1.1 目的

　　原理圖設計是產品設計的理論基礎，設計一份規(guī)范的原理圖對設計PCB、跟機、做客戶資料具有指導性意義，是做好一款產品的基礎。原理圖設計基本要求: 規(guī)范、清晰、準確、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)人員嚴謹、務實的工作作風和嚴肅、認真的工作態(tài)度，增強硬件開發(fā)人員的責任感和使命感，提高工作效率和開發(fā)成功率，保證產品質量。

1.2 基本原則

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

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)：硬件調試工具種類多，參考設計多，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計，一般CPU生產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計圖雖說不是產品級的東西，也應該是經過嚴格驗證的，否則也會影響到他們的芯片推廣應用，縱然參考他們設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，當然如果萬一出現(xiàn)多個參考設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。

　　另外在設計之前，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，或者做成兼容設計。

官網資料：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)需求對外設功能模塊進行元器件選型，元器件選型應該遵守以下原則：

• 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：盡量選擇在可預見的時間內不會停產的元器件；

• 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 設計外圍電路

　　對選定的CPU參考設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計，如果找到的參考設計連接方法都是完全一樣的，那么基本可以放心參照設計，但即使只有一個參考設計與其他的不一樣，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)系芯片廠技術支持，最終確定科學、正確的連接方式，如果仍有疑義，可以做兼容設計。這是整個原理圖設計過程中最關鍵的部分，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計，越難的應該越多，成功參考設計是“前人”的經驗和財富，我們理當借鑒吸收，站在“前人”的肩膀上，也就提高了自己的起點；

• 要多向權威請教、學習，但不能迷信權威，因為人人都有認知誤差，很難保證對哪怕是最了解的事物總能做出最科學的理解和判斷，開發(fā)人員一定要在廣泛調查、學習和討論的基礎上做出最科學正確的決定；

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

1.2.6 設計時遵循的基本原則

　　硬件原理圖設計還應該遵守一些基本原則，這些基本原則要貫徹到整個設計過程，雖然成功的參考設計中也體現(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 設計同等道理；

• 可調元件(如電位器), 切換開關等對應的功能需標識清楚；

• 重要的控制或信號線需標明流向及用文字標明功能；

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

• 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處理，否則可能引起芯片內部振蕩，導致芯片不能正常工作；

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

• 功耗問題；

• 產品散熱問題，可以在功耗和發(fā)熱較大的芯片增加散熱片或風扇，產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

　　硬件原理圖設計完成之后，設計人員應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 設計基本要求

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

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

• 其他審核人員雖然不承擔連帶責任，也應該按照以上要求進行嚴格審查，一旦設計出現(xiàn)問題，同樣反映了審核人員的水平、作風和態(tài)度；

• 普通原理圖設計，包括老產品升級修改，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；

• 對于功能復雜，疑點較多的全新設計，原則上要求原理圖兩版內成功，最多三版封板，超過三版要進行績效處罰；

• 原理圖封板標準為：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準圖框,并標明對應圖紙的功能,文件名,制圖人名/確認人名, 日期, 版本號；

• 對于重點設計的相關模擬電路產品，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，對于硬件設計的一些基本原則一定要注意。