嵌入式硬件设计总结

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第一、电源确定
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0 ]  L; |9 V& W7 X电源对于嵌入式系统中的作用可以看做是空气对人体的作用，甚至更重要：人呼吸的空气中有氧气、二氧化碳和氮气等但是含量稳定，这就相当于电源系统中各种杂波，我们希望得到纯净和稳定符合要求的电源，但由于各种因素制约，只是我们的梦想。这个要关注两个方面：

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a、电压
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嵌入式系统需要各种量级的电源比如常见的5v、3.3v、1.8v等，为尽量减小电源的纹波，在嵌入式系统中使用LDO器件。如果采用DCDC不仅个头大，其纹波也是一个很头疼的问题。（LDO低压降器件）

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4 s6 S$ n/ E& b. |. L( E6 }& L2 kb、电流
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! t, T# I( l' @7 Z- X8 |嵌入式系统的正常运行不但需要稳定足够的电源，还要有足够的电流(其实就是功率达到要求)，因此在选择电源器件的时候需要考虑其负载，我设计时一般留有30%的余量。


如果是多层板，电源部分在layout的时候需电源分割，这时需要注意分割路径，尽量将一定量的电源放置在一起。如果是双面板，则走线宽度需要注意，在板子允许的情况下尽量加宽。合适的退耦电容尽量靠近电源管脚。


: E/ J0 U+ w& \+ |% ^) o+ c第二、 晶振确定
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% a4 }+ O2 [0 H, d. t% ^晶振相当于嵌入式系统的心脏，其稳定与否直接关系其运行状态和通讯性能。常见的振有无源晶振，有源晶振，首先要确定其振荡频率，其次要确定晶振类型。
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( W' ]$ Q+ o; m- c0 _1 D( @! Ca、无源晶振
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6 c# y* n+ _+ ]! }! Z! S其匹配电容和匹配电阻的选择，这部分一般依据参考手册。在单片机设计中，经常使用插件晶振配合瓷片电容。在ARM中，为了减少空间和便于布线，经常使用四角无源晶振配合贴片电容。虽然我们对于固定晶振的匹配电路比较熟悉，但是为了达到万无一失，还是要看参考手册确定电容大小，是否需要匹配电阻等细节。
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b、有源晶振


, s8 E; r5 q8 ?! w0 c具有更好的更准确的时钟信号，但是相比之下，比无缘晶振价格高，因此这也是在硬件电路设计中需要关注的成本。
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在做电路板设计时需要注意晶振走线尽量靠近芯片，关键信号远离时钟走线。在条件允许的情况下增加接地保护环。如果是多层板，也要讲关键信号远离晶振的走线。


3 C6 |- a! ~2 ?( \: T1 f5 ?第三、 预留测试IO口


* G' x/ S! p8 U在嵌入式调试阶段，在管脚资源丰富的情况下，我通常预留一个IO口连接led或者喇叭，为下一步软件的编写做铺垫。在嵌入式系统运行过程中适当控制该IO接口，从而判断系统是否正常运行。
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第四、外扩存储设备
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一 个嵌入式系统如果有电源、晶振和CPU，那么这就是我们熟悉的最小系统。如果该嵌入式系统需要运行大点的操作系统，那么不但需要CPU具有MMU，CPU 还需要外接SDRAM和NANDFLASH。如果该cpu具有SDRAM和NANDFLASH控制器，那么在硬件设计上不用过多的考虑地址线的使用。如果没有相关的控制器，那么需要注意地址线的使用。

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8 y  t) _: a% G2 t1 v: S1 b# A这部分在LAYOUT的时候是一个重点，究其原因就是要使相关信号线等长以确保信号的延时相等，时钟和DQS的差分信号线走线。在布线的时候各种布线技巧需要综合使用，例如与cpu对称分布，菊花链布线、T型布线，这都需要依据内存的个数多少来进行选择，一般来说个数越多，布线越复杂，但是知道其关键点，一切迎刃而解。
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1 H' t* P0 f- W: F5 _  z% ?1 J第五、功能接口
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* H7 E/ d& n) c, j6 W$ @7 m9 h一个嵌入式系统最重要的就是通过各种接口来控制外围模块，达到设计者预设的目的。常用的接口有串口(可用来连接蓝牙，wifi和3G等模块)，USB接口、 网络接口、JTAG接口、音视频接口、HDMI接口等等。由于这些接口与外部模块连接，做好电磁兼容设计是重要的一项工作。除此之外，在LAYOUT的时候注意差分线的使用。
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3 ?7 G8 J$ B: X# b& @( k6 ]* Q第六、屏幕


这个功能之所以单独列出来，是由于其可有可无。如果一个嵌入式系统只是作为一个连接器连接外围设备模块，通过相关接口连接到电脑主机或者直接挂在网络上，那么屏幕就不需要了。但是如果做出来的是一个消费类产品，与用户交互频繁，这就不得不唠叨几句。

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电容屏幕是嵌入式屏幕的首选，在电路设计中需要注意触屏连接线和显示屏连接线的布局。在走线的过程中尽量短的靠近主控cpu，同时注意配对信号走差分 线，RGB控制信号走等长。各种信号走线间距遵循3W规则，避免相互干扰。 在屏幕的设计中，一定要确保功率和防止干扰，以防屏幕闪屏和花屏现象的出现。
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电源+晶振+CPU，就是最小系统

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对整体框架的概念建立有用

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一个嵌入式系统最重要的就是通过各种接口来控制外围模块

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在做电路板设计时需要注意晶振走线尽量靠近芯片，关键信号远离时钟走线

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学习了，谢谢大神的分享

ad_gao

最小系统比较重要，所有的电路在这个基础上，再增加

earthzcl667

最小系统，比较用心的总结，谢谢

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晶体不能离板边太近

strang

学习了，感谢分享

yzw92

感谢楼主的分享

happydayfw

学习