硬件設(shè)計，集成電路硬件設(shè)計包括哪些內(nèi)容和方法

來源：整理時間：2023-08-27 10:38:43 編輯：智能門戶手機版

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1，集成電路硬件設(shè)計包括哪些內(nèi)容和方法
2，硬件設(shè)計和軟件設(shè)計的界線是什么
3，什么叫硬件電路設(shè)計啊
4，如何進行硬件設(shè)計與測試
5，虛擬電流源硬件設(shè)計是什么
6，怎么做硬件

1，集成電路硬件設(shè)計包括哪些內(nèi)容和方法

全定制，半定制和可編程三種方法對于設(shè)計不同類型的電路芯片、不同數(shù)量級的集成度，所選擇的方法各不相同

集成電路硬件設(shè)計包括哪些內(nèi)容和方法

2，硬件設(shè)計和軟件設(shè)計的界線是什么

軟件設(shè)計一般是指軟件編程吧,所謂硬件設(shè)計就是設(shè)計硬件并結(jié)合軟件運作比如主板上總有芯片吧所以要有數(shù)據(jù)也就是說要靠軟件讓它運作只有那么一塊東西是沒啥用滴!

硬件設(shè)計和軟件設(shè)計的界線是什么

3，什么叫硬件電路設(shè)計啊

在我理解看來，硬件連接，確實需要電線或者電路，那就需要設(shè)計電路了，硬件之間怎么連接，怎么通信，怎么來實現(xiàn)甚至是超載，那就要看怎么設(shè)計了，這么說，能明白點嗎

不是瞎編的

設(shè)計搭建完成某種功能的電路或者為軟件提供運行電路平臺

什么叫硬件電路設(shè)計啊

4，如何進行硬件設(shè)計與測試

硬件測試工程師和硬件技術(shù)工程師的區(qū)別：　　硬件測試工程師主要負責(zé)硬件產(chǎn)品的測試工作，保證測試質(zhì)量及測試工作的順利進行，并參與硬件測試技術(shù)和規(guī)范的改進與制定?！　∮布夹g(shù)工程師主要從事計算機硬件的開發(fā)、管理、維護等工作?！　∠嚓P(guān)情況附后　　硬件測試工程師主要負責(zé)硬件產(chǎn)品的測試工作，保證測試質(zhì)量及測試工作的順利進行，并參與硬件測試技術(shù)和規(guī)范的改進與制定。一般月薪范圍4000-7000元?！　」ぷ鲀?nèi)容　　設(shè)計測試電路，編寫硬件測試方案?！　【帉憸y試用例、施測，并對測試結(jié)果進行分析。　　開發(fā)相關(guān)硬件測試工具，對現(xiàn)有硬件測試規(guī)范、流程、方法、技術(shù)進行改進。　　編寫測試文檔，并完成相關(guān)產(chǎn)品的說明書、培訓(xùn)文檔等?！　f(xié)助硬件開發(fā)人員參與硬件開發(fā)。

5，虛擬電流源硬件設(shè)計是什么

還不熟悉ADC？使用包含多路復(fù)用器、PGA、緩沖器、Σ-Δ轉(zhuǎn)換器、VREF和電源的復(fù)雜系統(tǒng)時，感到很困惑？不知道從哪里開始？推薦一個“神器”吧——輕松實現(xiàn)改變ADC模擬輸入、PGA增益、基準電壓源或電源，查看對階躍響應(yīng)、幅頻特性或轉(zhuǎn)換器直方圖的影響。為什么采用虛擬方式？一個設(shè)計的整體性能是由該設(shè)計中單顆芯片的性能所決定的。盡管產(chǎn)品數(shù)據(jù)手冊提供了芯片性能的第一手資料，但評估板通常被用于更好地了解各個電路的完整設(shè)計。它們可直接測試轉(zhuǎn)換器、放大器和絕緣體等產(chǎn)品。盡管如此，評估板有一個嚴重的缺點。它們需要單獨訂購，還要連接至測量儀器，并且當測試各種不同評估板以查找最佳配置時，整個過程非常耗時且成本高昂。。。為避免這種復(fù)雜情況，ADI開發(fā)了一款在線工具Virtual Eval，可以讓設(shè)計人員使用仿真功能來評估轉(zhuǎn)換器。此工具無需消耗物料成本，而且還能在設(shè)計初選階段節(jié)省大量時間。?Virtual Eval可訪問最新最全的ADI轉(zhuǎn)換器數(shù)據(jù)庫。一方面，這可以準確仿真轉(zhuǎn)換器的對應(yīng)環(huán)境，另一方面，它可以在不同場景和邊界條件下進行測試。圖1中，我們使用 AD7124 模數(shù)轉(zhuǎn)換器(ADC)來解釋工具的不同選項和用法。AD7124是一款24位Σ-Δ轉(zhuǎn)換器，并且包含了很多診斷功能，如線纜連接或短路的檢測。?圖1. Virtual Eval工具顯示的AD7124方框圖Virtual Eval的第一步就是讓用戶查看完整的轉(zhuǎn)換器方框圖（圖1）。直接點擊轉(zhuǎn)換器對應(yīng)的內(nèi)部模塊，就可以設(shè)置芯片參數(shù)來仿真真實應(yīng)用場景。例如，被設(shè)置的模塊可以是輸入放大器或者多路選擇器?？膳渲媚K還會顯示在屏幕左側(cè)的設(shè)置中。對于AD7124，其他可配置模塊包括SINC4+1 或者 SINC4的濾波器設(shè)置、內(nèi)部時鐘和基準電壓源。其他一些可以設(shè)置的參數(shù)包括轉(zhuǎn)換轉(zhuǎn)換速率和時序。設(shè)置好所有參數(shù)后，可以直觀顯示仿真結(jié)果并評估轉(zhuǎn)換器的性能。首先，可以顯示輸入波形（圖2a）。此外，還可以計算輸入信號的快速傅立葉變換(FFT)。直方圖（圖2b）可以使用戶確定統(tǒng)計數(shù)據(jù)和轉(zhuǎn)換器精度。?圖2. a)輸入信號的波形；b)輸入信號的直方圖

額

6，怎么做硬件

Business Winstone 2004 :是一個系統(tǒng)級的基于多媒體應(yīng)用軟件的基準測試,主要針對下面的幾個多媒體應(yīng)用軟件進行測試 Multimedia Content Creation Winstone 2004是公認的PC系統(tǒng)性能測試軟件，針對計算機多媒體內(nèi)容創(chuàng)作性能. WinBench 99是一個考察PC機的圖形，磁盤，處理器和視頻子系統(tǒng)在Windows環(huán)境中的性能的測試軟件，它包括了下面幾個測試項目:商用Graphics WinMark 99,商用Disk WinMark 99,高端Graphics WinMark 99,高端Disk WinMark 99,CPUmark 99/FPU WinMark Sysmark 2004 是 BAPCO 的測試軟件，它可以通過一些常用軟件比較真實的反映出系統(tǒng)性能。因此這款軟件的測試結(jié)果是很有參考價值的，尤其在日常應(yīng)用中。 Dr. DivX:一個非常強大的DIVX多媒體文件編碼程序,也是世界上官方發(fā)布的第一款DIVX編碼程序,支持MPEG1/MPEG2/MPEG4,AVI, WMV等常用格式,支持直接將Digital Video camera (DV)和live capture攝錄下來的影音直接編碼為DIVX文件,允許調(diào)用第三方的程序比如VirtualDub進行文件的修整和編輯操作,支持自動屏幕尺寸校正和批量處理等功能. Comanche 4 :這是一款卡曼奇4的DirectX 8.1顯卡測試Demo，這個Benchmark可是代表了真實游戲的性能呢。測試程序使用的是一個叫[Eagles Talon]的單人關(guān)卡。注意，由于Comanche 4是專為GeForce3優(yōu)化的，所以Radeon 8500用戶需要編輯C4.cfg文件才能開啟Pixel/vertex shader效果。編輯C4.cfg文件并將set Disable_Shaders=1改為0 Quake Ⅲ Arena :是一款顯卡測試的高級軟件。

啟動一個硬件開發(fā)項目，原始的推動力會來自于很多方面，比如市場的需要，基于整個系統(tǒng)架構(gòu)的需要，應(yīng)用軟件部門的功能實現(xiàn)需要，提高系統(tǒng)某方面能力的需要等等，所以作為一個硬件系統(tǒng)的設(shè)計者，要主動的去了解各個方面的需求，并且綜合起來，提出最合適的硬件解決方案。比如A項目的原始推動力來自于公司內(nèi)部的一個高層軟件小組，他們在實際當中發(fā)現(xiàn)原有的處理器板IP轉(zhuǎn)發(fā)能力不能滿足要求，從而對于系統(tǒng)的配置和使用都會造成很大的不便，所以他們提出了對新硬件的需求。根據(jù)這個目標，硬件方案中就針對性的選用了兩個高性能網(wǎng)絡(luò)處理器，然后還需要深入的和軟件設(shè)計者交流，以確定內(nèi)存大小，內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對外接口和調(diào)試接口的數(shù)量及類型等等細節(jié)，比如軟件人員喜歡將控制信令通路和數(shù)據(jù)通路完全分開來，這樣在確定內(nèi)部數(shù)據(jù)走向的時候要慎重考慮。項目開始之初是需要召開很多的討論會議的，應(yīng)該盡量邀請所有相關(guān)部門來參與，好處有三個，第一可以充分了解大家的需要，以免在系統(tǒng)設(shè)計上遺漏重要的功能，第二是可以讓各個部門了解這個項目的情況，提早做好時間和人員上協(xié)作的準備，第三是從感情方面講，在設(shè)計之初各個部門就參與了進來，這個項目就變成了大家共同的一個心血結(jié)晶，會得到大家的呵護和良好合作，對完成工作是很有幫助的。　　2 原理圖設(shè)計中要注意的問題　　原理圖設(shè)計中要有“拿來主義”，現(xiàn)在的芯片廠家一般都可以提供參考設(shè)計的原理圖，所以要盡量的借助這些資源，在充分理解參考設(shè)計的基礎(chǔ)上，做一些自己的發(fā)揮。當主要的芯片選定以后，最關(guān)鍵的外圍設(shè)計包括了電源，時鐘和芯片間的互連。　　電源是保證硬件系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)，設(shè)計中要詳細的分析：系統(tǒng)能夠提供的電源輸入；單板需要產(chǎn)生的電源輸出；各個電源需要提供的電流大?。浑娫措娐沸?；各個電源能夠允許的波動范圍；整個電源系統(tǒng)需要的上電順序等等。比如A項目中的網(wǎng)絡(luò)處理器需要1.25V作為核心電壓，要求精度在＋5%- －3%之間，電流需要12A左右，根據(jù)這些要求，設(shè)計中采用5V的電源輸入，利用Linear的開關(guān)電源控制器和IR的MOSFET搭建了合適的電源供應(yīng)電路，精度要求決定了輸出電容的ESR選擇，并且為防止電流過大造成的電壓跌落，加入了遠端反饋的功能。　　時鐘電路的實現(xiàn)要考慮到目標電路的抖動等要求，A項目中用到了GE的PHY器件，剛開始的時候使用一個內(nèi)部帶鎖相環(huán)的零延時時鐘分配芯片提供100MHz時鐘，結(jié)果GE鏈路上出現(xiàn)了丟包，后來換成簡單的時鐘Buffer器件就解決了丟包問題，分析起來就是內(nèi)部的鎖相環(huán)引入了抖動。　　芯片之間的互連要保證數(shù)據(jù)的無誤傳輸，在這方面，高速的差分信號線具有速率高，好布線，信號完整性好等特點，A項目中的多芯片間互連均采用了高速差分信號線，在調(diào)試和測試中沒有出現(xiàn)問題。　　3 PCB設(shè)計中要注意的問題　　PCB設(shè)計中要做到目的明確，對于重要的信號線要非常嚴格的要求布線的長度和處理地環(huán)路，而對于低速和不重要的信號線就可以放在稍低的布線優(yōu)先級上。重要的部分包括：電源的分割；內(nèi)存的時鐘線，控制線和數(shù)據(jù)線的長度要求；高速差分線的布線等等。　　A項目中使用內(nèi)存芯片實現(xiàn)了1G大小的DDR memory，針對這個部分的布線是非常關(guān)鍵的，要考慮到控制線和地址線的拓撲分布，數(shù)據(jù)線和時鐘線的長度差別控制等方面，在實現(xiàn)的過程中，根據(jù)芯片的數(shù)據(jù)手冊和實際的工作頻率可以得出具體的布線規(guī)則要求，比如同一組內(nèi)的數(shù)據(jù)線長度相差不能超過多少個mil，每個通路之間的長度相差不能超過多少個mil等等。當這些要求確定后就可以明確要求PCB設(shè)計人員來實現(xiàn)了，如果設(shè)計中所有的重要布線要求都明確了，可以轉(zhuǎn)換成整體的布線約束，利用CAD中的自動布線工具軟件來實現(xiàn)PCB設(shè)計，這也是在高速PCB設(shè)計中的一個發(fā)展趨勢。　　4 檢查和調(diào)試　　當準備調(diào)試一塊板的時候，一定要先認真的做好目視檢查，檢查在焊接的過程中是否有可見的短路和管腳搭錫等故障，檢查是否有元器件型號放置錯誤，第一腳放置錯誤，漏裝配等問題，然后用萬用表測量各個電源到地的電阻，以檢查是否有短路，這個好習(xí)慣可以避免貿(mào)然上電后損壞單板。調(diào)試的過程中要有平和的心態(tài)，遇見問題是非常正常的，要做的就是多做比較和分析，逐步的排除可能的原因，要堅信“凡事都是有辦法解決的”和“問題出現(xiàn)一定有它的原因”，這樣最后一定能調(diào)試成功。　　5 一些總結(jié)的話　　現(xiàn)在從技術(shù)的角度來說，每個設(shè)計最終都可以做出來，但是一個項目的成功與否，不僅僅取決于技術(shù)上的實現(xiàn)，還與完成的時間，產(chǎn)品的質(zhì)量，團隊的配合密切相關(guān)，所以良好的團隊協(xié)作，透明坦誠的項目溝通，精細周密的研發(fā)安排，充裕的物料和人員安排，這樣才能保證一個項目的成功。　　一個好的硬件工程師實際上就是一個項目經(jīng)理，他/她需要從外界交流獲取對自己設(shè)計的需求，然后匯總，分析成具體的硬件實現(xiàn)。還要跟眾多的芯片和方案供應(yīng)商聯(lián)系，從中挑選出合適的方案，當原理圖完成后，他/她要組織同事來進行配合評審和檢查，還要和CAD工程師一起工作來完成PCB的設(shè)計。與此同時，還要準備好BOM清單，開始采購和準備物料，聯(lián)系加工廠家完成板的貼裝。在調(diào)試的過程中他/她要組織好軟件工程師來一起攻關(guān)調(diào)試，配合測試工程師一起解決測試中發(fā)現(xiàn)的問題，等到產(chǎn)品推出到現(xiàn)場，如果出現(xiàn)問題，還需要做到及時的支持。所以做一個硬件設(shè)計人員要鍛煉出良好的溝通能力，面對壓力的調(diào)節(jié)能力，同一時間處理多個事務(wù)的協(xié)調(diào)和決斷能力和良好平和的心態(tài)等等。　　還有細心和認真，因為硬件設(shè)計上的一個小疏忽往往就會造成非常大的經(jīng)濟損失，比如以前碰到一塊板在PCB設(shè)計完備出制造文件的時候誤操作造成了電源層和地層連在了一起，PCB板制造完畢后又沒有檢查直接上生產(chǎn)線貼裝，到測試的時候才發(fā)現(xiàn)短路問題，但是元器件已經(jīng)都焊接到板上了，結(jié)果造成了幾十萬的損失。所以細心和認真的檢查，負責(zé)任的測試，不懈的學(xué)習(xí)和積累，才能使得一個硬件設(shè)計人員持續(xù)不斷的進步，而后術(shù)業(yè)有所小成。相關(guān)文章：　　如何設(shè)計一個合適的電源　　對于現(xiàn)在一個電子系統(tǒng)來說，電源部分的設(shè)計也越來越重要，我想通過和大家探討一些自己關(guān)于電源設(shè)計的心得，來個拋磚引玉，讓我們在電源設(shè)計方面能夠都有所深入和長進。　　Q1：如何來評估一個系統(tǒng)的電源需求　　Answer：對于一個實際的電子系統(tǒng)，要認真的分析它的電源需求。不僅僅是關(guān)心輸入電壓，輸出電壓和電流，還要仔細考慮總的功耗，電源實現(xiàn)的效率，電源部分對負載變化的瞬態(tài)響應(yīng)能力，關(guān)鍵器件對電源波動的容忍范圍以及相應(yīng)的允許的電源紋波，還有散熱問題等等。功耗和效率是密切相關(guān)的，效率高了，在負載功耗相同的情況下總功耗就少，對于整個系統(tǒng)的功率預(yù)算就非常有利了，對比LDO和開關(guān)電源，開關(guān)電源的效率要高一些。同時，評估效率不僅僅是看在滿負載的時候電源電路的效率，還要關(guān)注輕負載的時候效率水平。　　至于負載瞬態(tài)響應(yīng)能力，對于一些高性能的CPU應(yīng)用就會有嚴格的要求，因為當CPU突然開始運行繁重的任務(wù)時，需要的啟動電流是很大的，如果電源電路響應(yīng)速度不夠，造成瞬間電壓下降過多過低，造成CPU運行出錯。　　一般來說，要求的電源實際值多為標稱值的＋－5%，所以可以據(jù)此計算出允許的電源紋波，當然要預(yù)留余量的。　　散熱問題對于那些大電流電源和LDO來說比較重要，通過計算也是可以評估是否合適的。　　Q2：如何選擇合適的電源實現(xiàn)電路　　Answer：根據(jù)分析系統(tǒng)需求得出的具體技術(shù)指標，可以來選擇合適的電源實現(xiàn)電路了。一般對于弱電部分，包括了LDO（線性電源轉(zhuǎn)換器），開關(guān)電源電容降壓轉(zhuǎn)換器和開關(guān)電源電感電容轉(zhuǎn)換器。相比之下，LDO設(shè)計最易實現(xiàn)，輸出紋波小，但缺點是效率有可能不高，發(fā)熱量大，可提供的電流相較開關(guān)電源不大等等。而開關(guān)電源電路設(shè)計靈活，效率高，但紋波大，實現(xiàn)比較復(fù)雜，調(diào)試比較煩瑣等等。　　Q3：如何為開關(guān)電源電路選擇合適的元器件和參數(shù) 　　Answer：很多的未使用過開關(guān)電源設(shè)計的工程師會對它產(chǎn)生一定的畏懼心理，比如擔心開關(guān)電源的干擾問題，PCB layout問題，元器件的參數(shù)和類型選擇問題等。其實只要了解了，使用一個開關(guān)電源設(shè)計還是非常方便的。　　一個開關(guān)電源一般包含有開關(guān)電源控制器和輸出兩部分，有些控制器會將MOSFET集成到芯片中去，這樣使用就更簡單了，也簡化了PCB設(shè)計，但是設(shè)計的靈活性就減少了一些。　　開關(guān)控制器基本上就是一個閉環(huán)的反饋控制系統(tǒng)，所以一般都會有一個反饋輸出電壓的采樣電路以及反饋環(huán)的控制電路。因此這部分的設(shè)計在于保證精確的采樣電路，還有來控制反饋深度，因為如果反饋環(huán)響應(yīng)過慢的話，對瞬態(tài)響應(yīng)能力是會有很多影響的。　　而輸出部分設(shè)計包含了輸出電容，輸出電感以及MOSFET等等，這些的選擇基本上就是要滿足一個性能和成本的平衡，比如高的開關(guān)頻率就可以使用小的電感值（意味著小的封裝和便宜的成本），但是高的開關(guān)頻率會增加干擾和對MOSFET的開關(guān)損耗，從而效率降低。使用低的開關(guān)頻率帶來的結(jié)果則是相反的。　　對于輸出電容的ESR和MOSFET的Rds_on參數(shù)選擇也是非常關(guān)鍵的，小的ESR可以減小輸出紋波，但是電容成本會增加，好的電容會貴嘛。開關(guān)電源控制器驅(qū)動能力也要注意，過多的MOSFET是不能被良好驅(qū)動的。