1.1 目的

　　原理圖設(shè)計是產(chǎn)品設(shè)計的理論基礎(chǔ)，設(shè)計一份規(guī)范的原理圖對設(shè)計PCB、跟機、做客戶資料具有指導(dǎo)性意義，是做好一款產(chǎn)品的基礎(chǔ)。原理圖設(shè)計基本要求: 規(guī)范、清晰、準(zhǔn)確、易讀。

　　因此制定此《規(guī)范》的目的和出發(fā)點是為了培養(yǎng)硬件開發(fā)人員嚴(yán)謹(jǐn)、務(wù)實的工作作風(fēng)和嚴(yán)肅、認(rèn)真的工作態(tài)度，增強硬件開發(fā)人員的責(zé)任感和使命感，提高工作效率和開發(fā)成功率，保證產(chǎn)品質(zhì)量。

1.2 基本原則

1.2.1 確定需求：詳細理解設(shè)計需求，從需求中整理出電路功能模塊和性能指標(biāo)要求等

1.2.2 確定核心CPU：根據(jù)功能和性能需求制定總體設(shè)計方案，對CPU進行選型，CPU選型有以下幾點要求：

• 性價比高

• 容易開發(fā)：硬件調(diào)試工具種類多，參考設(shè)計多，軟件資源豐富，成功案例多

• 可擴展性好

1.2.3 參考成功案例：　　

　　針對已經(jīng)選定的CPU芯片，選擇一個與我們需求比較接近的成功參考設(shè)計，一般CPU生產(chǎn)商或他們的合作方都會對每款CPU芯片做若干開發(fā)板進行驗證，廠家公開給用戶的參考設(shè)計圖雖說不是產(chǎn)品級的東西，也應(yīng)該是經(jīng)過嚴(yán)格驗證的，否則也會影響到他們的芯片推廣應(yīng)用，縱然參考他們設(shè)計的外圍電路有可推敲的地方，CPU本身的管腳連接使用方法也絕對是值得我們信賴的，當(dāng)然如果萬一出現(xiàn)多個參考設(shè)計某些管腳連接方式不同，可以細讀CPU芯片手冊和勘誤表，或者找廠商確認(rèn)。

　　另外在設(shè)計之前，最好我們能外借或者購買一塊選定的參考板進行軟件驗證，如果沒問題那么硬件參考設(shè)計也是可以信賴的，但要注意一點，現(xiàn)在很多CPU都有若干種啟動模式，我們要選一種最適合的啟動模式，或者做成兼容設(shè)計。

官網(wǎng)資料：http://www.nordicsemi.com/eng/Products/Bluetooth-Smart-Bluetooth-low-energy/nRF51822/

官方論壇：https://devzone.nordicsemi.com/questions/

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1.2.4 對外圍器件選型：

　　根據(jù)需求對外設(shè)功能模塊進行元器件選型，元器件選型應(yīng)該遵守以下原則：

• 普遍性原則：所選的元器件要被廣泛使用驗證過的盡量少使用冷偏芯片，減少風(fēng)險；

• 高性價比原則：在功能、性能、使用率都相近的情況下，盡量選擇價格比較好的元器件，減少成本；

• 采購方便原則：盡量選擇容易買到，供貨周期短的元器件；

• 持續(xù)發(fā)展原則：盡量選擇在可預(yù)見的時間內(nèi)不會停產(chǎn)的元器件；

• 可替代原則：盡量選擇pin to pin兼容種類比較多的元器件；

• 向上兼容原則：盡量選擇以前老產(chǎn)品用過的元器件；

• 資源節(jié)約原則：盡量用上元器件的全部功能和管腳。

1.2.5 設(shè)計外圍電路

　　對選定的CPU參考設(shè)計原理圖外圍電路進行修改，修改時對于每個功能模塊都要找至少3個相同外圍芯片的成功參考設(shè)計，如果找到的參考設(shè)計連接方法都是完全一樣的，那么基本可以放心參照設(shè)計，但即使只有一個參考設(shè)計與其他的不一樣，也不能簡單地少數(shù)服從多數(shù)，而是要細讀芯片數(shù)據(jù)手冊，深入理解那些管腳含義，多方討論，聯(lián)系芯片廠技術(shù)支持，最終確定科學(xué)、正確的連接方式，如果仍有疑義，可以做兼容設(shè)計。這是整個原理圖設(shè)計過程中最關(guān)鍵的部分，我們必須做到以下幾點：

• 對于每個功能模塊要盡量找到更多的成功參考設(shè)計，越難的應(yīng)該越多，成功參考設(shè)計是“前人”的經(jīng)驗和財富，我們理當(dāng)借鑒吸收，站在“前人”的肩膀上，也就提高了自己的起點；

• 要多向權(quán)威請教、學(xué)習(xí)，但不能迷信權(quán)威，因為人人都有認(rèn)知誤差，很難保證對哪怕是最了解的事物總能做出最科學(xué)的理解和判斷，開發(fā)人員一定要在廣泛調(diào)查、學(xué)習(xí)和討論的基礎(chǔ)上做出最科學(xué)正確的決定；

• 如果是參考已有的老產(chǎn)品設(shè)計，設(shè)計中要留意老產(chǎn)品有哪些遺留問題，這些遺留問題與硬件哪些功能模塊相關(guān)，在設(shè)計這些相關(guān)模塊時要更加注意推敲，不能機械照抄原來設(shè)計。

1.2.6 設(shè)計時遵循的基本原則

　　硬件原理圖設(shè)計還應(yīng)該遵守一些基本原則，這些基本原則要貫徹到整個設(shè)計過程，雖然成功的參考設(shè)計中也體現(xiàn)了這些原則，但因為我們可能是“拼”出來的原理圖，所以我們還是要隨時根據(jù)這些原則來設(shè)計審查我們的原理圖，這些原則包括：

• 數(shù)字電源和模擬電源分割；

• 數(shù)字地和模擬地分割，單點接地，數(shù)字地可以直接接機殼地（大地），機殼必須接大地；

• 各功能塊布局要合理, 整份原理圖需布局均衡. 避免有些地方很擠,而有些地方又很松, 同PCB 設(shè)計同等道理；

• 可調(diào)元件(如電位器), 切換開關(guān)等對應(yīng)的功能需標(biāo)識清楚；

• 重要的控制或信號線需標(biāo)明流向及用文字標(biāo)明功能；

• 元件參數(shù)/數(shù)值務(wù)求準(zhǔn)確標(biāo)識. 特別留意功率電阻一定需標(biāo)明功率值, 高耐壓的濾波電容需標(biāo)明耐壓值；

• 保證系統(tǒng)各模塊資源不能沖突，例如：同一I2C總線上的設(shè)備地址不能相同，等等；

• 閱讀系統(tǒng)中所有芯片的手冊（一般是設(shè)計參考手冊），看它們的未用輸入管腳是否需要做外部處理，如果需要一定要做相應(yīng)處理，否則可能引起芯片內(nèi)部振蕩，導(dǎo)致芯片不能正常工作；

• 在不增加硬件設(shè)計難度的情況下盡量保證軟件開發(fā)方便，或者以小的硬件設(shè)計難度來換取更多方便、可靠、高效的軟件設(shè)計，這點需要硬件設(shè)計人員懂得底層軟件開發(fā)調(diào)試，要求較高；

• 功耗問題；

• 產(chǎn)品散熱問題，可以在功耗和發(fā)熱較大的芯片增加散熱片或風(fēng)扇，產(chǎn)品機箱也要考慮這個問題，不能把機箱做成保溫盒，電路板對“溫室”是感冒的；還要考慮產(chǎn)品的安放位置，最好是放在空間比較大，空氣流動暢通的位置，有利于熱量散發(fā)出去。

1.2.7 原理圖審核

　　硬件原理圖設(shè)計完成之后，設(shè)計人員應(yīng)該按照以上步驟和要求首先進行自審，自審后要達到有95%以上把握和信心，然后再提交他人審核，其他審核人員同樣按照以上要求對原理圖進行嚴(yán)格審查，如發(fā)現(xiàn)問題要及時進行討論分析，分析解決過程同樣遵循以上原則、步驟。

1.2.8 設(shè)計基本要求

　　只要開發(fā)和審核人員都能夠嚴(yán)格按以上要求進行電路設(shè)計和審查，我們就有理由相信，所有硬件開發(fā)人員設(shè)計出的電路板一版成功率都會很高的，所以提出以下幾點：

• 設(shè)計人員自身應(yīng)該保證原理圖的正確性和可靠性，要做到設(shè)計即是審核，嚴(yán)格自審，不要把希望寄托在審核人員身上，設(shè)計出現(xiàn)的任何問題應(yīng)由設(shè)計人員自己承擔(dān)，其他審核人員不負連帶責(zé)任；

• 其他審核人員雖然不承擔(dān)連帶責(zé)任，也應(yīng)該按照以上要求進行嚴(yán)格審查，一旦設(shè)計出現(xiàn)問題，同樣反映了審核人員的水平、作風(fēng)和態(tài)度；

• 普通原理圖設(shè)計，包括老產(chǎn)品升級修改，原則上要求原理圖一版成功，最多兩版封板，超過兩版將進行績效處罰；

• 對于功能復(fù)雜，疑點較多的全新設(shè)計，原則上要求原理圖兩版內(nèi)成功，最多三版封板，超過三版要進行績效處罰；

• 原理圖封板標(biāo)準(zhǔn)為：電路板沒有任何原理性飛線和其他處理點；

• 每張原理圖都需有公司的標(biāo)準(zhǔn)圖框,并標(biāo)明對應(yīng)圖紙的功能,文件名,制圖人名/確認(rèn)人名, 日期, 版本號；

• 對于重點設(shè)計的相關(guān)模擬電路產(chǎn)品，沒有主用芯片、外圍芯片以及芯片與芯片之間的連接方面的問題。所以，元器件的選項尤為重要，對于硬件設(shè)計的一些基本原則一定要注意。