硬件詳細設(shè)計報告模版

1、硬件詳細設(shè)計報告模版互聯(lián)天下INTERNETWORLD（公司標(biāo)識，位于文檔首頁的左上角）XXXX設(shè)計報告（題目，宋體小一，居中）XXXXVX.X.XXXX項目名稱文檔編號版本號作者版權(quán)所有（版權(quán)聲明，宋體五號）大連互聯(lián)天下科技發(fā)展有限公司本資料及其包含的所有內(nèi)容為大連互聯(lián)天下科技發(fā)展有限公司（大連互聯(lián)天下）所有，受中國法律及適用之國際公約中有關(guān)著作權(quán)法律的保護。未經(jīng)大連互聯(lián)天下書面授權(quán)，任何人不得以任何形式復(fù)制、傳播、散布、改動或以其它方式使用本資料的部分或全部內(nèi)容，違者將被依法追究責(zé)任。文檔更新記錄日期作者版本備注YYYY-MM-DDXXXV0.1,0創(chuàng)建YYYY-MM-DDYYYV0.1,

2、1修改XXX內(nèi)容YYYY-MM-DDZZZV1.0.0評審?fù)ㄟ^，歸檔目錄1 引言（使用本文檔中的一級標(biāo)題：格式不可手動修改）7.1.1 版本處理（使用本文檔中的二級標(biāo)題,格式不可手動修改）.71.2 編寫目的71.3 預(yù)期的讀者和閱讀建議71.4 術(shù)語、字義和縮略語71.5 相關(guān)參考資料82基本描述92.1 設(shè)計的基本要求92.2 單板運行環(huán)境描述92.3單而-作條件限制92.4B板-二要件臺匕指標(biāo)93模塊的功能描述.103.1 結(jié)1032ga103.1.1 電源模塊（使用本文檔中的二級標(biāo)題）103.1.2 功能塊描述103.3單板重用模塊說明114接口設(shè)計1211.1 板接口圖124.1.1

3、 外部接口設(shè)計124.1.2 內(nèi)部接口設(shè)計134.2板間接口（可詵）135實施145.1 系統(tǒng)電源方案145.1.1 各模塊供電及功拜計算145.1.2 單板電，源電，壓、_功率分配表145.1.3 夕卜部由源供由方案155.1.4 電源備份方案_（可選）165.1.5 電源測試點175.2 控芯片模塊175.2.1 單板主要邏輯需求175.2.2 中控芯片介紹175.2.3 豐控芯片與其他單元的接口175.3 大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷K（可詵）185.3.1 單板大視模邏輯需求185.3.2 可編程邏輯器件介紹185.3.3 大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷c其他單元的5.3.4 口.185.例&

4、B195.5核心器件列表2056®gB復(fù)BB206PCB設(shè)計方案216.1 設(shè)計結(jié)構(gòu)/布局/T藝216.2 疊層設(shè)計/板厚/阻抗要求216.3線寬/線距/過升的要求3.31人/216.4專/_-+-尸心片f人"111約只及要求216.5電源電路LAYOUT要求226.6若分線列表及LAYOUT要求226.7PCB設(shè)計規(guī)則226.8PCB設(shè)計對軟件的需求226.9物理實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)分析(可詵)226.10單板結(jié)構(gòu)設(shè);卜（口詵)226.11產(chǎn)品.靠件保優(yōu)237驗證2A8冗余設(shè)計241 引言（使用本文檔中的一級標(biāo)題，格式不可手動修改）1.1 版本處理（使用本文檔中的二級標(biāo)題，格式不

5、可手動修改）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)計更改和指出這些改變在本文檔中的章節(jié)位置。說明本文檔當(dāng)前版本對應(yīng)的單板的正式名稱及版O1.2 編寫目的簡要說明單板的項目背景，并說明編寫此文檔的目的。每段首行縮進兩字，字體為宋體，字號為五號。使用本模版時，請刪除模版中的紅色字體內(nèi)容，添加需要添加的內(nèi)容。1.3 預(yù)期的讀者和閱讀建議驅(qū)動開發(fā)人員：建議全部閱讀；硬件設(shè)計人員：全部閱讀。1.4 術(shù)語、定義和縮略語請將文檔中使用的術(shù)語、定義和縮略語在此處做介縮寫術(shù)英文全稱中文含義語1.5 相關(guān)參考資料請在表格中羅列本文檔所引用的有關(guān)參考文獻名稱、標(biāo)題等基本信息。No名稱Title文件號碼D

6、oc.No備注123452 基本描述2.1 設(shè)計的基本要求說明詳細設(shè)計的任務(wù)及詳細設(shè)計所要達到的目標(biāo)，概要描述，包括主要的業(yè)務(wù)需求、輸入、輸出、主要功能、性能等，尤其需要描述系統(tǒng)性能需求。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)境描述對本系統(tǒng)所依賴于運行的工作環(huán)境進行描述，必要時要插入示意圖來做說明圖2.1模塊的運行環(huán)境示意圖2.3 單板工作條件限制對模塊的散熱措施、模塊工作的溫濕度條件進行說明。2.4 單板主要性能指標(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3 模塊的功能描述從系統(tǒng)的角度闡述單板的邏輯實現(xiàn)，提供單板的邏輯框圖，劃分模

7、塊，對其中的各模塊的功能進行簡要說明。3.1 結(jié)構(gòu)描述在這里先劃分模塊，闡述模塊之間的關(guān)系，再按模塊分章節(jié)，在模塊章節(jié)中分別描述各模塊的功能。此章節(jié)需繪制一幅單板的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖，包含各個模塊的劃分及連接關(guān)系、外部接口等信息。圖3.1單板總體框圖3.2 模塊描述3.2.1 電源模塊（使用本文檔中的三級標(biāo)題）按照3.1章節(jié)中的模塊劃分，分章節(jié)來描述各個模塊的功能。3.2.2 功能塊描述按照各個功能塊的劃分對每個功能塊進行簡單描述。在實施章節(jié)會對各個功能塊進行詳細說明。XX模塊YY模塊ZZ模塊3.3 單板重用模塊說明本節(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

8、單板中的部分單元是否可能設(shè)計成標(biāo)準(zhǔn)化的共享模塊，供將來的單板借用。重用模塊有如下模塊：XX模塊YY模塊ZZ模塊4 接口設(shè)計4.1 單板接口圖此處需繪制一張單板的外部接口及內(nèi)部接口示意圖，并分章節(jié)描述各個外部接口及內(nèi)部接口的功能。詳細說明該單板的所有接口的設(shè)計要求，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、頻率特性和負載特性等；對數(shù)字接口，應(yīng)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(yīng)說明電壓特性、噪聲容限要求、額定功率等等?？稍谕獠拷涌谂c內(nèi)部接口兩章中對各項要求做說明。圖4.1單板接口示意圖4

9、.1.1 外部接口設(shè)計詳細說明單板的面板上所有與用戶有關(guān)的接口，包括電源接口、面板指示燈、光口、以太網(wǎng)口、復(fù)位接口、外部信號采集接口、串口等。詳細說明單板上所有調(diào)試用接口，包括調(diào)試專用指第12頁共26頁示燈、跳線、撥碼開關(guān)、電源保險絲、調(diào)試串口、硬件測試點等。詳細說明單板上外部接口的封裝形式。必要時需附上接口的實物圖來加以說明。412內(nèi)部接口設(shè)計此章節(jié)需詳細描述單板內(nèi)部各個模塊間的接口形式，若是標(biāo)準(zhǔn)接口，只需給出必要的說明即可；若接口復(fù)雜，則需插入相應(yīng)的圖表或時序圖來加以描述。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)，需要在此節(jié)加以說明。本節(jié)只需要說明各單元間的

10、重點接口。4.2 板間接口（可選）以表格形式列出單板與母板插座信號的位置和定義，并詳細說明單板對其他單板接口，包括每一個/組信號與哪塊單板相連，輸入/輸出關(guān)系。以波形圖的形式說明每組接口的時序，如果接口是標(biāo)準(zhǔn)接口（或其子集），如PCI,只需給出必要的說明。如果接口種類多，需要插入圖表加以說明。5 實施對硬件設(shè)計方案進行簡單概括，然后按模塊分以下章節(jié)進行詳細介紹。5.1 系統(tǒng)電源方案概述單板電源總體設(shè)計情況，包括系統(tǒng)電源的供給等；列出該單板在電源設(shè)計方面需要特別考慮的方面：如備份、監(jiān)控、時序控制等。5.1.1 各模塊供電及功耗計算按照單板的各個模塊進行功耗估算，給出單板總功耗的估算值。如果估算的

11、功耗大于系統(tǒng)分配給本板的電源功率，則需要協(xié)調(diào)商議解決方案。5.1.2 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5.1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（單板輸入額定電壓=V）1.8V2.5V3.3V5VVSTM32SIM900VS1003B其他總功率（W）總電流（A）單板輸入總功耗（W）根據(jù)單板的供電方案、各級轉(zhuǎn)換效率計算出單板的輸入功率。5.1.3 外部電源供電方案根據(jù)產(chǎn)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(jié)構(gòu)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)

12、、接地、等總體設(shè)計方案。對供電結(jié)構(gòu)中的功能單元進行相應(yīng)的設(shè)計說明；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)、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(biāo)）以及廠家和替代信息、特殊應(yīng)用要求等；總體單板供電設(shè)計應(yīng)分析電源的降額設(shè)計和散熱設(shè)計要求、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（限壓和限流）等。若對單板電源有監(jiān)控要求，應(yīng)有單板電源監(jiān)控方案設(shè)計；結(jié)合整機給出單板電源端口防護指標(biāo)和設(shè)計電路類型。圖5.1單板的供電結(jié)構(gòu)框圖5.4電源備份方案（可選）若要求當(dāng)系統(tǒng)外部電源掉電時具有電池供電能力，則需加入

13、此章節(jié)?？紤]到電源備份系統(tǒng)的工作時間要求，選取合適的電池容量，對電池的充放電鏈路給出詳細的設(shè)計說明。此處需加入示意圖來說明電源備份方案。圖5.2系統(tǒng)電源備份方案515電源測試點對單板上留出的電源電壓測試點做出說明。5.2 主控芯片模塊5.2.1 單板主要邏輯需求闡述系統(tǒng)對邏輯提出的各項性能需求，包括：容量、I/O數(shù)、處理能力等，逐一列出邏輯需實現(xiàn)的各種接口需求，并對每條需求進行可實現(xiàn)性分析。5.2.2 主控芯片介紹根據(jù)需求分析，詳細說明本模塊的實現(xiàn)方法，包括使用的芯片、主要電路分析和解釋。由于本模塊使用了可編程器件，此處應(yīng)提供可編程器件的外部管腳圖（含說明）、內(nèi)部邏輯框圖（含說明）。對本模塊的

14、各種配置情況及所需的外圍電路做詳細介紹。5.2.3 主控芯片與其他單元的接口對主控芯片需要實現(xiàn)的功能、接口和應(yīng)用進行總體描述。接口1接口2接口35.3 大規(guī)模可編程邏輯器件模塊(可選)5.3.1 單板大規(guī)模邏輯需求包含較復(fù)雜的業(yè)務(wù)數(shù)據(jù)處理功能的邏輯，稱為大規(guī)模(可編程)邏輯，包含的器件主要有CPLD、FPGA等。本章主要是考慮怎樣保證大規(guī)模邏輯與單板硬件設(shè)計配套，不需要分析大規(guī)模邏輯內(nèi)部的實現(xiàn)技術(shù)。如果不牽涉大規(guī)模邏輯設(shè)計，本章可省略。若大規(guī)模邏輯器件應(yīng)用較復(fù)雜，則需要單獨的設(shè)計文檔。5.3.2 可編程邏輯器件介紹對大規(guī)模邏輯芯片需要實現(xiàn)的功能和應(yīng)用進行總體描述。在上節(jié)的基礎(chǔ)上，羅列芯片的所有

15、性能指標(biāo)。對關(guān)鍵性能指標(biāo)，以及可能引起歧義的指標(biāo)，給出詳細描述。5.3.3 大規(guī)?？删幊踢壿嬈骷c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(CPLD)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(CPLD)的時鐘要求：FPGA(CPLD)有哪些輸入時鐘，這些時鐘應(yīng)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(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)主要是需要證實相關(guān)模塊的方案是配套的，并且經(jīng)過理論和實驗的驗證是可行的、能夠達到系統(tǒng)功

16、能和性能要求。接口1接口2接口35.4 模塊四考慮單板關(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、性能、質(zhì)量、成本、商務(wù)條件、技術(shù)可行性、供貨風(fēng)險和應(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的匹配，并進行可裝配性分析，與單板工藝設(shè)計配套考慮）。新增器件需要做出特別說明。詳細說明本模塊的實現(xiàn)方法，包括使用的芯片、主要電路分析和解釋。5.5核心器件列表本次設(shè)計中所用的核心器件總結(jié)如表5.1所示:5.6 配置恢復(fù)操作描述單板的配置方式，包含上電后對單板的各項配置等。還需簡單描述單板出現(xiàn)異常時有何種處理方式6 PCB設(shè)計方案6.1 設(shè)計結(jié)構(gòu)/布局/工藝考慮

17、關(guān)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(guān)部門協(xié)同考慮PCB物理尺寸等。在確認PCB物理尺寸、基材、表面處理方式以及關(guān)鍵器件工藝特性等之后，設(shè)計該單板合適的工藝路線。6.2 疊層設(shè)計/板厚/阻抗要求此節(jié)需給出PCB的疊層設(shè)計方案，繪制PCB的疊層示意圖，給出板厚、阻抗要求等信息。圖6.1PCB疊層示意圖6.3 線寬/線距/過孔的要求對各層的布線線寬、線距分別介紹，何種信號線使用何種過孔給出詳細說明。對差分線等的線寬線距做出說明。差分線分列表說明。6.4 專用芯片約束及要求此章節(jié)分模塊講述一些對LAYOUT有特殊要求的器件，例如器件的禁布區(qū)，禁止走線區(qū)，對

18、地層、電源的要求等。6.5 電源電路LAYOUT要求此處需著重分析電源電路的電流及每條電源線的布線最小線寬，繪制相應(yīng)的表格。電流值大小與線寬的對應(yīng)關(guān)系遵照相應(yīng)的PCB設(shè)計規(guī)范執(zhí)行。6.6 差分線列表及LAYOUT要求對差分線等的線寬線距做出說明。差分線分列表說明。6.7 PCB設(shè)計規(guī)則遵照相應(yīng)的印制電路板（PCB）設(shè)計規(guī)范進行6.8 PCB設(shè)計對軟件的需求本節(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。6.9 物理實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)分析（可選）綜合考慮單板硬件方案，分析物理實現(xiàn)的要點、難點，對所需要的關(guān)鍵技術(shù)進行分析，提出解決方案。如果本板內(nèi)沒有高速、高密度器件和電路，本節(jié)可以不寫。6.10 單板結(jié)構(gòu)設(shè)計（可選）若單板設(shè)計中包含結(jié)構(gòu)設(shè)計，需加入此章節(jié)。此處需PCB設(shè)計人員與結(jié)構(gòu)設(shè)計人員遵照項目負責(zé)人的指示共同完成。此節(jié)應(yīng)包含的內(nèi)容有：1）指示燈和面板開關(guān)的分布、緊固件設(shè)計要求；2）線纜、結(jié)構(gòu)件、接插件、散熱器、屏蔽盒等部件的結(jié)構(gòu)匹配方式，及承載電流、頻率、熱插撥設(shè)計，可裝配性分析等；3）單板的散熱情況分析，將散熱方案寫入此章節(jié)。6.11 產(chǎn)品可靠性保證根據(jù)系列產(chǎn)品的歷史經(jīng)驗及新產(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及應(yīng)用的約束，保證單板的可靠性、可生產(chǎn)性、可服務(wù)性、環(huán)境適應(yīng)性。此處的分析應(yīng)包含系統(tǒng)在