硬件開發(fā)項(xiàng)目，它的需求可能來(lái)自很多方面，比如市場(chǎng)產(chǎn)品的需要或性能提升的要求等，因此，作為一個(gè)硬件設(shè)計(jì)人員，我們需要主動(dòng)去了解各個(gè)方面的需求并分析，根據(jù)系統(tǒng)所要完成的功能，選擇最合適的硬件方案。

在這一階段，我們需要分析整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性，包括方案中主要器件的可采購(gòu)性，產(chǎn)品開發(fā)投入，項(xiàng)目開發(fā)周期預(yù)計(jì)，開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)評(píng)估等，并針對(duì)開發(fā)過(guò)程中可能遇到的問(wèn)題，提前選擇應(yīng)對(duì)方案，保證硬件的順利完成。

03硬件電路原理圖設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)方案確定后，我們即可以開展相關(guān)的設(shè)計(jì)工作，原理設(shè)計(jì)主要包括系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)，最終產(chǎn)生詳細(xì)的設(shè)計(jì)文檔和硬件原理圖。

原理設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)人員最主要的兩個(gè)工作之一，在原理設(shè)計(jì)過(guò)程中，我們需要規(guī)劃硬件內(nèi)部資源，如系統(tǒng)存儲(chǔ)空間，以及各個(gè)外圍電路模塊的實(shí)現(xiàn)。

另外，對(duì)系統(tǒng)主要的外圍電路，如電源、復(fù)位等也需要仔細(xì)的考慮，在一些高速設(shè)計(jì)或特殊應(yīng)用場(chǎng)合，還需要考慮EMC/EMI等。

電源是保證硬件系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)中要詳細(xì)的分析：系統(tǒng)能夠提供的電源輸入；單板需要產(chǎn)生的電源輸出；各個(gè)電源需要提供的電流大小；電源電路效率；各個(gè)電源能夠允許的波動(dòng)范圍；整個(gè)電源系統(tǒng)需要的上電順序等等。

為了系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作，復(fù)位電路的設(shè)計(jì)也非常重要，如何保證系統(tǒng)不會(huì)在外界干擾的情況下異常復(fù)位，如何保證在系統(tǒng)運(yùn)行異常的時(shí)候能夠及時(shí)復(fù)位，以及如何合理的復(fù)位，才能保證系統(tǒng)完整的復(fù)位后，這些也都是我們?cè)谠碓O(shè)計(jì)的時(shí)候需要考慮的。

同樣的，時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)也是非常重要的一個(gè)方面，一個(gè)不好的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)，可能會(huì)引起通信產(chǎn)品的數(shù)據(jù)丟包，產(chǎn)生大的EMI，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。

原理圖設(shè)計(jì)中要有“拿來(lái)主義”！現(xiàn)在的芯片廠家一般都可以提供參考設(shè)計(jì)的原理圖，所以要盡量的借助這些資源，在充分理解參考設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，做一些自己的發(fā)揮。

04PCB圖設(shè)計(jì)

PCB設(shè)計(jì)階段，即是將原理圖設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為實(shí)際的可加工的PCB線路板，目前主流的PCB設(shè)計(jì)軟件有PADS、Candence和Protel幾種。PCB設(shè)計(jì)，尤其是高速PCB，需要考慮EMC/EMI，阻抗控制，信號(hào)質(zhì)量等，對(duì)PCB 設(shè)計(jì)人員的要求比較高。

為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的PCB是否符合要求，有的還需要進(jìn)行PCB仿真。并依據(jù)仿真結(jié)果調(diào)整PCB的布局布線，完成整個(gè)的設(shè)計(jì)。

05PCB加工文件制作與PCB打樣

PCB繪制完成以后，在這一階段，我們需要生成加工廠可識(shí)別的加工文件，即常說(shuō)的光繪文件，將其交給加工廠打樣PCB空板，一般1至4層板可以在一周內(nèi)完成打樣。

06硬件產(chǎn)品的焊接與調(diào)試

在拿到加工廠打樣會(huì)的PCB空板以后，接下來(lái)我們，需要檢查PCB空板是否和我們?cè)O(shè)計(jì)預(yù)期一樣，是否存在明顯的短路或斷痕。

檢查通過(guò)后，則需要將前期采購(gòu)的元器件和PCB空板交由生產(chǎn)廠家進(jìn)行焊接，如果PCB電路不復(fù)雜，為了加快速度，也可以直接手工焊接元器件。

當(dāng)PCB已經(jīng)焊接完成后，在調(diào)試PCB之前，一定要先認(rèn)真檢查是否有可見(jiàn)的短路和管腳搭錫等故障，檢查是否有元器件型號(hào)放置錯(cuò)誤，第一腳放置錯(cuò)誤，漏裝配等問(wèn)題，然后用萬(wàn)用表測(cè)量各個(gè)電源到地的電阻，以檢查是否有短路，這樣可以避免貿(mào)然上電后損壞單板。

調(diào)試的過(guò)程中要有平和的心態(tài)，遇見(jiàn)問(wèn)題是非常正常的，要做的就是多做比較和分析，逐步的排除可能的原因，直致最終調(diào)試成功。

在硬件調(diào)試過(guò)程中，需要經(jīng)常使用到的調(diào)試工具有萬(wàn)用表和示波器，邏輯分析儀等，用于測(cè)試和觀察板內(nèi)信號(hào)電壓和信號(hào)質(zhì)量，信號(hào)時(shí)序是否滿足要求。

07硬件產(chǎn)品測(cè)試

當(dāng)硬件產(chǎn)品調(diào)試通過(guò)以后，我們需要對(duì)照產(chǎn)品產(chǎn)品的需求說(shuō)明，一項(xiàng)一項(xiàng)進(jìn)行測(cè)試，確認(rèn)是否符合預(yù)期的要求。

如果達(dá)不到要求，則需要對(duì)硬件產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)試和修改，直到符合產(chǎn)品需求文明，一般都以需求說(shuō)明文檔作為評(píng)判的一句，當(dāng)然明顯的需求說(shuō)明錯(cuò)誤除外。

08硬件產(chǎn)品

我們最終開發(fā)的硬件成功。一個(gè)完整的，完成符合產(chǎn)品需求的硬件產(chǎn)品還不能說(shuō)明一個(gè)成功的產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程，我們還需要按照預(yù)定計(jì)劃，準(zhǔn)時(shí)高質(zhì)量的完成，才是一個(gè)成功的產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程。