華為硬件總體設(shè)計(jì)實(shí)用模板

1、單板總體設(shè)計(jì)方案修訂記錄日期修訂版本描述作者yyyy-mm-dd初稿完成作者名yyyy-mm-dd修改XXX作者名yyyy-mm-dd修改XXX作者名yyyy-mm-dd2.0修改XXX作者名目錄1概述5文檔版本說明5單板名稱與版本號5開發(fā)目標(biāo)5背景說明6位置、作用、6米用標(biāo)準(zhǔn)6單板尺寸單位62單板功能描述和主要性能指標(biāo)6單板功能描述7單板運(yùn)行環(huán)境說明7重要性能指標(biāo)73單板總體框圖與各功能單元說明7單板總體框圖7單板數(shù)據(jù)和控制通道流程和圖表說明8邏輯功能模塊接口和通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)說明 其他說明8單板重用和配套技術(shù)分析 8功能單元一18功能單元一29功能單元一394關(guān)鍵器件選型95單板主要接口定義

2、、與相關(guān)板的關(guān)系9外部接口 9外部接口類型19外部接口類型210內(nèi)部接口 10內(nèi)部接口類型110內(nèi)外部接口類型210調(diào)測接口 106單板軟件需求和配套方案 10硬件對單板軟件的需求 11功能需求11性能需求11其他需求11需求列表1112業(yè)務(wù)處理軟件對單板硬件的需求可實(shí)現(xiàn)性評估單板軟件與硬件的接口關(guān)系和實(shí)現(xiàn)方案127單板根本邏輯需求和配套方案12單板內(nèi)可編程邏輯設(shè)計(jì)需求13功能需求13性能需求13其他需求13支持的接口類型與接口速率 13需求列表13單板邏輯的配套方案14根本邏輯的功能方案說明14 根本邏輯的支持方案148單板大規(guī)模邏輯需求14功能需求14性能需求15其它需求15大規(guī)模邏輯與其

3、他單元的接口159單板的產(chǎn)品化設(shè)計(jì)方案15可靠性綜合設(shè)計(jì)15 單板可靠性指標(biāo)要求16 單板故障管理設(shè)計(jì)17可維護(hù)性設(shè)計(jì)19單板整體EMC、安規(guī)、防護(hù)和環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)20單板整體EMC設(shè)計(jì)20 單板安規(guī)設(shè)計(jì)20 環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)21可測試性設(shè)計(jì)21單板可測試性設(shè)計(jì)需求 21 單板主要可測試性實(shí)現(xiàn)方案21電源設(shè)計(jì)22單板總功耗估算22單板電源電壓、功率分配表22單板供電設(shè)計(jì)22熱設(shè)計(jì)與單板溫度監(jiān)控 23各單元功耗和熱參數(shù)分析 23單板熱設(shè)計(jì)23單板溫度監(jiān)控設(shè)計(jì)24單板工藝設(shè)計(jì)24關(guān)鍵器件工藝性與PCB基材、尺寸設(shè)計(jì)24單板工藝路線設(shè)計(jì)24單板工藝互連可靠性設(shè)計(jì) 24器件工程可靠性需求分析 24與器件

4、相關(guān)的產(chǎn)品工程規(guī)格可選25器件工程可靠性需求分析 25信號完整性分析規(guī)劃27 關(guān)鍵器件與相關(guān)信息27 物理實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)分析 27單板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)2810開發(fā)環(huán)境2811其他28表目錄表1性能指標(biāo)描述表7表2硬件對單板軟件的需求列表 11表3邏輯設(shè)計(jì)需求列表14表4單板失效率估算表16表5板間接口信號故障模式分析表 18表6單板電源電壓、功率分配表22表7關(guān)鍵器件熱參數(shù)描述表 23表8特殊質(zhì)量要求器件列表 25表9特殊器件加工要求列表 25表10器件工作環(huán)境影響因素列表26表11器件壽命與維護(hù)措施列表 26表12關(guān)鍵器件與相關(guān)信息27圖目錄圖1單板物理架構(gòu)框圖8圖2單板信息處理邏輯架構(gòu)框圖 8圖3單

5、板軟件簡要框圖12圖4單板邏輯簡要框圖14單板總體設(shè)計(jì)方案關(guān)鍵詞：能夠表現(xiàn)文檔描述內(nèi)容主要方面的詞匯。摘要：縮略語清單：對本文所用縮略語進(jìn)展說明，要求提供每個縮略語的英文全名和中文解釋?？s略語英文全名中文解釋1 概述1.1 文檔版本說明如果該文檔不是第一版本，應(yīng)說明導(dǎo)致文檔升級的主要設(shè)計(jì)更改和指出這些改變在本文檔中的章節(jié)位置。1.2 單板名稱與版本號說明本文檔當(dāng)前版本對應(yīng)的單板的正式名稱與版本 1.3 開發(fā)目標(biāo)說明開發(fā)該單板的具體目標(biāo)。具體目標(biāo)可能包括這幾種情況：一，面向產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品功 能；二，面向方案，包括關(guān)鍵器件或電路的方案選擇等；三，面向試驗(yàn)，通過單板的調(diào)試過程決 定某些可選功能與相關(guān)

6、電路和/或軟件模塊的增刪?？梢砸蒙弦患壴O(shè)計(jì)文件產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)格書中的相關(guān)內(nèi)容，并根據(jù)需要適當(dāng)補(bǔ)充。1.4 背景說明包括與以前相關(guān)開發(fā)預(yù)研課題或產(chǎn)品的繼承關(guān)系、改變等。如果牽涉到重用技術(shù)，建議在這里進(jìn)展說明。1.5 位置、作用、簡要說明單板在系統(tǒng)中的位置和主要作用，最好用框圖表示應(yīng)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)格書保持致1.6 米用標(biāo)準(zhǔn)簡要說明單板采用的標(biāo)準(zhǔn)與產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)格一致，并細(xì)化。注意遵循公司所有有關(guān)的開發(fā)設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)X。1.7 單板尺寸單位說明單板的尺寸含扣板、特殊器件和單位。在采用非標(biāo)準(zhǔn)尺寸或尺寸要求特別嚴(yán)格的情況下，應(yīng)說明使用該尺寸的足夠理由。2 單板功能描述和主要性能指標(biāo)單板的功能和性能要求主要來自產(chǎn)品設(shè)

7、計(jì)規(guī)格書，以引用其中的相關(guān)內(nèi)容，并作詳細(xì)解釋。注意區(qū)分相關(guān)單板的功能劃分和性能差異2.1 單板功能描述本節(jié)主要是從單板整體角度說明單板完成的功能，不區(qū)分單元電路2.2 單板運(yùn)行環(huán)境說明需要說明各種可能的物理環(huán)境和邏輯環(huán)境、軟件支持環(huán)境等。2.3 重要性能指標(biāo)列出單板的主要性能指標(biāo)，例如處理器性能，緩存容量，端口通信速率等等這些指標(biāo)；說明指標(biāo)分配的計(jì)算過程和設(shè)計(jì)思路等。應(yīng)該說明這些指標(biāo)的參考標(biāo)準(zhǔn)，比如時(shí)鐘方面、EMC方面等表1性能指標(biāo)描述表性能指標(biāo)名稱性能指標(biāo)要求說明3 單板總體框圖與各功能單元說明說明各硬件單元、邏輯電路的劃分，并說明單板軟件、業(yè)務(wù)軟件與硬件的支撐關(guān)系；建議 采用框圖和說明文字

8、相結(jié)合的方式。不同的單元劃分方式通常會影響各項(xiàng)性能指標(biāo)、單板的可生 產(chǎn)性和PCB設(shè)計(jì)的難易程度，如果功能單元劃分的設(shè)計(jì)對這些方面有較大促進(jìn)，應(yīng)在此說明。需 要說明各單元與其他單元的配合接口關(guān)系，主要接口類型和信息流向、處理關(guān)系等。各單元的實(shí) 現(xiàn)方案中需要說明方案對功能和性能的支撐依據(jù)，以與與其他方案比擬本方案是否最適宜、可重 用技術(shù)分析等。3.1 單板總體框圖本節(jié)主要說明單板的物理實(shí)體的連接關(guān)系，主要是以關(guān)鍵器件、組件為核心，說明單板上 各單元分別實(shí)現(xiàn)哪些功能，單元之間的接口關(guān)系圖i單板物理架構(gòu)框圖3.1.1 單板數(shù)據(jù)和控制通道流程和圖表說明本節(jié)需要說明單板的邏輯架構(gòu)與物理架構(gòu)的對應(yīng)關(guān)系。對主

9、要業(yè)務(wù)處理流程和各功能單元 間配合關(guān)系進(jìn)展分析說明；應(yīng)給出單板邏輯功能框圖、單板數(shù)據(jù)通道流程和圖表、單板管理通道 流程和圖表、有關(guān)CPU總線連接關(guān)系圖、邏輯功能模塊接口定義標(biāo)準(zhǔn)、模塊間通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)。 應(yīng)該在圖中說明各信息流分支的功能、標(biāo)準(zhǔn)等關(guān)鍵特征。如果在一 X圖中能夠同時(shí)表達(dá)上述信息, 可以用一一 X圖表示，否如此要用多X圖表示。圖2單板信息處理邏輯架構(gòu)框圖3.1.2 邏輯功能模塊接口和通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)說明3.1.3 其他說明3.2 單板重用和配套技術(shù)分析本節(jié)主要考慮本單板是否可能借用以前成熟的技術(shù)方案或電路單元。如果有必要，也應(yīng)盡 量考慮本單板中的局部單元是否可能設(shè)計(jì)成標(biāo)準(zhǔn)化的共享模塊，供

10、將來的單板借用。本節(jié)還需要 說明在單板上需要其他部門、其他項(xiàng)目人員配套設(shè)計(jì)的情況 3.3 功能單元一1本節(jié)需要說明單板中其中一個單元例如CPU控制單元、線路切換處理單元等的功能和 實(shí)現(xiàn)框架方案。如果單板有性能指標(biāo)要求，需要說明證明單元的設(shè)計(jì)怎樣能保證滿足性能需 求。需要說明單元的物理實(shí)體與邏輯信息處理功能的對應(yīng)關(guān)系。需標(biāo)識出與本功能模塊相關(guān)的下 載接口，調(diào)試接口指示燈。本節(jié)的編寫內(nèi)容主要是從可實(shí)現(xiàn)性的角度說明單元的關(guān)鍵技術(shù)、業(yè)務(wù) 功能配合關(guān)系；不需要說明單元內(nèi)的具體連線3.4 功能單兀一23.5 功能單元一34 關(guān)鍵器件選型考慮單板關(guān)鍵器件的選型，說明關(guān)鍵器件的選型是如何滿足需求的分析其功能、

11、性能、質(zhì)量、本錢、商務(wù)條件、技術(shù)可行性、供貨風(fēng)險(xiǎn)和應(yīng)對措施等；器件封裝類型考慮可加工性選用新接插件要考慮線纜之匹配，并進(jìn)展可裝配性分析，與單板工藝設(shè)計(jì)配套考慮5 單板主要接口定義、與相關(guān)板的關(guān)系5.1 外部接口詳細(xì)說明該單板的所有外部接口的設(shè)計(jì)要求，包括接口名、接口邏輯位置指與系統(tǒng)中其 他哪些模塊相連、接口硬件和軟件特性和連接方式等。對模擬接口，應(yīng)說明電壓特性、頻率特 性和負(fù)載特性等；對數(shù)字接口，應(yīng)說明電平特性、時(shí)序特性，必要的話可加上某些通訊協(xié)議特性 等；對電源接口，應(yīng)說明電壓特性、噪聲容限要求、額定功率等等。如果這些外部接口已經(jīng)在其 他文檔中統(tǒng)一說明如母板/總線詳細(xì)設(shè)計(jì)文檔或通信協(xié)議文檔，

12、應(yīng)指明這些文檔的名稱，以免 重復(fù)設(shè)計(jì)導(dǎo)致互相矛盾。說明各接口依據(jù)的標(biāo)準(zhǔn)。5.1.1 外部接口類型15.1.2 外部接口類型25.2 內(nèi)部接口內(nèi)部接口包括相對獨(dú)立的模塊化設(shè)計(jì)的單元之間的接口、顯示接口LED、LCD、VFD等用于顯示的接口，應(yīng)對所有這些接口詳細(xì)說明其設(shè)計(jì)要求。本節(jié)只需要說明各單元間的重點(diǎn)接 口。5.2.1 內(nèi)部接口類型15.2.2 內(nèi)外部接口類型25.3 調(diào)測接口如用于下載軟件的串行口、測試點(diǎn)等、設(shè)置接口跳線、撥碼開關(guān)、復(fù)位開關(guān)、電源開關(guān)等6 單板軟件需求和配套方案本章與單板硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)報(bào)告中的對應(yīng)章節(jié)的區(qū)別在于，本章主要說明硬件與軟件的配套 功能，不需要說明具體參數(shù)；而在詳細(xì)設(shè)

13、計(jì)報(bào)告中要說明具體執(zhí)行參數(shù)。其中局部內(nèi)容需要結(jié)合 可測試性、告警、FMEA分析、故障管理的方案來考慮?？梢栽谙嚓P(guān)章節(jié)完成后，再補(bǔ)充修訂相 關(guān)內(nèi)容6.1 硬件對單板軟件的需求本節(jié)需要對單板內(nèi)的所有與硬件可能相關(guān)的軟件提出配套需求。6.1.1 功能需求逐一列出與單板軟件相關(guān)的詳細(xì)功能需求，對每個需求進(jìn)展優(yōu)先級分類分為三級：必須的、重要的、最好有的，并對每條需求進(jìn)展可實(shí)現(xiàn)性分析。注：功能需求包含外部接口需求。6.1.2 性能需求從支撐硬件運(yùn)行、保證配套性和設(shè)計(jì)方案優(yōu)化的角度出發(fā)，詳細(xì)闡述功能模塊對單板軟件 提出的各項(xiàng)性能需求，如要達(dá)到多大的轉(zhuǎn)發(fā)/業(yè)務(wù)處理能力、保護(hù)倒換/恢復(fù)時(shí)間和對時(shí)鐘的性能 需求等

14、，并與硬件的配套功能和性能做比擬，評估兩方面的配套方案是否較優(yōu)化：如果發(fā)現(xiàn)配套 性或差異較大、執(zhí)行效率較低，應(yīng)考慮調(diào)整方案，例如修改算法或把局部軟件功能改為硬件執(zhí)行； 作為軟件優(yōu)化/測試的目標(biāo)；對每個需求進(jìn)展優(yōu)先級分類分為三級：必須的、重要的、最好有的， 并對每條需求進(jìn)展可實(shí)現(xiàn)性分析。6.1.3 其他需求功能需求和性能需求之外需要補(bǔ)充說明的需求例如可測試性、可維護(hù)性需求，對每個 需求進(jìn)展優(yōu)先級分類分為三級：必須的、重要的、最好有的，并對每條需求進(jìn)展可實(shí)現(xiàn)性分 析。6.1.4 需求列表列出本文檔中的所有需求并進(jìn)展標(biāo)識，此外還應(yīng)包括優(yōu)先級分為三級：必須的、重要的、 最好有的、類別功能需求/性能需求

15、/其他需求。如果項(xiàng)目組采用完整的需求跟蹤表進(jìn)展跟 蹤，本節(jié)可以省略但要說明需求跟蹤表的名稱，否如此需要詳細(xì)列出。如果這些需求分別由 單板業(yè)務(wù)軟件和單板BIOS軟件等幾個軟件模塊來實(shí)現(xiàn)，應(yīng)分別用幾個表格來列出 表2硬件對單板軟件的需求列表需求標(biāo)識需求描述優(yōu)先級類別6.2 業(yè)務(wù)處理軟件對單板硬件的需求可實(shí)現(xiàn)性評估本節(jié)需結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計(jì)規(guī)格書中有關(guān)的內(nèi)容，并與軟件開發(fā)項(xiàng)目組商議，確定在本板上運(yùn)行 的業(yè)務(wù)軟件包括用于整機(jī)控制、數(shù)據(jù)和協(xié)議處理的高層軟件和DSP算法軟件和底層驅(qū)動軟件的概要接口關(guān)系，并確定各軟件模塊對硬件的處理能力的需求配套性，給出框架配套方案。本節(jié) 主要是需要證實(shí)相關(guān)模塊的方案是配套的，并且

16、經(jīng)過理論和實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證是可行的、能夠達(dá)到系統(tǒng) 功能和性能要求6.3單板軟件與硬件的接口關(guān)系和實(shí)現(xiàn)方案如果單板含軟件，本節(jié)應(yīng)說明與硬件直接相關(guān)的底層軟件主要是直接操作物理地址的軟 件的具體功能和實(shí)現(xiàn)方式包括數(shù)據(jù)、信號流向圖在內(nèi)的主要流程。單板軟硬件接口說明主要可以從以下幾個方面入手：1、單板片選信號分配與說明；2、中斷信號分配與說明；3、通信端口分配與說明；4、存放器分配與說明；5、關(guān)鍵器件操作說明；注：其中，第1條中包括CPU的地址資源分配說明；以上各條在單板總體設(shè)計(jì)階段酌情處 理，原如此上在單板總體方案中確定功能和業(yè)務(wù)流程方案，在詳細(xì)設(shè)計(jì)中確定具體參數(shù)。最終在 單板硬件詳細(xì)設(shè)計(jì)報(bào)告中完善即可單

17、板對外的數(shù)據(jù)接口和板內(nèi)CPU之間的通信，應(yīng)在這里規(guī)定根本的通信協(xié)議或指定說明該協(xié) 議的有關(guān)文檔。采用流程圖、SDL軟件描述語言或框圖方式說明軟件功能模塊的劃分。如果單板軟件概 要設(shè)計(jì)文檔名稱已確定，請?jiān)诖苏f明。圖3單板軟件簡要框圖7 單板根本邏輯需求和配套方案本節(jié)由硬件開發(fā)人員完成。關(guān)于根本邏輯即：Glue Logic的參考定義：主要用于實(shí)現(xiàn)電路信號連接和切換控制的邏輯，規(guī)模較小，根本上不包括業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理功能的邏輯稱為根本邏輯本章只需要考慮根本邏輯，不需要考慮大規(guī)模邏輯。7.1 單板內(nèi)可編程邏輯設(shè)計(jì)需求7.1.1 功能需求逐一列出與邏輯相關(guān)的詳細(xì)功能需求，如外圍芯片的時(shí)序控制、特殊功能如時(shí)鐘、

18、開銷的 處理等；對每個需求進(jìn)展優(yōu)先級分類分為三級：必須的、重要的、最好有的，并對每條需求 進(jìn)展可實(shí)現(xiàn)性分析。7.1.2 性能需求詳細(xì)闡述系統(tǒng)對邏輯提出的各項(xiàng)性能需求，包括：容量、I/O數(shù)、處理能力、對每個需求進(jìn) 展優(yōu)先級分類分為三級：必須的、重要的、最好有的，并對每條需求進(jìn)展可實(shí)現(xiàn)性分析。7.1.3 其他需求其他功能需求和性能需求之外需要補(bǔ)充說明的需求例如可測試性、可維護(hù)性需求，對 每個需求進(jìn)展優(yōu)先級分類分為三級：必須的、重要的、最好有的，并對每條需求進(jìn)展可實(shí)現(xiàn) 性分析。7.1.4 支持的接口類型與接口速率逐一列出邏輯需實(shí)現(xiàn)的各種接口需求，對每個需求進(jìn)展優(yōu)先級分類分為三級：必須的、重要的、最好

19、有的，并對每條需求進(jìn)展可實(shí)現(xiàn)性分析。包括對 CPU的接口。7.1.5 需求列表列出本文檔中的所有需求并進(jìn)展標(biāo)識，此外還應(yīng)包括優(yōu)先級分為三級：必須的、重要的、 最好有的、類別外部接口需求/功能需求/性能需求/其他需求。如果項(xiàng)目組采用完整的需求 跟蹤表進(jìn)展跟蹤，本節(jié)可以省略，否如此需要詳細(xì)列出。 表3邏輯設(shè)計(jì)需求列表需求標(biāo)識需求描述優(yōu)先級類別7.2 單板邏輯的配套方案721根本邏輯的功能方案說明本節(jié)需說明單板邏輯的配套功能實(shí)現(xiàn)方案包括數(shù)據(jù)、信號流向圖在內(nèi)的主要流程，并 對邏輯設(shè)計(jì)的規(guī)模、復(fù)雜性進(jìn)展綜合評估。然后確定選用的邏輯器件型號、邏輯的大致框圖等。 注意必須保證邏輯器件的選型和實(shí)現(xiàn)方案能夠與外

20、圍電路配套，并保存少量的資源余量。本節(jié)主 要是需要證實(shí)相關(guān)模塊的方案是配套的，并且經(jīng)過理論和實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證是可行的、能夠達(dá)到系統(tǒng)功 能和性能要求圖4單板邏輯簡要框圖7.2.2 根本邏輯的支持方案加載方式，編譯工具，編譯環(huán)境參數(shù)，升級方式8 單板大規(guī)模邏輯需求本章可參考邏輯項(xiàng)目組輸出的邏輯設(shè)計(jì)規(guī)格書。定義：包含較復(fù)雜的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理功 能的邏輯，稱為大規(guī)?？删幊踢壿嫛１菊轮饕强紤]怎樣保證大規(guī)模邏輯與單板硬件設(shè)計(jì)配 套，不需要分析大規(guī)模邏輯內(nèi)部的實(shí)現(xiàn)技術(shù)。如果不牽涉大規(guī)模邏輯設(shè)計(jì)，本章可省略。 8.1 功能需求對大規(guī)模邏輯芯片需要實(shí)現(xiàn)的功能、接口和應(yīng)用進(jìn)展總體描述。8.2 性能需求在上節(jié)的根底上，羅列

21、芯片的所有性能指標(biāo)，如包轉(zhuǎn)發(fā)速率等。對關(guān)鍵性能指標(biāo)，以與可 能引起歧義的指標(biāo)，給出詳細(xì)描述；8.3 其它需求給出在上述功能需求和性能需求之外其它需要補(bǔ)充說明的需求。8.4 大規(guī)模邏輯與其他單元的接口給出單板與大規(guī)模邏輯之間的接口說明。主要可以從以下幾個方面入手：1、加載說明：FPGA支持的加載模式，為了支持這些加載模式，單板應(yīng)該在硬件上有什么配 合等；2、FPGA的時(shí)鐘要求：FPGA有哪些輸入時(shí)鐘，這些時(shí)鐘應(yīng)該滿足哪些要求；3、CPU接口的要求：存放器的配置次序等；4、業(yè)務(wù)接口的要求：業(yè)務(wù)配置可以有哪些方案，哪些配置是不支持的等。本節(jié)應(yīng)給出框架配套方案。本節(jié)主要是需要證實(shí)相關(guān)模塊的方案是配套的

22、，并且經(jīng)過理論和 實(shí)驗(yàn)的驗(yàn)證是可行的、能夠達(dá)到系統(tǒng)功能和性能要求 9 單板的產(chǎn)品化設(shè)計(jì)方案本章主要是考慮單板的設(shè)計(jì)如何滿足、支撐產(chǎn)品系統(tǒng)整機(jī)的工程設(shè)計(jì)要求，大局部內(nèi)容必須與產(chǎn)品整機(jī)系統(tǒng)的工程設(shè)計(jì)方案配套考慮9.1 可靠性綜合設(shè)計(jì)為滿足系統(tǒng)可靠性要求，給出單板設(shè)計(jì)的可靠性的綜合要求本節(jié)只是給出綜合指標(biāo)和方案。對于支撐實(shí)際可靠性的具體專項(xiàng)的細(xì)節(jié)，在其他章節(jié)中說明。給出各單板失效率FITS、 故障定位率要求，并給出達(dá)到這些指標(biāo)要求的措施。本節(jié)由硬件開發(fā)人員負(fù)責(zé)，可靠性工程師提 供指導(dǎo)和審核。9.1.1 單板可靠性指標(biāo)要求根據(jù)產(chǎn)品需要滿足的任務(wù)可靠性指標(biāo)可用度和根本可靠性指標(biāo)產(chǎn)品平均年返修率 要求，分

23、解分配得到各單板的根本可靠性指標(biāo)要求失效率或單板年返修率。注意：本節(jié)給出的失效率估算數(shù)據(jù)，是根據(jù)器件本身特性，在假定工作條件良好的情況下的 數(shù)據(jù)。實(shí)際的數(shù)據(jù)，如此會受到實(shí)際條件的影響；要求有關(guān)熱設(shè)計(jì)、EMC、信號質(zhì)量、等影響因素，必須保證器件手冊和相關(guān)規(guī)X的要求，才能使單板可靠性達(dá)到甚至超過估算值。這個估算值，作為單板可靠性指標(biāo)的評估和可靠性試驗(yàn)的參考標(biāo)準(zhǔn)即設(shè)計(jì)要求。1產(chǎn)品規(guī)格書文件中對本板的可靠性指標(biāo)要求直接引用：2單板失效率FITS 丨估算表，1FIT = 1X 10exp(-9) 1/h本節(jié)需要填寫單板的估計(jì)器件數(shù)量。最右邊一列利用表格文件的公式計(jì)算功能，不要手工計(jì)算。表4單板失效率估算

24、表單板型號預(yù)計(jì)人員注意：一般情況下只需要填寫“器件數(shù)量一列；如有必要，可以修改如下入經(jīng)驗(yàn)值，或增 加新的特殊器件替換“其他"項(xiàng)，并修改入經(jīng)驗(yàn)值。仆IT 10 exp(-9) 1/h器件類型估計(jì)器件數(shù)量(N)單個器件故障率入 經(jīng)驗(yàn)值FIT所有該類器件的故障率 N " FIT電阻0錯誤！未指定書簽。電容器0二次模塊電源01000專用集成芯片0200數(shù)字邏輯電路芯片、接口電路芯 片、線性電路芯片050厚膜、音頻與通信網(wǎng)口變壓器050感性器件010繼電器與接觸器080晶體振蕩器0400濾波器0150接插件0120開關(guān)、保險(xiǎn)管套件、顯示器件0100晶體管、光電耦合器040傳感器040

25、0光電器件018000激光驅(qū)動器07000光分路器012000波分復(fù)用器05000光纖衰減器03000光開關(guān)06000射頻功率放大器IC0800射頻開關(guān)01000電池0250風(fēng)扇030000其他1000其他2000總計(jì)入10 (exp-9) 1/h估計(jì)等效MTBF= 1 /總計(jì)入小時(shí)!除數(shù)為零注意：如果以上的單元格發(fā)生了更改，請務(wù)必選定最右列，然后按F9，更新計(jì)算結(jié)果。提示：上表中的數(shù)據(jù)僅用于估算，不需要嚴(yán)格準(zhǔn)確。一般要求關(guān)鍵器件單個 FIT值較大的應(yīng)當(dāng)準(zhǔn)確 到一個；對于數(shù)量較多、單個FIT值較小的阻容類元件和普通集成電路，數(shù)量誤差小于20 %即可。估算結(jié)果是否能符合系統(tǒng)產(chǎn)品規(guī)格書文件中要求的

26、標(biāo)準(zhǔn):上述估算的準(zhǔn)確性，主要是為了區(qū)分失效率較高的單元和關(guān)鍵器件，原如此上只需要準(zhǔn)確到數(shù)量級一致；其中個別特殊器件/單元可以單獨(dú)估算比擬。如果發(fā)現(xiàn)不能符合要求差異很大， 請務(wù)必與時(shí)向系統(tǒng)工程師和硬件經(jīng)理反應(yīng)，并討論制訂補(bǔ)償優(yōu)化措施。幾種參考措施如下：1、修改器件選型方案，把最失效率最高的器件換成其他功能性能相近的器件，例如采用更 高等級的器件、其他供給商的器件等；2、修改電路方案，必要時(shí)可修改系統(tǒng)方案。例如進(jìn)展單元電路備份設(shè)計(jì)，或改變電路實(shí)現(xiàn)原理避開失效率較高的器件等；3、強(qiáng)化降額設(shè)計(jì)。即；比通用的降額標(biāo)準(zhǔn)更進(jìn)一步降額；4、增強(qiáng)故障管理、可維護(hù)性設(shè)計(jì)。把容易損壞的器件或電路單元，通過系統(tǒng)監(jiān)控電

27、路和軟件，進(jìn)展重點(diǎn)監(jiān)控，并且進(jìn)展易于維護(hù)更換的設(shè)計(jì)，一旦損壞，可以立即更換，從而把器件損壞 造成的業(yè)務(wù)影響降到最低。需要軟件配合實(shí)現(xiàn)。有關(guān)本板可靠性指標(biāo)的實(shí)際保障措施參見本章其他各小節(jié)。3故障定位率對于致命故障I類、嚴(yán)重故障II類故障定位到單個現(xiàn)場可更換單元如單板通常要 求為100 %，對于一般故障III類通常要求為85%。對輕微故障IV類通常不做要求；目標(biāo) 值：措施:單板故障管理設(shè)計(jì)說明單板設(shè)計(jì)對故障檢測、故障隔離、故障恢復(fù)等故障管理的要求。本節(jié)屬于板間信號級FMEA分析，介于系統(tǒng)級FMEA和器件級FMEA之間。其中器件級FMEA在詳細(xì)設(shè)計(jì)中完成。本局部需要事先完成產(chǎn)品系統(tǒng)級FMEA分析，相

28、關(guān)內(nèi)容可引述系統(tǒng)級可靠性FMEA分析報(bào) 告的描述。1丨主要故障模式FMEA丨和檢測措施分析需要給出本單板不同故障嚴(yán)酷度級別的定義各產(chǎn)品的嚴(yán)酷度級別是各自定義的，與背 板接口信號的可靠性系統(tǒng)級FMEA故障模式影響分析分析，以與經(jīng)過可靠性分析對軟件、硬 件分別提出的故障管理需求和對測試提出的故障驗(yàn)證需求。并給出減小發(fā)生故障可能性的方案。 注意參考相關(guān)的器件失效分析案例。有關(guān)嚴(yán)酷度的概念和評估原如此，參見可靠性系統(tǒng)工程培訓(xùn) 材料。本節(jié)需要給出本板所有外部接口信號的具體故障模式分析。可以引用單板系統(tǒng)級接口信號的FMEA分析報(bào)告。表5板間接口信號故障模式分析表對于較簡單的情況，請直接在下表中填寫；對于較

29、復(fù)雜的情況，請?zhí)顚懓彘g信號級 FMEA 分析表格.xls、板間信號級可靠性FMEA分析報(bào)告.doc，并將此文件作為附件嵌入本節(jié)。表中的文字是示例，編寫正式文檔時(shí)請刪除：信號名稱故障模 式對本板 的影響對系統(tǒng)的最終影響嚴(yán)酷 度類 別改 良前故障檢測方法建 議增加檢測靈 敏度建議 增加補(bǔ)償措施 建議增 加嚴(yán)酷 度類 別改 良后IIIIIIstate_ne t0 : 1常咼， 斷路MPU對網(wǎng)板主 備狀態(tài) 判斷錯 誤對MMPU板無意義，有GE接口單板 如LPU板需要利用 該信號控制VSC7132。II從控制通道，定時(shí)冗余讀取MNET板主備狀態(tài)定時(shí)檢 測如發(fā)現(xiàn)某 NET板狀 態(tài)信號錯 誤，告警常低， 短

30、路MPU對 網(wǎng)板主 備狀態(tài) 判斷錯 誤對MMPU板無意義，有GE接口單板 如LPU板需要利用 該信號控制VSC7132。II從控制通道，定時(shí) 冗余讀取MNET 板主備狀態(tài)定時(shí)檢 測如發(fā)現(xiàn)某NET板狀 態(tài)信號錯誤，告警PWR_0_ RX+-常咼、 常低、 短路、 斷路與電源 框、風(fēng)扇 框串口 通信中 斷與電源框、風(fēng)扇框 串口通信中斷II協(xié)議保證檢測頻 率，與風(fēng)扇框通信 中斷后，建議查詢 各單板溫度，必要 時(shí)可單板斷電2硬件故障管理需求根據(jù)板間信號級FMEA分析結(jié)論，確定單板原始告警信息，對硬件故障檢測、隔離、恢復(fù)提出需求。需要區(qū)分在線檢測、離線檢測裝備檢測、功能檢測和調(diào)試測試、自檢的需求和差異3

31、軟件故障管理需求根據(jù)板間信號級級FMEA分析結(jié)論，對相關(guān)軟件支持硬件故障檢測、隔離、恢復(fù)的功能提出 需求。需要區(qū)分在線檢測、離線檢測裝備檢測、功能檢測和調(diào)試測試、自檢的需求和差異4測試驗(yàn)證需求根據(jù)板間信號級FMEA分析結(jié)論，對測試驗(yàn)證提出需求。9.2 可維護(hù)性設(shè)計(jì)本節(jié)由硬件開發(fā)人員負(fù)責(zé)，技術(shù)支持工程師TSS丨提供指導(dǎo)和審核。說明單板在網(wǎng)上運(yùn)行時(shí)的可維護(hù)性需求考慮遠(yuǎn)程維護(hù)、故障診斷、軟件加載等需求。1MTTR平均修復(fù)時(shí)間估計(jì)值與依據(jù)需要考慮在系統(tǒng)中，單板發(fā)生故障后，故障定位所花費(fèi)的時(shí)間和更換損壞單板或單元， 以與程序重新加載所花費(fèi)的平均時(shí)間。2單板自檢和上報(bào)功能方案系統(tǒng)發(fā)生故障時(shí)，需要通過簡單的

32、現(xiàn)場檢測手段來判斷確定故障單板或其中的單元，最好 能支持自動告警和故障定位。注意軟件和硬件的配套設(shè)計(jì)。上報(bào)信息包括單板 ID號、版本號、 邏輯版本號、各單元狀態(tài)等。系統(tǒng)或單板正常工作時(shí)，局部單元或通道的狀態(tài)，也需要結(jié)合業(yè) 務(wù)需要考慮支持查詢和上報(bào)、或進(jìn)展?fàn)顟B(tài)指示等以便業(yè)務(wù)調(diào)度。注意與軟件的配合關(guān)系。本節(jié)還需要說明輸出給用戶的告警、維護(hù)信息類型。自檢和上報(bào)也是可測試性設(shè)計(jì)的一個重要內(nèi)容，如果這局部已經(jīng)在可測試性設(shè)計(jì)中加以考慮， 本節(jié)注明參見即可。3單板與部件更換/現(xiàn)場調(diào)試可達(dá)性實(shí)現(xiàn)方案要考慮在單板更換、維修時(shí)的方便性，包括結(jié)構(gòu)上的方便性和電氣參數(shù)配置、調(diào)試、軟件配置方面的方便性，需要考慮提供遠(yuǎn)程

33、維護(hù)的硬件支撐。易損壞部件要容易更換注意器件的布 局。注意單板內(nèi)的撥碼開關(guān)和可調(diào)元件對現(xiàn)場維護(hù)的影響系統(tǒng)中的單板更換后，盡量免調(diào)試 或只需簡單調(diào)試，且調(diào)試方法和信息容易掌握和判斷。4防過失設(shè)計(jì)和標(biāo)識方法目的是防止那些需要現(xiàn)場裝配和更換的部件中，構(gòu)造相似的部件被錯誤裝配組合。一般至 少應(yīng)把不同插座設(shè)計(jì)成不同結(jié)構(gòu)外形，或在連接器中使用防誤插零件與母板和其他單板配套考 慮。單板內(nèi)的插座也應(yīng)適當(dāng)區(qū)分，并標(biāo)注出顯著的標(biāo)識信息。 5維修操作中對設(shè)備本身與人身安全保障的設(shè)計(jì)要考慮在單板更換、維修時(shí)，是否因靜電等因素?fù)p壞單板或系統(tǒng)中其他相連的部件；應(yīng)盡 量不影響運(yùn)行中的整機(jī)的其他部件的工作狀態(tài)， 例如支持熱插

34、拔等；防止單板漏電導(dǎo)致人員觸電、 機(jī)械鋒利棱角導(dǎo)致人員傷害等。6易損部件的通用性和互換性主要是為了減少物料種類的管理本錢和風(fēng)險(xiǎn)，并盡量支持應(yīng)急替代例如保險(xiǎn)絲等9.3 單板整體EMC、安規(guī)、防護(hù)和環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)931單板整體EMC設(shè)計(jì)本節(jié)由硬件開發(fā)人員負(fù)責(zé)，電源工程師和EMC工程師提供指導(dǎo)和審核。按照單板硬件接 口電路EMC設(shè)計(jì)指導(dǎo)書的要求，同時(shí)參考公司或各部門發(fā)布的電源和各種接口電路的設(shè)計(jì)規(guī) X， 給出電源和各種接口電路的EMC/ESD設(shè)計(jì)需求。本節(jié)主要是考慮本單板與整機(jī)和其他單板間的 接地方案，尤其是模擬信號接地、數(shù)字信號接地，以與保護(hù)地的分布關(guān)系。本節(jié)需要考慮電磁防護(hù)的要求，包括防雷擊9.

35、3.2 單板安規(guī)設(shè)計(jì)本節(jié)由硬件開發(fā)人員負(fù)責(zé)，安規(guī)工程師提供指導(dǎo)和審核。主要針對包含高電壓或大電流的 電路部件的單板，給出單板的安規(guī)設(shè)計(jì)需求、單板與產(chǎn)品整機(jī)安規(guī)方案的配套方案。本節(jié)需要考 慮與安規(guī)有關(guān)的防護(hù)設(shè)計(jì)933環(huán)境適應(yīng)性設(shè)計(jì)本節(jié)由硬件開發(fā)人員負(fù)責(zé)，環(huán)境工程師和防護(hù)工程師提供指導(dǎo)和審核。根據(jù)整機(jī)的應(yīng)用條 件和環(huán)境適應(yīng)性規(guī)格，以與公司有關(guān)技術(shù)規(guī)X，確定該單板的環(huán)境適應(yīng)性規(guī)格潮濕、上下溫、 鹽霧、灰塵等和針對環(huán)境破壞因素的防護(hù)方面的要求，并且應(yīng)明確實(shí)現(xiàn)這些要求的方案。如果 單板內(nèi)沒有特殊要求，或設(shè)計(jì)規(guī)格書中已有明確說明且符合本板的要求，本節(jié)可以不寫但需說 明參照上一級設(shè)計(jì)文檔的具體名稱。9.4

36、可測試性設(shè)計(jì)本節(jié)由硬件開發(fā)人員負(fù)責(zé)，測試工程師與裝備工程師提供指導(dǎo)和審核。說明單板在可測試性方面的總體方案，和要達(dá)到的要求或遵循的標(biāo)準(zhǔn)參照有關(guān)可測試性設(shè) 計(jì)規(guī)X；確定特殊的可測性設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)方案；可測性設(shè)計(jì)人員應(yīng)提出單板可測性設(shè)計(jì)需求或規(guī)格， 由硬件開發(fā)人員和可測性設(shè)計(jì)人員一起確定實(shí)現(xiàn)方案，并保持與其他設(shè)計(jì)配套。注意對硬件電路、 邏輯、單板軟件的配套實(shí)現(xiàn)。本節(jié)需說明各單元對各類測試接口和測試通路、驗(yàn)證測試和故障診 斷等可測性需求的概要支持方案。對于在前面章節(jié)中已說明的內(nèi)容，可以在本節(jié)說明“參見"。如果單獨(dú)編寫了單板可測 性概要設(shè)計(jì)文檔，可以以包文件方式引入到本文件中。單板可測試性設(shè)計(jì)需求

37、列舉本單板相關(guān)的可測試性設(shè)計(jì)需求，可以以表格的形式給出。單板主要可測試性實(shí)現(xiàn)方案對可測試性需求中的主要設(shè)計(jì)需求給出方案說明。9.5 電源設(shè)計(jì)本節(jié)由硬件開發(fā)人員負(fù)責(zé)，電源工程師提供指導(dǎo)和審核。概述單板電源總體設(shè)計(jì)情況，列出該單板在電源設(shè)計(jì)方面需要特別考慮的方面：如備份、監(jiān)控、時(shí)序控制等；9.5.1 單板總功耗估算給出單板總功耗的估算值。如果估算的功耗大于系統(tǒng)分配給本板的電源功率，如此需要與 系統(tǒng)工程師協(xié)調(diào)商議解決方案。9.5.2 單板電源電壓、功率分配表根據(jù)單板內(nèi)所選用的主要器件對電源電壓、功率需求，給出單板的電壓、功率分配表： 表6單板電源電壓、功率分配表芯片/器件數(shù)量單板內(nèi)供電需求單板輸入額

38、定電壓=VVPEF2282424路:3WSDRAM3pcsFLASH1pcsL643241pcs5WPHY2pcs其他10W總功率W5W15W總電流A2A單板輸入總功耗 W根據(jù)單板的供電方案、各級轉(zhuǎn)換效率計(jì)算出單板的輸入功率；如示例中：單板的供電結(jié)構(gòu)為：48V通過效率為85 %的二次模塊輸出，通過線 性電源芯片由轉(zhuǎn)換而成，由通過效率為82 %的電源模塊轉(zhuǎn)換而成，如此輸入功 率為：9.5.3 單板供電設(shè)計(jì)根據(jù)產(chǎn)品系統(tǒng)總體供電方案以與單板電壓、功率需求，畫出單板的供電結(jié)構(gòu)框圖，并確定 緩啟動、電源局部的EMC、電源上下電順序控制、電源可靠性、電源局部的安規(guī)、接地、防閂鎖 等總體設(shè)計(jì)方案。對于重點(diǎn)單

39、板，應(yīng)有電源備份并提供備份設(shè)計(jì)方案。對供電結(jié)構(gòu)中的功能單元進(jìn)展相應(yīng)的設(shè)計(jì)說明；給出主要電源模塊和電源芯片的型號，結(jié)合單板結(jié)構(gòu)、本錢、可靠性、散熱等要求給出選型理由，并提供主用/備用器件的各種參數(shù)包括輸入特性、輸出特性、對降額的考慮、可靠性指標(biāo)以與廠家和替代信息、特殊應(yīng)用要求等；總體單板供電設(shè)計(jì)應(yīng)分析電源的降額設(shè)計(jì)和散熱設(shè)計(jì)要求結(jié)合熱設(shè)計(jì)工作、板內(nèi)電源電 路對外接電源沖擊的隔離、濾波能力、異常狀態(tài)的保護(hù)限壓和限流等。假如對單板電源有監(jiān)控要求，應(yīng)有單板電源監(jiān)控方案設(shè)計(jì)；結(jié)合整機(jī)給出單板電源端口防護(hù) 指標(biāo)和設(shè)計(jì)電路類型；9.6 熱設(shè)計(jì)與單板溫度監(jiān)控由熱設(shè)計(jì)工程師確定該單板在熱問題方面是否需要重點(diǎn)關(guān)注

40、一般在概要設(shè)計(jì)階段確定， 假如概要階段沒有確定，需要熱設(shè)計(jì)工程師根據(jù)整機(jī)的散熱條件和單板布局和功耗狀況加以確 定。非重點(diǎn)關(guān)注單板本節(jié)由硬件開發(fā)人員負(fù)責(zé)，重點(diǎn)單板熱設(shè)計(jì)工程師協(xié)助完成。熱設(shè)計(jì)工程 師目前歸屬整機(jī)工程部的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)部門9.6.1 各單元功耗和熱參數(shù)分析按照下表格式給出關(guān)鍵器件功耗、封裝信息和熱阻： 表7關(guān)鍵器件熱參數(shù)描述表關(guān)鍵器件名稱功耗封裝型式封裝尺寸結(jié)殼熱阻(0 JC)取大值典型 值最小 值9.6.2 單板熱設(shè)計(jì)對于非重點(diǎn)關(guān)注單板：硬件開發(fā)人員在對硬件設(shè)計(jì)不會帶來較大困難的前提下，根據(jù)單板 布局原如此確定關(guān)鍵器件的布局要求；根據(jù)散熱器選型與應(yīng)用設(shè)計(jì)指導(dǎo)或者對應(yīng)的散熱器選 型軟件2

41、003年初推出，初步確定關(guān)鍵器件是否需要散熱器增強(qiáng)散熱，散熱器對單板的空間和 器件布局的要求；對于重點(diǎn)關(guān)注單板：熱設(shè)計(jì)工程師根據(jù)整機(jī)的散熱條件提出關(guān)鍵器件的布局要求，散熱空間要求；必要時(shí)提出針對PCB指PCB本身的銅箔連線和過孔等和器件選型方面的特殊散熱要求。963單板溫度監(jiān)控設(shè)計(jì)對于需要考慮溫度監(jiān)控的單板，確定溫度傳感器的選型、位置與監(jiān)控措施等9.7 單板工藝設(shè)計(jì)本節(jié)由硬件開發(fā)人員與單板工藝工程師、裝備工程師協(xié)同完成。9.7.1 關(guān)鍵器件工藝性與PCB基材、尺寸設(shè)計(jì)考慮關(guān)鍵器件的工藝特性封裝、引腳材料、鍍層等，PCB基材選擇、外表處理方式;和相關(guān)部門協(xié)同考慮PCB物理尺寸等。9.7.2 單板

42、工藝路線設(shè)計(jì)在確認(rèn)PCB物理尺寸、基材、外表處理方式以與關(guān)鍵器件工藝特性等之后，設(shè)計(jì)該單板適宜的工藝路線。9.7.3 單板工藝互連可靠性設(shè)計(jì)包括板級防護(hù)方案設(shè)計(jì)，PCB散熱設(shè)計(jì)方案，環(huán)境適應(yīng)性，特殊條件下工藝可靠性設(shè)計(jì)要求等。9.8 器件工程可靠性需求分析本節(jié)由硬件開發(fā)人員和器件可靠應(yīng)用工程師共同完成?？芍苯右没蜃⒚鲄⒁娖骷こ?可靠性需求分析報(bào)告。如果是注明參見，以下的內(nèi)容可省略可作為附件。器件工程需求分析是指在單板總體設(shè)計(jì)階段，根據(jù)系列產(chǎn)品的歷史經(jīng)驗(yàn)與新產(chǎn)品的需求，分 析單板的可靠性、環(huán)境適應(yīng)性、可加工性方面的需求，提出對器件選型的約束與應(yīng)用的約束，保證單板的可靠性、可生產(chǎn)性、可服務(wù)性、

43、環(huán)境適應(yīng)性。9.8.1 與器件相關(guān)的產(chǎn)品工程規(guī)格可選包括使用環(huán)境描述，產(chǎn)品可靠性要求，生產(chǎn)/加工方式等，做為器件工程需求分析的根底。9.8.2 器件工程可靠性需求分析1器件的質(zhì)量可靠性要求a產(chǎn)品器件質(zhì)量可靠性指導(dǎo)政策整個產(chǎn)品的器件選型應(yīng)滿足的根本要求。b有特殊可靠性需求的器件在選用到下面的元器件時(shí)，請注意參考相關(guān)指導(dǎo)書、器件資料的建議，有利于提高單板的 可靠性。指導(dǎo)書中的內(nèi)容較多，需要根據(jù)實(shí)際使用情況進(jìn)展裁剪 表8特殊質(zhì)量要求器件列表器件類別或單兀 類別從可靠性角度考慮推薦優(yōu)選方案備注2機(jī)械應(yīng)力防止器件由于受到機(jī)械應(yīng)力而導(dǎo)致失效，對產(chǎn)品的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)工具與操作，市場使用提出 相應(yīng)的約束條件。該局部內(nèi)容涉與對產(chǎn)品加工的要求，需要生產(chǎn)部門來執(zhí)行，涉與對器件選用和 應(yīng)用的要求，由硬件開發(fā)工程師來執(zhí)行表9特殊器件加工要求列表器件型號對產(chǎn)品加工的要求對器件選用和 應(yīng)用的要求原因3可加工性提出器件的可加工性要求，如ESD要求、潮敏要求、可焊性要求等。該局部內(nèi)容涉與對產(chǎn)品加工的要求，需要生產(chǎn)部門來執(zhí)行，涉與對器件選用和應(yīng)用的要求，由硬件開發(fā)工程師來執(zhí)行。4電應(yīng)力提出器件承受電應(yīng)力的要求：通過設(shè)計(jì)保證器件工作在額定電應(yīng)力 X圍內(nèi)；提出操作維護(hù)的規(guī)X等。該局部內(nèi)容涉與對產(chǎn)品加