華為硬件總體設計模板參考模板

1、 單板總體設計方案 1 / 35修訂記錄日期修訂版本描述作者yyyy-mm-dd1.0初稿完成作者名yyyy-mm-dd1.1修改XXX作者名yyyy-mm-dd1.2修改XXX作者名yyyy-mm-dd2.0修改XXX作者名目 錄1概述71.1文檔版本說明71.2單板名稱及版本號71.3開發(fā)目標71.4背景說明71.5位置、作用、71.6采用標準81.7單板尺寸（單位）82單板功能描述和主要性能指標82.1單板功能描述82.2單板運行環(huán)境說明82.3重要性能指標83單板總體框圖及各功能單元說明93.1單板總體框圖93.1.1單板數(shù)據和控制通道流程和圖表說明93.1.2邏輯功能模塊接口和通信協(xié)

2、議和標準說明103.1.3其他說明103.2單板重用和配套技術分析103.3功能單元1103.4功能單元2103.5功能單元3104關鍵器件選型105單板主要接口定義、與相關板的關系115.1外部接口115.1.1外部接口類型1115.1.2外部接口類型2115.2內部接口115.2.1內部接口類型1115.2.2內外部接口類型2125.3調測接口126單板軟件需求和配套方案126.1硬件對單板軟件的需求126.1.1功能需求126.1.2性能需求126.1.3其他需求136.1.4需求列表136.2業(yè)務處理軟件對單板硬件的需求可實現(xiàn)性評估136.3單板軟件與硬件的接口關系和實現(xiàn)方案147單板

3、基本邏輯需求和配套方案147.1單板內可編程邏輯設計需求147.1.1功能需求147.1.2性能需求157.1.3其他需求157.1.4支持的接口類型及接口速率157.1.5需求列表157.2單板邏輯的配套方案157.2.1基本邏輯的功能方案說明157.2.2基本邏輯的支持方案168單板大規(guī)模邏輯需求168.1功能需求168.2性能需求168.3其它需求168.4大規(guī)模邏輯與其他單元的接口179單板的產品化設計方案179.1可靠性綜合設計179.1.1單板可靠性指標要求179.1.2單板故障管理設計199.2可維護性設計219.3單板整體EMC、安規(guī)、防護和環(huán)境適應性設計229.3.1單板整體

4、EMC設計229.3.2單板安規(guī)設計229.3.3環(huán)境適應性設計229.4可測試性設計239.4.1單板可測試性設計需求239.4.2單板主要可測試性實現(xiàn)方案239.5電源設計239.5.1單板總功耗估算249.5.2單板電源電壓、功率分配表249.5.3單板供電設計249.6熱設計及單板溫度監(jiān)控259.6.1各單元功耗和熱參數(shù)分析259.6.2單板熱設計259.6.3單板溫度監(jiān)控設計259.7單板工藝設計269.7.1關鍵器件工藝性及PCB基材、尺寸設計269.7.2單板工藝路線設計269.7.3單板工藝互連可靠性設計269.8器件工程可靠性需求分析269.8.1與器件相關的產品工程規(guī)格（可

5、選）279.8.2器件工程可靠性需求分析279.9信號完整性分析規(guī)劃299.9.1關鍵器件及相關信息299.9.2物理實現(xiàn)關鍵技術分析299.10單板結構設計3010開發(fā)環(huán)境3011其他30表目錄表1 性能指標描述表8表2 硬件對單板軟件的需求列表13表3 邏輯設計需求列表15表4 單板失效率估算表18表5 板間接口信號故障模式分析表19表6 單板電源電壓、功率分配表24表7 關鍵器件熱參數(shù)描述表25表8 特殊質量要求器件列表27表9 特殊器件加工要求列表27表10 器件工作環(huán)境影響因素列表28表11 器件壽命及維護措施列表28表12 關鍵器件及相關信息29圖目錄圖1單板物理架構框圖9圖2單板

6、信息處理邏輯架構框圖9圖3單板軟件簡要框圖14圖4單板邏輯簡要框圖16 單板總體設計方案關鍵詞：能夠體現(xiàn)文檔描述內容主要方面的詞匯。摘 要：縮略語清單：對本文所用縮略語進行說明，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概述1.1 文檔版本說明<如果該文檔不是第一版本，應說明導致文檔升級的主要設計更改和指出這些改變在本文檔中的章節(jié)位置。>1.2 單板名稱及版本號<說明本文檔當前版本對應的單板的正式名稱及版本>1.3 開發(fā)目標<說明開發(fā)該單板的具體目標。具體目標可能包括這幾種情況：一，面向產品，實現(xiàn)產品功能；二，面向方案，包括關鍵器件或電路的方案

7、選擇等；三，面向試驗，通過單板的調試過程決定某些可選功能（及相關電路和/或軟件模塊）的增刪?？梢砸蒙弦患壴O計文件（產品設計規(guī)格書）中的相關內容，并根據需要適當補充。>1.4 背景說明<包括與以前相關開發(fā)預研課題或產品的繼承關系、改變等。如果牽涉到重用技術，建議在這里進行說明。>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（應與產品設計規(guī)格書保持一致）>1.6 采用標準<簡要說明單板采用的標準（與產品設計規(guī)格一致，并細化）。注意遵循公司所有有關的開發(fā)設計技術規(guī)范。>1.7 單板尺寸（單位）<說明單板的尺寸（含扣板、特

8、殊器件）和單位。在采用非標準尺寸或尺寸要求特別嚴格的情況下，應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<單板的功能和性能要求主要來自產品設計規(guī)格書，以引用其中的相關內容，并作詳細解釋。注意區(qū)分相關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<列出單板的主要性能指標，例如處理器性能，緩存容量，端口通信速率等等這些指標；說明指標分配的計算過程和設計思路等。應該說明這些

9、指標的參考標準，比如時鐘方面、EMC方面等>表1 性能指標描述表性能指標名稱性能指標要求說明3 單板總體框圖及各功能單元說明<說明各硬件單元、邏輯電路的劃分，并說明單板軟件、業(yè)務軟件與硬件的支撐關系；建議采用框圖和說明文字相結合的方式。不同的單元劃分方式通常會影響各項性能指標、單板的可生產性和PCB設計的難易程度，如果功能單元劃分的設計對這些方面有較大促進，應在此說明。需要說明各單元與其他單元的配合接口關系，主要接口類型和信息流向、處理關系等。各單元的實現(xiàn)方案中需要說明方案對功能和性能的支撐依據，以及與其他方案比較本方案是否最合適、可重用技術分析等。>3.1 單板總體框圖&l

10、t;本節(jié)主要說明單板的物理實體的連接關系，主要是以關鍵器件、組件為核心，說明單板上各單元分別實現(xiàn)哪些功能，單元之間的接口關系>圖1 單板物理架構框圖3.1.1 單板數(shù)據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與物理架構的對應關系。對主要業(yè)務處理流程和各功能單元間配合關系進行分析說明；應給出單板邏輯功能框圖、單板數(shù)據通道流程和圖表、單板管理通道流程和圖表、有關CPU總線連接關系圖、邏輯功能模塊接口定義標準、模塊間通信協(xié)議和標準。應該在圖中說明各信息流分支的功能、標準等關鍵特征。如果在一張圖中能夠同時表達上述信息，可以用一張圖表示，否則要用多張圖表示。>圖2 單板信息

11、處理邏輯架構框圖3.1.2 邏輯功能模塊接口和通信協(xié)議和標準說明3.1.3 其他說明3.2 單板重用和配套技術分析<本節(jié)主要考慮本單板是否可能借用以前成熟的技術方案或電路單元。如果有必要，也應盡量考慮本單板中的部分單元是否可能設計成標準化的共享模塊，供將來的單板借用。本節(jié)還需要說明在單板上需要其他部門、其他項目人員配套設計的情況>3.3 功能單元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）的功能和實現(xiàn)框架方案。如果單板有性能指標要求，需要說明（證明）單元的設計怎樣能保證滿足性能需求。需要說明單元的物理實體與邏輯信息處理功能的對應關系。需標識出與

12、本功能模塊相關的下載接口，調試接口指示燈。本節(jié)的編寫內容主要是從可實現(xiàn)性的角度說明單元的關鍵技術、業(yè)務功能配合關系；不需要說明單元內的具體連線>3.4 功能單元23.5 功能單元34 關鍵器件選型<考慮單板關鍵器件的選型，說明關鍵器件的選型是如何滿足需求的（分析其功能、性能、質量、成本、商務條件、技術可行性、供貨風險和應對措施等）；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，并進行可裝配性分析，與單板工藝設計配套考慮）>5 單板主要接口定義、與相關板的關系5.1 外部接口<詳細說明該單板的所有外部接口的設計要求，包括接口名、接口邏輯位置（指與系統(tǒng)中其他

13、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，應說明電壓特性、頻率特性和負載特性等；對數(shù)字接口，應說明電平特性、時序特性，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在其他文檔中統(tǒng)一說明（如母板/總線詳細設計文檔或通信協(xié)議文檔），應指明這些文檔的名稱，以免重復設計導致互相矛盾。說明各接口依據的標準。>5.1.1 外部接口類型15.1.2 外部接口類型25.2 內部接口<內部接口包括相對獨立的模塊化設計的單元之間的接口、顯示接口（LED、LCD、VFD等用于顯示的接口），應對所有這些接口詳細說明其設計要求

14、。本節(jié)只需要說明各單元間的重點接口。>5.2.1 內部接口類型15.2.2 內外部接口類型25.3 調測接口<如用于下載軟件的串行口、測試點等）、設置接口（跳線、撥碼開關、復位開關、電源開關等>6 單板軟件需求和配套方案<本章與單板硬件詳細設計報告中的對應章節(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)；而在詳細設計報告中要說明具體執(zhí)行參數(shù)。其中部分內容需要結合可測試性、告警、FMEA分析、故障管理的方案來考慮?？梢栽谙嚓P章節(jié)完成后，再補充修訂相關內容>6.1 硬件對單板軟件的需求<本節(jié)需要對單板內的所有與硬件可能相關的軟件提出配套需求。

15、>6.1.1 功能需求<逐一列出與單板軟件相關的詳細功能需求，對每個需求進行優(yōu)先級分類（分為三級：必須的、重要的、最好有的），并對每條需求進行可實現(xiàn)性分析。注：功能需求包含外部接口需求。>6.1.2 性能需求<從支撐硬件運行、保證配套性和設計方案優(yōu)化的角度出發(fā)，詳細闡述功能模塊對單板軟件提出的各項性能需求，如要達到多大的轉發(fā)/業(yè)務處理能力、保護倒換/恢復時間和對時鐘的性能需求等，并與硬件的配套功能和性能做比較，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，應考慮調整方案，例如修改算法或把部分軟件功能改為硬件執(zhí)行；作為軟件優(yōu)化/測試的目標；對每個

16、需求進行優(yōu)先級分類（分為三級：必須的、重要的、最好有的），并對每條需求進行可實現(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充說明的需求（例如可測試性、可維護性需求），對每個需求進行優(yōu)先級分類（分為三級：必須的、重要的、最好有的），并對每條需求進行可實現(xiàn)性分析。>6.1.4 需求列表<列出本文檔中的所有需求并進行標識，此外還應包括優(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/其他需求）。如果項目組采用完整的需求跟蹤表進行跟蹤，本節(jié)可以省略（但要說明需求跟蹤表的名稱），否則需要詳細列出。如果這些需求分別由單板業(yè)務軟件和單板BIOS

17、軟件等幾個軟件模塊來實現(xiàn)，應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識需求描述優(yōu)先級類別6.2 業(yè)務處理軟件對單板硬件的需求可實現(xiàn)性評估<本節(jié)需結合產品設計規(guī)格書中有關的內容，并與軟件開發(fā)項目組商議，確定在本板上運行的業(yè)務軟件（包括用于整機控制、數(shù)據和協(xié)議處理的高層軟件和DSP算法軟件）和底層驅動軟件的概要接口關系，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)主要是需要證實相關模塊的方案是配套的，并且經過理論和實驗的驗證是可行的、能夠達到系統(tǒng)功能和性能要求>6.3 單板軟件與硬件的接口關系和實現(xiàn)方案<如果單板含軟件，本節(jié)應說明與

18、硬件直接相關的底層軟件（主要是直接操作物理地址的軟件）的具體功能和實現(xiàn)方式（包括數(shù)據、信號流向圖在內的主要流程）。單板軟硬件接口說明主要可以從以下幾個方面入手：1、單板片選信號分配及說明；2、中斷信號分配及說明；3、通信端口分配及說明；4、寄存器分配及說明；5、關鍵器件操作說明；（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計階段酌情處理，原則上在單板總體方案中確定功能和業(yè)務流程方案，在詳細設計中確定具體參數(shù)。最終在單板硬件詳細設計報告中完善即可）單板對外的數(shù)據接口和板內CPU之間的通信，應在這里規(guī)定基本的通信協(xié)議或指定說明該協(xié)議的有關文檔。采用流程圖、SDL（軟件描述

19、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計文檔名稱已確定，請在此說明。>圖3 單板軟件簡要框圖7 單板基本邏輯需求和配套方案<本節(jié)由硬件開發(fā)人員完成。關于基本邏輯（即：Glue Logic）的參考定義：主要用于實現(xiàn)電路信號連接和切換控制的邏輯，規(guī)模較小，基本上不包括業(yè)務數(shù)據處理功能的邏輯稱為基本邏輯。本章只需要考慮基本邏輯，不需要考慮大規(guī)模邏輯。>7.1 單板內可編程邏輯設計需求7.1.1 功能需求<逐一列出與邏輯相關的詳細功能需求，如外圍芯片的時序控制、特殊功能如時鐘、開銷的處理等；對每個需求進行優(yōu)先級分類（分為三級：必須的、重要的、最好有的），并對

20、每條需求進行可實現(xiàn)性分析。>7.1.2 性能需求<詳細闡述系統(tǒng)對邏輯提出的各項性能需求，包括：容量、I/O數(shù)、處理能力、對每個需求進行優(yōu)先級分類（分為三級：必須的、重要的、最好有的），并對每條需求進行可實現(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充說明的需求（例如可測試性、可維護性需求），對每個需求進行優(yōu)先級分類（分為三級：必須的、重要的、最好有的），并對每條需求進行可實現(xiàn)性分析。>7.1.4 支持的接口類型及接口速率<逐一列出邏輯需實現(xiàn)的各種接口需求，對每個需求進行優(yōu)先級分類（分為三級：必須的、重要的、最好有的），并對每條需求進行可

21、實現(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行標識，此外還應包括優(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）。如果項目組采用完整的需求跟蹤表進行跟蹤，本節(jié)可以省略，否則需要詳細列出。>表3 邏輯設計需求列表需求標識需求描述優(yōu)先級類別7.2 單板邏輯的配套方案7.2.1 基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現(xiàn)方案（包括數(shù)據、信號流向圖在內的主要流程），并對邏輯設計的規(guī)模、復雜性進行綜合評估。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

22、現(xiàn)方案能夠與外圍電路配套，并保留少量的資源余量。本節(jié)主要是需要證實相關模塊的方案是配套的，并且經過理論和實驗的驗證是可行的、能夠達到系統(tǒng)功能和性能要求>圖4 單板邏輯簡要框圖7.2.2 基本邏輯的支持方案<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<本章可參考邏輯項目組輸出的邏輯設計規(guī)格書。定義：包含較復雜的業(yè)務數(shù)據處理功能的邏輯，稱為大規(guī)模（可編程）邏輯。本章主要是考慮怎樣保證大規(guī)模邏輯與單板硬件設計配套，不需要分析大規(guī)模邏輯內部的實現(xiàn)技術。如果不牽涉大規(guī)模邏輯設計，本章可省略。>8.1 功能需求<對大規(guī)模邏輯芯片需要實現(xiàn)的功能、接

23、口和應用進行總體描述。>8.2 性能需求<在上節(jié)的基礎上，羅列芯片的所有性能指標，如包轉發(fā)速率等。對關鍵性能指標，以及可能引起歧義的指標，給出詳細描述；>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，單板應該在硬件上有什么配合等；2、FPGA的時鐘要求：FPGA有哪些輸入時鐘，這些時鐘應該滿足哪些要求；3、CPU接口的要求：寄存器的配置次序等；4、業(yè)務接口的要求：業(yè)務配置

24、可以有哪些方案，哪些配置是不支持的等。本節(jié)應給出框架配套方案。本節(jié)主要是需要證實相關模塊的方案是配套的，并且經過理論和實驗的驗證是可行的、能夠達到系統(tǒng)功能和性能要求>9 單板的產品化設計方案<本章主要是考慮單板的設計如何滿足、支撐產品系統(tǒng)（整機）的工程設計要求，大部分內容必須與產品整機系統(tǒng)的工程設計方案配套考慮>9.1 可靠性綜合設計<為滿足系統(tǒng)可靠性要求，給出單板設計的可靠性的綜合要求（本節(jié)只是給出綜合指標和方案。對于支撐實際可靠性的具體專項的細節(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，并給出達到這些指標要求的措施。 本節(jié)由硬件開發(fā)人員負

25、責，可靠性工程師提供指導和審核。>9.1.1 單板可靠性指標要求<根據產品需要滿足的任務可靠性指標（可用度）和基本可靠性指標（產品平均年返修率）要求，分解分配得到各單板的基本可靠性指標要求（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，是根據器件本身特性，在假定工作條件良好的情況下的數(shù)據。實際的數(shù)據，則會受到實際條件的影響；要求有關熱設計、EMC、信號質量、等影響因素，必須保證器件手冊和相關規(guī)范的要求，才能使單板可靠性達到甚至超過估算值。這個估算值，作為單板可靠性指標的評估和可靠性試驗的參考標準（即設計要求）。>1）產品規(guī)格書文件中對本板的可靠性指標要求（直接引用）

26、：2）單板失效率（FITs）估算表，1FIT1×10exp(-9) （1/h）<本節(jié)需要填寫單板的估計器件數(shù)量。最右邊一列利用表格文件的公式計算功能，不要手工計算。>表4 單板失效率估算表單板型號預計人員注意：一般情況下只需要填寫“器件數(shù)量”一列；如有必要，可以修改下列經驗值，或增加新的特殊器件（替換“其他”項，并修改經驗值）。 1FIT10 exp(-9)（1/h）器件類型估計器件數(shù)量(N)單個器件故障率 經驗值（FIT）所有該類器件的故障率 N×（FIT）電阻00.10.0電容器00.20.0二次模塊電源01000專用集成芯片0200數(shù)字邏輯電路芯片、接口電

27、路芯片、線性電路芯片050厚膜、音頻及通信網口變壓器050感性器件010繼電器及接觸器080晶體振蕩器0400濾波器0150接插件0120開關、保險管套件、顯示器件0100晶體管、光電耦合器040傳感器0400光電器件018000激光驅動器07000光分路器012000波分復用器05000光纖衰減器03000光開關06000射頻功率放大器IC0800射頻開關01000電池0250風扇030000其他1000其他2000總計 （10 (exp-9)·1/h）0.0估計等效MTBF 1 / 總計 （小時）!除數(shù)為零注意：如果以上的單元格發(fā)生了更改，請務必選定最右列，然后按 F9，更新計算

28、結果。提示：上表中的數(shù)據僅用于估算，不需要嚴格準確。一般要求關鍵器件（單個FIT值較大的）應當精確到一個；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。估算結果是否能符合系統(tǒng)產品規(guī)格書文件中要求的標準：<上述估算的準確性，主要是為了區(qū)分失效率較高的單元和關鍵器件，原則上只需要精確到數(shù)量級一致；其中個別特殊器件/單元可以單獨估算比較。如果發(fā)現(xiàn)不能符合要求（差別很大），請務必及時向系統(tǒng)工程師和硬件經理反饋，并討論制訂補償優(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、其他供應商的器件等

29、；2、修改電路方案，必要時可修改系統(tǒng)方案。例如進行單元電路備份設計，或改變電路實現(xiàn)原理（避開失效率較高的器件）等；3、強化降額設計。即；比通用的降額標準更進一 步降額；4、增強故障管理、可維護性設計。把容易損壞的器件或電路單元，通過系統(tǒng)監(jiān)控電路和軟件，進行重點監(jiān)控，并且進行易于維護更換的設計，一旦損壞，可以立即更換，從而把器件損壞造成的業(yè)務影響降到最低。需要軟件配合實現(xiàn)。>有關本板可靠性指標的實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

30、障（IV類）通常不做要求； 目標值：>措施：9.1.2 單板故障管理設計<說明單板設計對故障檢測、故障隔離、故障恢復等故障管理的要求。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在詳細設計中完成。本部分需要事先完成產品系統(tǒng)級FMEA分析，相關內容可引述系統(tǒng)級可靠性FMEA分析報告的描述。>1）主要故障模式（FMEA）和檢測措施分析<需要給出本單板不同故障嚴酷度級別的定義（各產品的嚴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，以及經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

31、提出的故障驗證需求。并給出減小發(fā)生故障可能性的方案。注意參考相關的器件失效分析案例。有關嚴酷度的概念和評估原則，參見可靠性系統(tǒng)工程培訓材料。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；對于較復雜的情況，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)的最終影響嚴酷度類別（改進前）故障檢測方法（建議增加

32、）檢測靈敏度（建議增加）補償措施（建議增加）嚴酷度類別（改進后）state_net0：1常高，斷路MPU對網板主備狀態(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，定時冗余讀取MNET板主備狀態(tài)定時檢測如發(fā)現(xiàn)某NET板狀態(tài)信號錯誤，告警III常低，短路MPU對網板主備狀態(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，定時冗余讀取MNET板主備狀態(tài)定時檢測如發(fā)現(xiàn)某NET板狀態(tài)信號錯誤，告警IIIPWR_COM0_RX+-常高、常低、短路、斷路與電源框、風扇框串口通信中斷與電源框、風扇框

33、串口通信中斷II協(xié)議保證檢測頻率，與風扇框通信中斷后，建議查詢各單板溫度，必要時可單板斷電2）硬件故障管理需求<根據板間信號級FMEA分析結論，確定單板原始告警信息，對硬件故障檢測、隔離、恢復提出需求。需要區(qū)分在線檢測、離線檢測（裝備檢測）、功能檢測和調試測試、自檢的需求和差異>3）軟件故障管理需求<根據板間信號級級FMEA分析結論，對相關軟件支持硬件故障檢測、隔離、恢復的功能提出需求。需要區(qū)分在線檢測、離線檢測（裝備檢測）、功能檢測和調試測試、自檢的需求和差異>4）測試驗證需求<根據板間信號級FMEA分析結論，對測試驗證提出需求。>9.2 可維護性設計&l

34、t;本節(jié)由硬件開發(fā)人員負責，技術支持工程師（TSS）提供指導和審核。說明單板在網上運行時的可維護性需求（考慮遠程維護、故障診斷、軟件加載等需求）。>1）MTTR（平均修復時間）估計值及依據<需要考慮在系統(tǒng)中，單板發(fā)生故障后，故障定位所花費的時間和更換損壞單板（或單元），以及程序重新加載所花費的平均時間。>2）單板自檢和上報功能方案<系統(tǒng)發(fā)生故障時，需要通過簡單的現(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計。 （上報信息包括單板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，部分單元或通道的狀態(tài)，也需

35、要結合業(yè)務需要考慮支持查詢和上報、或進行狀態(tài)指示等（以便業(yè)務調度）。注意與軟件的配合關系。本節(jié)還需要說明輸出給用戶的告警、維護信息類型。自檢和上報也是可測試性設計的一個重要內容，如果這部分已經在可測試性設計中加以考慮，本節(jié)注明參見即可。>3）單板及部件更換/現(xiàn)場調試可達性實現(xiàn)方案<要考慮在單板更換、維修時的方便性，包括結構上的方便性和電氣參數(shù)配置、調試、軟件配置方面的方便性，需要考慮提供遠程維護的硬件支撐。易損壞部件要容易更換（注意器件的布局）。注意單板內的撥碼開關和可調元件對現(xiàn)場維護的影響（系統(tǒng)中的單板更換后，盡量免調試或只需簡單調試，且調試方法和信息容易掌握和判斷）。>4

36、）防差錯設計和標識方法<目的是防止那些需要現(xiàn)場裝配和更換的部件中，構造相似的部件被錯誤裝配組合。一般至少應把不同插座設計成不同結構外形，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）。單板內的插座也應適當區(qū)分，并標注出顯著的標識信息。>5）維修操作中對設備本身及人身安全保障的設計<要考慮在單板更換、維修時，是否因靜電等因素損壞單板或系統(tǒng)中其他相連的部件；應盡量不影響運行中的整機的其他部件的工作狀態(tài)，例如支持熱插拔等；避免單板漏電導致人員觸電、機械尖銳棱角導致人員傷害等。>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成本和風險，并盡量支持應急替

37、代（例如保險絲等）>9.3 單板整體EMC、安規(guī)、防護和環(huán)境適應性設計9.3.1 單板整體EMC設計<本節(jié)由硬件開發(fā)人員負責，電源工程師和EMC工程師提供指導和審核。按照單板硬件接口電路EMC設計指導書的要求，同時參考公司或各部門發(fā)布的電源和各種接口電路的設計規(guī)范，給出電源和各種接口電路的EMC/ESD設計需求。本節(jié)主要是考慮本單板與整機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，以及保護地的分布關系。本節(jié)需要考慮電磁防護的要求，包括防雷擊>9.3.2 單板安規(guī)設計<本節(jié)由硬件開發(fā)人員負責，安規(guī)工程師提供指導和審核。主要針對包含高電壓或大電流的電路部件的單

38、板，給出單板的安規(guī)設計需求、單板與產品整機安規(guī)方案的配套方案。本節(jié)需要考慮與安規(guī)有關的防護設計>9.3.3 環(huán)境適應性設計<本節(jié)由硬件開發(fā)人員負責，環(huán)境工程師和防護工程師提供指導和審核。根據整機的應用條件和環(huán)境適應性規(guī)格，以及公司有關技術規(guī)范，確定該單板的環(huán)境適應性規(guī)格（潮濕、高低溫、鹽霧、灰塵等）和針對環(huán)境破壞因素的防護方面的要求，并且應明確實現(xiàn)這些要求的方案。如果單板內沒有特殊要求，或設計規(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計文檔的具體名稱）。>9.4 可測試性設計<本節(jié)由硬件開發(fā)人員負責，測試工程師及裝備工程師提供指導和審核。說

39、明單板在可測試性方面的總體方案，和要達到的要求或遵循的標準（參照有關可測試性設計規(guī)范）；確定特殊的可測性設計實現(xiàn)方案；可測性設計人員應提出單板可測性設計需求或規(guī)格，由硬件開發(fā)人員和可測性設計人員一起確定實現(xiàn)方案，并保持與其他設計配套。注意對硬件電路、邏輯、單板軟件的配套實現(xiàn)。本節(jié)需說明各單元對各類測試接口和測試通路、驗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)中已說明的內容，可以在本節(jié)說明“參見.”。如果單獨編寫了單板可測性概要設計文檔，可以以包文件方式引入到本文件中。>9.4.1 單板可測試性設計需求<列舉本單板相關的可測試性設計需求，可以以表格的形式給出。>

40、;9.4.2 單板主要可測試性實現(xiàn)方案<對可測試性需求中的主要設計需求給出方案說明。>9.5 電源設計<本節(jié)由硬件開發(fā)人員負責，電源工程師提供指導和審核。概述單板電源總體設計情況，列出該單板在電源設計方面需要特別考慮的方面：如備份、監(jiān)控、時序控制等；>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，則需要與系統(tǒng)工程師協(xié)調商議解決方案。>9.5.2 單板電源電壓、功率分配表<根據單板內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

41、供電需求（單板輸入額定電壓 V 1.8V2.5V3.3V VPEF2282424路6.3W3WSDRAM3pcs0.5WFLASH1pcs0.5WL643241pcs5W0.5WPHY2pcs0.5W其他10W總功率（W）6.3W5W15W總電流（A）3.5A2A4.55A單板輸入總功耗（W）根據單板的供電方案、各級轉換效率計算出單板的輸入功率；如示例中：單板的供電結構為：48V通過效率為85的二次模塊輸出3.3V，2.5V通過線性電源芯片由3.3V轉換而成，1.8V由3.3V通過效率為82的電源模塊轉換而成，則輸入功率為：Pin=(3.3V*2A+15W+6.3W/0.82) /0.85=3

42、4.4W9.5.3 單板供電設計<根據產品系統(tǒng)總體供電方案以及單板電壓、功率需求，畫出單板的供電結構框圖，并確定緩啟動、電源部分的EMC、電源上下電順序控制、電源可靠性、電源部分的安規(guī)、接地、防閂鎖等總體設計方案。對于重點單板，應有電源備份并提供備份設計方案。對供電結構中的功能單元進行相應的設計說明； 給出主要電源模塊和電源芯片的型號，結合單板結構、成本、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）以及廠家和替代信息、特殊應用要求等； 總體單板供電設計應分析電源的降額設計和散熱設計要求（結合熱設計工作）、板內電源電路對

43、外接電源沖擊的隔離、濾波能力、異常狀態(tài)的保護（限壓和限流）等。 若對單板電源有監(jiān)控要求，應有單板電源監(jiān)控方案設計；結合整機給出單板電源端口防護指標和設計電路類型；>9.6 熱設計及單板溫度監(jiān)控<由熱設計工程師確定該單板在熱問題方面是否需要重點關注（一般在概要設計階段確定，若概要階段沒有確定，需要熱設計工程師根據整機的散熱條件和單板布局和功耗狀況加以確定）。非重點關注單板本節(jié)由硬件開發(fā)人員負責，重點單板熱設計工程師協(xié)助完成。熱設計工程師目前歸屬整機工程部的結構設計部門>9.6.1 各單元功耗和熱參數(shù)分析<按照下表格式給出關鍵器件功耗、封裝信息和熱阻：>表7 關鍵器件

44、熱參數(shù)描述表關鍵器件名稱功耗封裝型式封裝尺寸結殼熱阻(JC)最大值典型值最小值9.6.2 單板熱設計<對于非重點關注單板：硬件開發(fā)人員在對硬件設計不會帶來較大困難的前提下，根據單板布局原則確定關鍵器件的布局要求；根據散熱器選型與應用設計指導或者對應的散熱器選型軟件（2003年初推出），初步確定關鍵器件是否需要散熱器增強散熱，散熱器對單板的空間和器件布局的要求；對于重點關注單板：熱設計工程師根據整機的散熱條件提出關鍵器件的布局要求，散熱空間要求；必要時提出針對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。>9.6.3 單板溫度監(jiān)控設計<對于需要考慮溫度監(jiān)

45、控的單板，確定溫度傳感器的選型、位置及監(jiān)控措施等>9.7 單板工藝設計<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 關鍵器件工藝性及PCB基材、尺寸設計<考慮關鍵器件的工藝特性（封裝、引腳材料、鍍層等），PCB基材選擇、表面處理方式；和相關部門協(xié)同考慮PCB物理尺寸等。>9.7.2 單板工藝路線設計<在確認PCB物理尺寸、基材、表面處理方式以及關鍵器件工藝特性等之后，設計該單板合適的工藝路線。>9.7.3 單板工藝互連可靠性設計<包括板級防護方案設計，PCB散熱設計方案，環(huán)境適應性，特殊條件下工藝可靠性設計要求等。>

46、;9.8 器件工程可靠性需求分析<本節(jié)由硬件開發(fā)人員和器件可靠應用工程師共同完成。可直接引用或注明參見器件工程可靠性需求分析報告。如果是注明參見，以下的內容可省略（可作為附件）。器件工程需求分析是指在單板總體設計階段，根據系列產品的歷史經驗及新產品的需求，分析單板的可靠性 、環(huán)境適應性、可加工性方面的需求，提出對器件選型的約束及應用的約束，保證單板的可靠性 、可生產性 、可服務性、環(huán)境適應性。>9.8.1 與器件相關的產品工程規(guī)格（可選）<包括使用環(huán)境描述，產品可靠性要求，生產/加工方式等，做為器件工程需求分析的基礎。>9.8.2 器件工程可靠性需求分析1）器件的質量可

47、靠性要求a）產品器件質量可靠性指導政策 <整個產品的器件選型應滿足的基本要求。>b）有特殊可靠性需求的器件<在選用到下面的元器件時，請注意參考相關指導書、器件資料的建議，有利于提高單板的可靠性。指導書中的內容較多，需要根據實際使用情況進行裁剪>表8 特殊質量要求器件列表器件類別或單元類別從可靠性角度考慮推薦優(yōu)選方案備注2）機械應力<避免器件由于受到機械應力而導致失效，對產品的設計、生產工具與操作，市場使用提出相應的約束條件。該部分內容涉及對產品加工的要求，需要生產部門來執(zhí)行，涉及對器件選用和應用的要求，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品加工的要求對器件選用和應用的要求原因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。該部分內容涉及對產品加工的要求，需要生產部門來執(zhí)行，涉及對器件選用和應用的要求，由硬件開發(fā)工程師來執(zhí)行。>4）電應力 <提出器件承受電應力的要求：通過設計保證器件工作在額定電應力范圍內；提出操作維