华为硬件总体设计模板

单板总体设计方案 请输入密级 Page 2 Total 31 第2页 共31 修订记录 日期日期修订版本修订版本描述描述作者作者 yyyy mm dd1 0初稿完成作者名 yyyy mm dd1 1修改XXX作者名 yyyy mm dd1 2修改XXX作者名 yyyy mm dd2 0修改XXX作者名 请输入密级 Page 3 Total 31 第3页 共31 目 录 1概述 7 1 1文档版本说明 7 1 2单板名称及版本号 7 1 3开发目标 7 1 4背景说明 7 1 5位置 作用 7 1 6采用标准 8 1 7单板尺寸 单位 8 2单板功能描述和主要性能指标 8 2 1单板功能描述 8 2 2单板运行环境说明 8 2 3重要性能指标 8 3单板总体框图及各功能单元说明 9 3 1单板总体框图 9 3 1 1单板数据和控制通道流程和图表说明 9 3 1 2逻辑功能模块接口和通信协议和标准说明 10 3 1 3其他说明 10 3 2单板重用和配套技术分析 10 3 3功能单元 1 10 3 4功能单元 2 10 3 5功能单元 3 10 4关键器件选型 10 5单板主要接口定义 与相关板的关系 11 5 1外部接口 11 5 1 1外部接口类型1 11 5 1 2外部接口类型2 11 5 2内部接口 11 5 2 1内部接口类型1 11 5 2 2内外部接口类型2 12 5 3调测接口 12 6单板软件需求和配套方案 12 6 1硬件对单板软件的需求 12 6 1 1功能需求 12 6 1 2性能需求 12 6 1 3其他需求 13 6 1 4需求列表 13 6 2业务处理软件对单板硬件的需求可实现性评估 13 6 3单板软件与硬件的接口关系和实现方案 14 7单板基本逻辑需求和配套方案 14 7 1单板内可编程逻辑设计需求 14 7 1 1功能需求 14 7 1 2性能需求 15 7 1 3其他需求 15 7 1 4支持的接口类型及接口速率 15 7 1 5需求列表 15 请输入密级 Page 4 Total 31 第4页 共31 7 2单板逻辑的配套方案 15 7 2 1基本逻辑的功能方案说明 15 7 2 2基本逻辑的支持方案 16 8单板大规模逻辑需求 16 8 1功能需求 16 8 2性能需求 16 8 3其它需求 16 8 4大规模逻辑与其他单元的接口 17 9单板的产品化设计方案 17 9 1可靠性综合设计 17 9 1 1单板可靠性指标要求 17 9 1 2单板故障管理设计 19 9 2可维护性设计 21 9 3单板整体EMC 安规 防护和环境适应性设计 22 9 3 1单板整体EMC设计 22 9 3 2单板安规设计 22 9 3 3环境适应性设计 22 9 4可测试性设计 23 9 4 1单板可测试性设计需求 23 9 4 2单板主要可测试性实现方案 23 9 5电源设计 23 9 5 1单板总功耗估算 24 9 5 2单板电源电压 功率分配表 24 9 5 3单板供电设计 24 9 6热设计及单板温度监控 25 9 6 1各单元功耗和热参数分析 25 9 6 2单板热设计 25 9 6 3单板温度监控设计 25 9 7单板工艺设计 26 9 7 1关键器件工艺性及PCB基材 尺寸设计 26 9 7 2单板工艺路线设计 26 9 7 3单板工艺互连可靠性设计 26 9 8器件工程可靠性需求分析 26 9 8 1与器件相关的产品工程规格 可选 27 9 8 2器件工程可靠性需求分析 27 9 9信号完整性分析规划 29 9 9 1关键器件及相关信息 29 9 9 2物理实现关键技术分析 29 9 10单板结构设计 30 10开发环境 30 11其他 30 请输入密级 Page 5 Total 31 第5页 共31 表目录 表1 性能指标描述表 8 表2 硬件对单板软件的需求列表 13 表3 逻辑设计需求列表 15 表4 单板失效率估算表 18 表5 板间接口信号故障模式分析表 19 表6 单板电源电压 功率分配表 24 表7 关键器件热参数描述表 25 表8 特殊质量要求器件列表 27 表9 特殊器件加工要求列表 27 表10 器件工作环境影响因素列表 28 表11 器件寿命及维护措施列表 28 表12 关键器件及相关信息 29 图目录 图1 单板物理架构框图 9 图2 单板信息处理逻辑架构框图 9 图3 单板软件简要框图 14 图4 单板逻辑简要框图 16 请输入密级 Page 6 Total 31 第6页 共31 单板总体设计方案 关键词 关键词 能够体现文档描述内容主要方面的词汇 摘摘 要 要 缩略语清单 缩略语清单 对本文所用缩略语进行说明 要求提供每个缩略语的英文全名和中文解释 缩略语缩略语英文全名英文全名中文解释中文解释 请输入密级 Page 7 Total 31 第7页 共31 1概述概述 1 1文档版本说明 1 2单板名称及版本号 1 3开发目标 1 4背景说明 1 5位置 作用 请输入密级 Page 8 Total 31 第8页 共31 1 6采用标准 1 7单板尺寸 单位 2单板功能描述和主要性能指标单板功能描述和主要性能指标 2 1单板功能描述 2 2单板运行环境说明 2 3重要性能指标 表1 性能指标描述表 性能指标名称性能指标名称性能指标要求性能指标要求说明说明 请输入密级 Page 9 Total 31 第9页 共31 性能指标名称性能指标名称性能指标要求性能指标要求说明说明 3单板总体框图及各功能单元说明单板总体框图及各功能单元说明 3 1单板总体框图 图1单板物理架构框图 3 1 1单板数据和控制通道流程和图表说明 图2单板信息处理逻辑架构框图 请输入密级 Page 10 Total 31 第10页 共31 3 1 2逻辑功能模块接口和通信协议和标准说明 3 1 3其他说明 3 2单板重用和配套技术分析 3 3功能单元 1 3 4功能单元 2 3 5功能单元 3 4关键器件选型关键器件选型 5单板主要接口定义 与相关板的关系单板主要接口定义 与相关板的关系 5 1外部接口 5 1 1外部接口类型 1 5 1 2外部接口类型 2 5 2内部接口 5 2 1内部接口类型 1 请输入密级 Page 12 Total 31 第12页 共31 5 2 2内外部接口类型 2 5 3调测接口 6单板软件需求和配套方案单板软件需求和配套方案 6 1硬件对单板软件的需求 6 1 1功能需求 6 1 2性能需求 6 1 3其他需求 6 1 4需求列表 表2 硬件对单板软件的需求列表 需求标识需求标识需求描述需求描述优先级优先级类别类别 6 2业务处理软件对单板硬件的需求可实现性评估 请输入密级 Page 14 Total 31 第14页 共31 6 3单板软件与硬件的接口关系和实现方案 图3单板软件简要框图 7单板基本逻辑需求和配套方案单板基本逻辑需求和配套方案 7 1单板内可编程逻辑设计需求 7 1 1功能需求 请输入密级 Page 15 Total 31 第15页 共31 7 1 2性能需求 7 1 3其他需求 7 1 4支持的接口类型及接口速率 7 1 5需求列表 表3 逻辑设计需求列表 需求标识需求标识需求描述需求描述优先级优先级类别类别 7 2单板逻辑的配套方案 7 2 1基本逻辑的功能方案说明 图4单板逻辑简要框图 7 2 2基本逻辑的支持方案 8单板大规模逻辑需求单板大规模逻辑需求 8 1功能需求 8 2性能需求 8 3其它需求 请输入密级 Page 17 Total 31 第17页 共31 8 4大规模逻辑与其他单元的接口 9单板的产品化设计方案单板的产品化设计方案 9 1可靠性综合设计 9 1 1单板可靠性指标要求 1 产品规格书文件中对本板的可靠性指标要求 直接引用 请输入密级 Page 18 Total 31 第18页 共31 2 单板失效率 FITs 估算表 1FIT 1 10exp 9 1 h 表4 单板失效率估算表 单板型号单板型号预计人员预计人员 注意 一般情况下只需要填写 器件数量 一列 如有必要 可以修改下列 经验值 或 增加新的特殊器件 替换 其他 项 并修改 经验值 1FIT 10 exp 9 1 h 器件类型器件类型估计器件数量估计器件数量 N 单个器件故障率单个器件故障率 经验值 经验值 FIT 所有该类器件的故障所有该类器件的故障 率率 N FIT 电阻00 10 0 电容器00 20 0 二次模块电源01000 专用集成芯片0200 数字逻辑电路芯片 接口电路 芯片 线性电路芯片 050 厚膜 音频及通信网口变压器050 感性器件010 继电器及接触器080 晶体振荡器0400 滤波器0150 接插件0120 开关 保险管套件 显示器件0100 晶体管 光电耦合器040 传感器0400 光电器件018000 激光驱动器07000 光分路器012000 波分复用器05000 光纤衰减器03000 光开关06000 射频功率放大器IC0800 射频开关01000 电池0250 风扇030000 其他1000 其他2000 总计总计 10 exp 9 1 h 0 0 估计等效估计等效MTBF 1 总计总计 小时 小时 除数为零除数为零 注意 如果以上的单元格发生了更改 请务必选定最右列 然后按注意 如果以上的单元格发生了更改 请务必选定最右列 然后按 F9 更新计算结果 更新计算结果 提示 上表中的数据仅用于估算 不需要严格准确 一般要求关键器件 单个FIT值较大的 应当精确 到一个 对于数量较多 单个FIT值较小的阻容类元件和普通集成电路 数量误差小于20 即可 请输入密级 Page 19 Total 31 第19页 共31 估算结果是否能符合系统产品规格书文件中要求的标准 有关本板可靠性指标的实际保障措施参见本章其他各小节 3 故障定位率 措施 9 1 2单板故障管理设计 1 主要故障模式 FMEA 和检测措施分析 表5 板间接口信号故障模式分析表 信号名称信号名称 故障模故障模 式式 对本板对本板 的影响的影响 对系统的最终影响对系统的最终影响 严酷严酷 度类度类 别别 改 改 进前 进前 故障检测方法故障检测方法 建议增加 建议增加 检测灵检测灵 敏度敏度 建议 建议 增加 增加 补偿措施补偿措施 建议增 建议增 加 加 严酷严酷 度类度类 别别 改 改 进后 进后 state ne t 0 1 常高 断路 MPU对 网板主 备状态 判断错 误 对MMPU板无意义 有GE接口单板如 LPU板需要利用该 信号控制 VSC7132 II从控制通道 定 时冗余读取 MNET板主备状 态 定时检 测 如发现某 NET板状 态信号错 误 告警 III 常低 短路 MPU对 网板主 备状态 判断错 误 对MMPU板无意义 有GE接口单板如 LPU板需要利用该 信号控制 VSC7132 II从控制通道 定 时冗余读取 MNET板主备状 态 定时检 测 如发现某 NET板状 态信号错 误 告警 III PWR C OM0 R X 常高 常低 短路 断路 与电源 框 风 扇框串 口通信 中断 与电源框 风扇框 串口通信中断 II协议保证检测频 率 与风扇框通 信中断后 建议 查询各单板温度 必要时可单板断 电 2 硬件故障管理需求 3 软件故障管理需求 请输入密级 Page 21 Total 31 第21页 共31 4 测试验证需求 9 2可维护性设计 1 MTTR 平均修复时间 估计值及依据 2 单板自检和上报功能方案 3 单板及部件更换 现场调试可达性实现方案 4 防差错设计和标识方法 请输入密级 Page 22 Total 31 第22页 共31 5 维修操作中对设备本身及人身安全保障的设计 6 易损部件的通用性和互换性 9 3单板整体 EMC 安规 防护和环境适应性设计 9 3 1单板整体 EMC 设计 9 3 2单板安规设计 请输入密级 Page 23 Total 31 第23页 共31 9 3 3环境适应性设计 9 4可测试性设计 9 4 1单板可测试性设计需求 9 4 2单板主要可测试性实现方案 9 5电源设计 9 5 1单板总功耗估算 9 5 2单板电源电压 功率分配表 表6 单板电源电压 功率分配表 单板内供电需求 单板输入额定电压 单板内供电需求 单板输入额定电压 V 芯片芯片 器件器件数量数量 1 8V2 5V3 3V V PEF2282424路6 3W3W SDRAM3pcs0 5W FLASH1pcs0 5W L643241pcs5W0 5W PHY2pcs0 5W 其他10W 总功率 W 6 3W5W15W 总电流 A 3 5A2A4 55A 单板输入总功耗 W 根据单板的供电方案 各级转换效率计算出单板的输入功率 如示例中 单板的供电结构为 48V通过效率为85 的二次模块输出 3 3V 2 5V通过线性电源芯片由3 3V转换而成 1 8V由3 3V通过效率为82 的电源模块转换而成 则输入功率为 Pin 3 3V 2A 15W 6 3W 0 82 0 85 34 4W 9 5 3单板供电设计 9 6热设计及单板温度监控 9 6 1各单元功耗和热参数分析 表7 关键器件热参数描述表 功耗功耗 关键器件名称关键器件名称 最大值最大值 典型典型 值值 最小最小 值值 封装型式封装型式封装尺寸封装尺寸 结壳热阻结壳热阻 JC 9 6 2单板热设计 请输入密级 Page 26 Total 31 第26页 共31 9 6 3单板温度监控设计 9 7单板工艺设计 9 7 1关键器件工艺性及 PCB 基材 尺寸设计 9 7 2单板工艺路线设计 9 7 3单板工艺互连可靠性设计 9 8器件工程可靠性需求分析 请输入密级 Page 27 Total 31 第27页 共31 9 8 1与器件相关的产品工程规格 可选 9 8 2器件工程可靠性需求分析 1 器件的质量可靠性要求 a 产品器件质量可靠性指导政策 b 有特殊可靠性需求的器件 表8 特殊质量要求器件列表 器件类别或单元器件类别或单元 类别类别 从可靠性角度考虑推荐优选方案从可靠性角度考虑推荐优选方案备注备注 2 机械应力 表9 特殊器件加工要求列表 器件型号器件型号对产品加工的要求对产品加工的要求 对器件选用和对器件选用和 应用的要求应用的要求 原因原因 请输入密级 Page 28 Total 31 第28页 共31 3 可加工性 4 电应力 5 环境应力 表10 器件工作环境影响因素列表 应用对象应用对象具体表现具体表现原因原因预防措施预防措施 6 温度应力 7 寿命与可维护性 表11 器件寿命及维护措施列表 器件类别器件类别具体寿命具体寿命影响寿命的主要因素影响寿命的主要因素预防措施预防措施