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文檔簡介

1、一:成本節約現象一:這些拉高/拉低的電阻用多大的阻值關系不大,就選個整數5K 吧點評:市場上不存在 5K 的阻值,最接近的是 4.99K(精度 1%),其次是 5.1K(精度 5%),其成本分別比精度為 20%的 4.7K 高 4 倍和 2倍。20%精度的電阻阻值只有 1、1.5、2.2、 3.3、4.7、6.8 幾個類別(含 10 的整數倍);類似地,20%精度的電容也只有以上幾種值,如果選了其它的值就必須使用更高的精度,成本就翻了幾 倍,卻不能帶來任何好處。現象二:面板上的指示燈選什么顏色呢?我覺得藍色比較特別,就選它吧等顏色的不管大小(5MM 以下)封裝如何,都點評:其它紅綠已成熟了幾十

2、年,價格一般都在 5 毛錢以下,而藍色卻是近三四年才發明的東西,技術成熟度和供貨穩定度都較差,價格卻要貴四五倍。目前藍色指示燈只用在不能用其它顏色替代的場合,如顯示信號等。現象三:這點邏輯用 74XX 的門電路搭也行,但太土,還是用 CPLD吧,顯得高檔多了點評:74XX 的門電路只幾毛錢,而 CPLD 至少也得幾十塊,(GAL/PAL 雖然只幾塊錢,但公司不使用)。成本提高了 N 倍不說,還給生產、文檔等工作增添數倍的工作。的系統要求這么高,包括 MEM、CPU、FPGA 等所有現象四:的都要選最快的點評:在一個高速系統中并不是每一部分都工作在高速狀態,而器件速度每提高一個等級,價格差不多要

3、翻倍,另外還給信號完整性問題帶來極大的影響。現象五:這板子的 PCB 設計要求不高,就用細一點的線,自動布吧點評:自動布線必然要占用更大的 PCB 面積,同時產生比手動布線多好多倍的過孔,在批量很大的產品中,PCB 廠家降價所考慮的因外,就是線寬和過孔數量,它們分別影響到 PCB 的素除了商務成品率和鉆頭的消耗數量,節約了供應商的成本,也就給降價找到了理由。現象六:程序只要穩定就可以了,代碼長一點,效率低一點不是關鍵點評:CPU 的速度和器的空間都是用錢買來的,如果寫代碼時多花幾天時間提高一下程序效率,那么從降低 CPU 主頻和減少器容量所節約的成本絕對是劃算的。CPLD/FPGA 設計也類似

4、。二:低功耗設計現象一:這系統是 220V 供電,就不用在乎功耗問題了點評:低功耗設計并不僅僅是為了省電,的好處在于降低了電源模塊及散熱系統的成本、由于電流的減小也減少了電磁輻射和熱噪聲的干擾。隨著設備溫度的降低,器件則相應延長(半導體器件的工作溫度每提高 10 度,則縮短一半)現象二:這些總線信號都用電阻拉一下,感覺放心些點 評:信號需要上下拉的原因很多,但也不是個個都要拉。上下拉電阻拉一個單純的輸入信號,電流也就幾十微安以下,但拉一個被驅動了的信號,其電流將達毫安 級,現在的系統常常是地址數據各 32位,可能還有 244/245后的總線及其它信號,都上拉的話,幾瓦的功耗就耗在這些電阻上了(

5、不要用 8 毛錢一度電 的觀念來對待這幾瓦的功耗)。現象三:CPU 和 FPGA 的這些不用的 I/O 口怎么處理呢?先讓它空著吧,以后再說點評:不用的 I/O 口如果懸空的話,受外界的一點點干擾就可能成為反復振蕩的輸入信號了,而 MOS 器件的功耗基本取決于門電路的翻轉次數。如果把它上拉的話,每個引腳也會有微安級的電流,所以最好的辦法是設成輸出(當然外面不能接其它有驅動的信號)現象四:這款 FPGA這么多門用不完,可盡情發揮吧點評:FGPA 的功耗與被使用的觸發器數量及其翻轉次數成正比,所以同一型號的 FPGA 在不路不同時刻的功耗可能相差 100 倍。盡量減少高速翻轉的觸發器數量是降低 F

6、PGA 功耗的根本方法。現象五:這些小的功耗都很低,不用考慮點 評:對于不太復雜的功耗是很難確定的,它主要由引腳上的電流確定,一個 ABT16244,沒有負載的話耗電大概不到 1 毫安,但它的指標是每個腳可 驅動 60 毫安的負載(如匹配幾十歐姆的電阻),即滿負荷的功耗最大可達 60*16=960mA,當然只是電源電流這么大,熱量都落到負載身上了。器有這么多控制信號,我這塊板子只需要用 OE 和 WE現象六:信號就可以了,片選就接地吧,這樣讀操作時數據出來得快多了。器的功耗在片選有效時(不論 OE 和 WE 如何)將點評:大部分比片選無效時大 100 倍以上,所以應盡可能使用 CS 來控制,并

7、且在滿足其它要求的情況下盡可能縮短片選脈沖的寬度。現象七:這些信號怎么都有過沖啊?只要匹配得好,就可消除了點 評:除了少數特定信號外(如 100BASE-T、CML),都是有過沖的,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 的輸 出阻抗不到 50 歐姆,有的甚至 20 歐姆,如果也用這么大的匹配電阻的話,那電流就非常大了,功耗是無法接受的,另外信號幅度也將小得不能用,再說一般信號 在輸出和輸出低電平時的輸出阻抗并不相同,也沒辦法做到完全匹配。所以對 TTL、LVDS、422 等信號的匹配只要做到過沖可以接受即可。現象八:降低功耗都是硬件的事,與沒關系點 評:硬件

8、只是搭個舞臺,唱戲的卻是,總線上幾乎每一個芯片的、每一個信號的翻轉差不多都由控制的,如果能減少外存的次數(多使用寄存 器變量、多使用CACHE 等)、及時響應中斷(中斷往往是低電平有效并帶有上拉電阻)及其它爭對具體單板的特定措施都將對降低功耗作出很大的獻。三:系統效率現象一:這主頻 100M 的 CPU 只能處理 70%,換 200M 主頻的就沒事了點評:系統的處理能力牽涉到多種多樣的,在通信業務中其瓶頸器上,CPU 再快,外部一般都在快不起來也是徒勞。現象二:CPU 用大一點的 CACHE,就應該快了點 評:CACHE 的增大,并不一定就導致系統性能的提高,在某些情況下關閉 CACHE 反而

9、比使用 CACHE 還快。原因是搬到 CACHE中的數據必須得到多次 重復使用才會提高系統效率。所以在通信系統中一般只打開指令 CACHE,數據 CACHE 即使打開也只局限在部空間,如堆棧部分。同時也要求程序設計 要兼顧 CACHE 的分容量及塊大小,這涉及到關鍵代碼循環體的長度及跳轉范圍,如果一個循環剛好比 CACHE 大那么一點點,又在反復循環的話,那就慘了。現象三:這么多任務到底是用中斷還是用查詢呢?還是中斷快些吧點 評:中斷的實時性強,但不一定快。如果中斷任務特別多的話,這個沒退出來,后面又接踵而至,一會兒系統就將了。如果任務數量多但很頻繁的話,CPU 的 很大精力都用在進出中斷的開

10、銷上,系統效率極為低下,如果改用查詢方式反而可極大提高效率,但查詢有時不能滿足實時性要求,所以最好的辦法是在中斷中查 詢,即進一次中斷就把積累的所有任務都處理完再退出。現象四:器接口的時序都是廠家默認的配置,不用修改的點評:BSP 對器接口設置的默認值都是按最保守的參數設置的,在實際應用中應結合總線工作頻率和等待周期等參數進行合理調配。有時把頻率降低反而可提高效率,如 RAM 的 存取周期是 70ns,總線頻率為 40M 時,設 3 個周期的存取時間,即 75ns 即可;若總線頻率為 50M 時,必須設為 4 個周期,實際存取時間卻放慢到了 80ns。現象五:一個 CPU 處理不過來,就用兩個

11、分布處理,處理能力可提高一倍點評:對于搬磚頭來說,兩個人應該比一個人的效率高一倍;對于作畫來說,多一個人只能幫倒忙。使用幾個 CPU 需對業務有較多的了解后才能確定,盡量減少兩個 CPU 間協調的代價,使 1+1 盡可能接近 2,千萬別小于 1。現象六:這個 CPU 帶有 DMA 模塊,用它來搬數據肯定快點 評:真正的 DMA 是由硬件搶占總線后同時啟動兩端設備,在一個周期內這邊讀,那邊些。但很多嵌入 CPU 內的 DMA 只是模擬而已,啟動每一次 DMA 之前要做 不少準備工作(設起始地址和長度等),在傳輸時往往是先讀到內暫存,然后再寫出去,即搬一次數據需兩個時鐘周期,比來搬要快一些(不需要

12、取指令, 沒有循環跳轉等額外工作),但如果一次只搬幾個字節,還要做一堆準備工作,一般還涉及函數調用,效率并不高。所以這種 DMA 只對大數據塊才適用。四:信號完整性現象一:這些信號都經過仿真了,絕對沒問題點 評:仿真模型不可能與實物一模一樣,連不同批次加工的實物都有差別,就更別說模型了。再說實際情況千差萬別,仿真也不可能窮舉所有可能,尤其是串擾。曾經 有一教訓是某單板只有特定長度的包極易丟包,最后的原因是長度域的值是 0 xFF,當這個數據出現在總線上時,干擾了相鄰的 WE 信號,導致寫不進 RAM。其它數據也會對 WE 產生干擾,但干擾在可接受的范圍內,當 8位總線同時由 0 邊 1 時,附

13、近的信號就招架不住了。結論是仿真結果參考,還應留有足夠的余 量。現象二:100M 的數據總線應該算高頻信號,至于這個時鐘信號頻率才 8K,問題不大點評:數據總線的值一般是由控制信號或時鐘 信號的某個邊沿來采樣的,只要爭對這個邊沿保持足夠的建立時間和保持時間即可,此范圍之外有干擾也罷過沖也罷都不會有多大影響(當然過沖最好不要超過所能承受的最大電壓值),但時鐘信號不管頻率多低(其實頻譜范圍是很寬的),它的邊沿才是關鍵的,必須保證其單調性,并且跳變時間需在一定范圍內。現象三:既然是數字信號,邊沿當然是越陡越好點評:邊沿越陡,其頻譜范圍就越寬,高頻部分的能量就越大;頻率越高的信號就越容易輻射(如微波電

14、臺可做成,而長波電臺很多國家都做不出來),也就越容易干擾別的信號,而自身在導線上的傳輸質量卻變得越差,因此能用低速的盡量使用低速,。現象四:為保證干凈的電源,去偶電容是多多益善點評:總的來說去偶電容越多電源當然會更平穩,但太多了也有不利:浪費成本、布線、上電沖擊電流太大等。去偶電容的設計關鍵是要選對容量并且放對地方,一般的手冊都有爭對去偶電容的設計參考,最好按手冊去做。現象五:信號匹配真麻煩,如何才能匹配好呢?點 評:總的原則是當信號在導線上的傳輸時間超過其跳變時間時,信號的反射問題才顯得重要。信號產生反射的原因是線路阻抗的不均勻造成的,匹配的目的就是為了 使驅動端、負載端及傳輸線的阻抗變得接

15、近,但能否匹配得好,與信號線在 PCB 上的拓撲結構也有很大關系,傳輸線上的一條分支、一個過孔、一個拐角、一個接 插件、不同位置與地線距離的改變等都將使阻抗產生變化,而且這些將使反射波形變得異常復雜,很難匹配,因此高速信號僅使用點到點的方式,盡可能地減少 過孔、拐角等問題。五:可靠性設計現象一:這塊單板已小批量生產了,經過長時間測試沒發現任何問題點評:硬件設計和應 用必須符合相關規范,尤其是手冊中提到的所有參數(耐壓、I/O 電平范圍、電流、時序、溫度 PCB 布線、電源質量等),不能光靠試驗來驗證。公司有不 少產品都有過慘痛的教訓,產品賣了一兩年,IC 廠家換了個生產線,咱們的板子就不轉了,原因就是人家的參數發生了點變化,但并沒有超出手冊的范圍。如 果你以手冊為準,那他怎么變化都不怕,如果參數變得超出手冊范圍了還可找他索賠(假如這時你的板子還能轉,那你的可靠性就更牛了)。現象二:這部分電路只要要求這樣設計就不會有問題點評:硬件上很多電氣特性直接受控制,但是經常發生意外的,程序跑飛了之后無法預料會操作。設計者應確保不論做什么

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