蓝色企业网站,建设壁纸网站的目的,农村建设捐款网站,温州 建网站的公司 新一个硬件高手的设计经验分享(ZT)大字体 楼主 一#xff1a;成本节约现象一#xff1a;这些拉高/拉低的电阻用多大的阻值关系不大#xff0c;就选个整数5K吧点评#xff1a;市场上不存在5K的阻值#xff0c;最接近的是 4.99K#xff08;精度1%#xff09;#xff0c;其… 一个硬件高手的设计经验分享(ZT) 大字体 楼主
一成本节约现象一这些拉高/拉低的电阻用多大的阻值关系不大就选个整数5K吧点评市场上不存在5K的阻值最接近的是 4.99K精度1%其次是5.1K精度5%其成本分别比精度为20%的4.7K高4倍和2倍。20%精度的电阻阻值只有1、1.5、2.2、 3.3、4.7、6.8几个类别含10的整数倍类似地20%精度的电容也只有以上几种值如果选了其它的值就必须使用更高的精度成本就翻了几 倍却不能带来任何好处。现象二面板上的指示灯选什么颜色呢我觉得蓝色比较特别就选它吧点评其它红绿黄橙等颜色的不管大小5MM以下封装如何都已成熟了几十年价格一般都在5毛钱以下而蓝色却是近三四年才发明的东西技术成熟度和供货稳定度都较差价格却要贵四五倍。目前蓝色指示灯只用在不能用其它颜色替代的场合如显示视频信号等。现象三这点逻辑用74XX的门电路搭也行但太土还是用CPLD吧显得高档多了点评74XX的门电路只几毛钱而CPLD至少也得几十块GAL/PAL虽然只几块钱但公司不推荐使用。成本提高了N倍不说还给生产、文档等工作增添数倍的工作。现象四我们的系统要求这么高包括MEM、CPU、FPGA等所有的芯片都要选最快的点评在一个高速系统中并不是每一部分都工作在高速状态而器件速度每提高一个等级价格差不多要翻倍另外还给信号完整性问题带来极大的负面影响。现象五这板子的PCB设计要求不高就用细一点的线自动布吧点评自动布线必然要占用更大的PCB面积同时产生比手动布线多好多倍的过孔在批量很大的产品中PCB厂家降价所考虑的因素除了商务因素外就是线宽和过孔数量它们分别影响到PCB的成品率和钻头的消耗数量节约了供应商的成本也就给降价找到了理由。现象六程序只要稳定就可以了代码长一点效率低一点不是关键点评CPU的速度和存储器的空间都是用钱买来的如果写代码时多花几天时间提高一下程序效率那么从降低CPU主频和减少存储器容量所节约的成本绝对是划算的。CPLD/FPGA设计也类似。二低功耗设计现象一我们这系统是220V供电就不用在乎功耗问题了点评低功耗设计并不仅仅是为了省电更多的好处在于降低了电源模块及散热系统的成本、由于电流的减小也减少了电磁辐射和热噪声的干扰。随着设备温度的降低器件寿命则相应延长半导体器件的工作温度每提高10度寿命则缩短一半现象二这些总线信号都用电阻拉一下感觉放心些点 评信号需要上下拉的原因很多但也不是个个都要拉。上下拉电阻拉一个单纯的输入信号电流也就几十微安以下但拉一个被驱动了的信号其电流将达毫安 级现在的系统常常是地址数据各32位可能还有244/245隔离后的总线及其它信号都上拉的话几瓦的功耗就耗在这些电阻上了不要用8毛钱一度电 的观念来对待这几瓦的功耗。现象三CPU和FPGA的这些不用的I/O口怎么处理呢先让它空着吧以后再说点评不用的I/O口如果悬空的话受外界的一点点干扰就可能成为反复振荡的输入信号了而MOS器件的功耗基本取决于门电路的翻转次数。如果把它上拉的话每个引脚也会有微安级的电流所以最好的办法是设成输出当然外面不能接其它有驱动的信号现象四这款FPGA还剩这么多门用不完可尽情发挥吧点评FGPA的功耗与被使用的触发器数量及其翻转次数成正比所以同一型号的FPGA在不同电路不同时刻的功耗可能相差100倍。尽量减少高速翻转的触发器数量是降低FPGA功耗的根本方法。现象五这些小芯片的功耗都很低不用考虑点 评对于内部不太复杂的芯片功耗是很难确定的它主要由引脚上的电流确定一个ABT16244没有负载的话耗电大概不到1毫安但它的指标是每个脚可 驱动60毫安的负载如匹配几十欧姆的电阻即满负荷的功耗最大可达60*16960mA当然只是电源电流这么大热量都落到负载身上了。现象六存储器有这么多控制信号我这块板子只需要用OE和WE信号就可以了片选就接地吧这样读操作时数据出来得快多了。点评大部分存储器的功耗在片选有效时不论OE和WE如何将比片选无效时大100倍以上所以应尽可能使用CS来控制芯片并且在满足其它要求的情况下尽可能缩短片选脉冲的宽度。现象七这些信号怎么都有过冲啊只要匹配得好就可消除了点 评除了少数特定信号外如100BASE-T、CML都是有过冲的只要不是很大并不一定都需要匹配即使匹配也并非要匹配得最好。象TTL的输 出阻抗不到50欧姆有的甚至20欧姆如果也用这么大的匹配电阻的话那电流就非常大了功耗是无法接受的另外信号幅度也将小得不能用再说一般信号 在输出高电平和输出低电平时的输出阻抗并不相同也没办法做到完全匹配。所以对TTL、LVDS、422等信号的匹配只要做到过冲可以接受即可。现象八降低功耗都是硬件人员的事与软件没关系点 评硬件只是搭个舞台唱戏的却是软件总线上几乎每一个芯片的访问、每一个信号的翻转差不多都由软件控制的如果软件能减少外存的访问次数多使用寄存 器变量、多使用内部CACHE等、及时响应中断中断往往是低电平有效并带有上拉电阻及其它争对具体单板的特定措施都将对降低功耗作出很大的献。三系统效率现象一这主频100M的CPU只能处理70%换200M主频的就没事了点评系统的处理能力牵涉到多种多样的因素在通信业务中其瓶颈一般都在存储器上CPU再快外部访问快不起来也是徒劳。现象二CPU用大一点的CACHE就应该快了点 评CACHE的增大并不一定就导致系统性能的提高在某些情况下关闭CACHE反而比使用CACHE还快。原因是搬到CACHE中的数据必须得到多次 重复使用才会提高系统效率。所以在通信系统中一般只打开指令CACHE数据CACHE即使打开也只局限在部分存储空间如堆栈部分。同时也要求程序设计 要兼顾CACHE的容量及块大小这涉及到关键代码循环体的长度及跳转范围如果一个循环刚好比CACHE大那么一点点又在反复循环的话那就惨了。现象三这么多任务到底是用中断还是用查询呢还是中断快些吧点 评中断的实时性强但不一定快。如果中断任务特别多的话这个没退出来后面又接踵而至一会儿系统就将崩溃了。如果任务数量多但很频繁的话CPU的 很大精力都用在进出中断的开销上系统效率极为低下如果改用查询方式反而可极大提高效率但查询有时不能满足实时性要求所以最好的办法是在中断中查 询即进一次中断就把积累的所有任务都处理完再退出。现象四存储器接口的时序都是厂家默认的配置不用修改的点评BSP对存储 器接口设置的默认值都是按最保守的参数设置的在实际应用中应结合总线工作频率和等待周期等参数进行合理调配。有时把频率降低反而可提高效率如RAM的 存取周期是70ns总线频率为40M时设3个周期的存取时间即75ns即可若总线频率为50M时必须设为4个周期实际存取时间却放慢到了 80ns。现象五一个CPU处理不过来就用两个分布处理处理能力可提高一倍点评对于搬砖头来说两个人应该比一个人的效率高一倍对于作画来说多一个人只能帮倒忙。使用几个CPU需对业务有较多的了解后才能确定尽量减少两个CPU间协调的代价使11尽可能接近2千万别小于1。现象六这个CPU带有DMA模块用它来搬数据肯定快点 评真正的DMA是由硬件抢占总线后同时启动两端设备在一个周期内这边读那边些。但很多嵌入CPU内的DMA只是模拟而已启动每一次DMA之前要做 不少准备工作设起始地址和长度等在传输时往往是先读到芯片内暂存然后再写出去即搬一次数据需两个时钟周期比软件来搬要快一些不需要取指令 没有循环跳转等额外工作但如果一次只搬几个字节还要做一堆准备工作一般还涉及函数调用效率并不高。所以这种DMA只对大数据块才适用。四信号完整性现象一这些信号都经过仿真了绝对没问题点 评仿真模型不可能与实物一模一样连不同批次加工的实物都有差别就更别说模型了。再说实际情况千差万别仿真也不可能穷举所有可能尤其是串扰。曾经 有一教训是某单板只有特定长度的包极易丢包最后的原因是长度域的值是0xFF当这个数据出现在总线上时干扰了相邻的WE信号导致写不进RAM。其 它数据也会对WE产生干扰但干扰在可接受的范围内可是当8位总线同时由0边1时附近的信号就招架不住了。结论是仿真结果仅供参考还应留有足够的余 量。现象二100M的数据总线应该算高频信号至于这个时钟信号频率才8K问题不大点评数据总线的值一般是由控制信号或时钟 信号的某个边沿来采样的只要争对这个边沿保持足够的建立时间和保持时间即可此范围之外有干扰也罢过冲也罢都不会有多大影响当然过冲最好不要超过芯片 所能承受的最大电压值但时钟信号不管频率多低其实频谱范围是很宽的它的边沿才是关键的必须保证其单调性并且跳变时间需在一定范围内。现象三既然是数字信号边沿当然是越陡越好点评边沿越陡其频谱范围就越宽高频部分的能量就越大频率越高的信号就越容易辐射如微波电台可做成手机而长波电台很多国家都做不出来也就越容易干扰别的信号而自身在导线上的传输质量却变得越差因此能用低速芯片的尽量使用低速芯片。现象四为保证干净的电源去偶电容是多多益善点评总的来说去偶电容越多电源当然会更平稳但太多了也有不利因素浪费成本、布线困难、上电冲击电流太大等。去偶电容的设计关键是要选对容量并且放对地方一般的芯片手册都有争对去偶电容的设计参考最好按手册去做。现象五信号匹配真麻烦如何才能匹配好呢点 评总的原则是当信号在导线上的传输时间超过其跳变时间时信号的反射问题才显得重要。信号产生反射的原因是线路阻抗的不均匀造成的匹配的目的就是为了 使驱动端、负载端及传输线的阻抗变得接近但能否匹配得好与信号线在PCB上的拓扑结构也有很大关系传输线上的一条分支、一个过孔、一个拐角、一个接 插件、不同位置与地线距离的改变等都将使阻抗产生变化而且这些因素将使反射波形变得异常复杂很难匹配因此高速信号仅使用点到点的方式尽可能地减少 过孔、拐角等问题。五可靠性设计现象一这块单板已小批量生产了经过长时间测试没发现任何问题点评硬件设计和芯片应 用必须符合相关规范尤其是芯片手册中提到的所有参数耐压、I/O电平范围、电流、时序、温度PCB布线、电源质量等不能光靠试验来验证。公司有不 少产品都有过惨痛的教训产品卖了一两年IC厂家换了个生产线咱们的板子就不转了原因就是人家的芯片参数发生了点变化但并没有超出手册的范围。如 果你以手册为准那他怎么变化都不怕如果参数变得超出手册范围了还可找他索赔假如这时你的板子还能转那你的可靠性就更牛了。现象二这部分电路只要要求软件这样设计就不会有问题点评硬件上很多电气特性直接受软件控制但软件是经常发生意外的程序跑飞了之后无法预料会有什么操作。设计者应确保不论软件做什么样的操作硬件都不应在短时间内发生永久性损坏。现象三用户操作错误发生问题就不能怪我了点评要求用户严格按手册操作是没错的但用户是人就有犯错的时候不能说碰错一个键就死机插错一个插头就烧板子。所以对用户可能犯的各种错误必须加以保护。现象四这板子坏的原因是对端的板子出问题了也不是我的责任点评对于各种对外的硬件接口应有足够的兼容性不能因为对方信号不正常你就歇着了。它不正常只应影响到与其有关的那部分功能而其它功能应能正常工作不应彻底罢工甚至永久损坏而且一旦接口恢复你也应立即恢复正常。
