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ARM 硬件設計需註意的幾點問題

充分了解各方的設計需求,確定合適的解決方案

啟動壹個硬件開發項目,原始的推動力會來自於很多方面,比如市場的需要,基於整個系統架構的需要,應用軟件部門的功能實現需要,提高系統某方面能力的需要等等,所以作為壹個硬件系統的設計者,要主動的去了解各個方面的需求,並且綜合起來,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於公司內部的壹個高層軟件小組,他們在實際當中發現原有的處理器板IP轉發能力不能滿足要求,從而對於系統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。根據這個目標,硬件方案中就針對性的選用了兩個高性能網絡處理器,然後還需要深入的和軟件設計者交流,以確定內存大小,內部結構,對外接口和調試接口的數量及類型等等細節,比如軟件人員喜歡將控制信令通路和數據通路完全分開來,這樣在確定內部數據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,應該盡量邀請所有相關部門來參與,好處有三個,第壹可以充分了解大家的需要,以免在系統設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作的準備,第三是從感情方面講,在設計之初各個部門就參與了進來,這個項目就變成了大家***同的壹個心血結晶,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 原理圖設計中要註意的問題

原理圖設計中要有“拿來主義”,現在的芯片廠家壹般都可以提供參考設計的原理圖,所以要盡量的借助這些資源,在充分理解參考設計的基礎上,做壹些自己的發揮。當主要的芯片選定以後,最關鍵的外圍設計包括了電源,時鐘和芯片間的互連。

電源是保證硬件系統正常工作的基礎,設計中要詳細的分析:系統能夠提供的電源輸入;單板需要產生的電源輸出;各個電源需要提供的電流大小;電源電路效率;各個電源能夠允許的波動範圍;整個電源系統需要的上電順序等等。比如A項目中的網絡處理器需要1.25V作為核心電壓,要求精度在+5%- -3%之間,電流需要12A左右,根據這些要求,設計中采用5V的電源輸入,利用Linear的開關電源控制器和IR的MOSFET搭建了合適的電源供應電路,精度要求決定了輸出電容的ESR選擇,並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,剛開始的時候使用壹個內部帶鎖相環的零延時時鐘分配芯片提供100MHz時鐘,結果GE鏈路上出現了丟包,後來換成簡單的時鐘Buffer器件就解決了丟包問題,分析起來就是內部的鎖相環引入了抖動。

芯片之間的互連要保證數據的無誤傳輸,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,在調試和測試中沒有出現問題。

3 PCB設計中要註意的問題

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