硬件总体设计方案参考模板(完整版)

1、文档名称文档范围硬件总体设计方案内部公开文档编号共30页DD302硬件总体设计方案拟制姓名+工号日期yyyy-mm-dd评审人日期批准日期修订记录日期修订版本描述作者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作者名目 录硬件总体设计方案11概述71.1文档版本说明71.2单板名称及版本号71.3开发目标71.4背景说明71.5位置、作用、71.6采用标准81.7单板尺寸（单位）82单板功能描述和主要性能指标82.1单板功能描述82.2单板运行环境说明82.3重要性能指标83单板

2、总体框图及各功能单元说明93.1单板总体框图93.1.1单板数据和控制通道流程和图表说明93.1.2逻辑功能模块接口和通信协议和标准说明103.1.3其他说明103.2单板重用和配套技术分析103.3功能单元1103.4功能单元2103.5功能单元3104关键器件选型115单板主要接口定义、与相关板的关系115.1外部接口115.1.1外部接口类型1115.1.2外部接口类型2115.2内部接口115.2.1内部接口类型1125.2.2内外部接口类型2125.3调测接口126单板软件需求和配套方案126.1硬件对单板软件的需求126.1.1功能需求126.1.2性能需求136.1.3其他需求1

3、36.1.4需求列表136.2业务处理软件对单板硬件的需求可实现性评估136.3单板软件与硬件的接口关系和实现方案147单板基本逻辑需求和配套方案147.1单板内可编程逻辑设计需求147.1.1功能需求147.1.2性能需求157.1.3其他需求157.1.4支持的接口类型及接口速率157.1.5需求列表157.2单板逻辑的配套方案167.2.1基本逻辑的功能方案说明167.2.2基本逻辑的支持方案168单板大规模逻辑需求168.1功能需求168.2性能需求168.3其它需求178.4大规模逻辑与其他单元的接口179单板的产品化设计方案179.1可靠性综合设计179.1.1单板可靠性指标要求1

4、79.1.2单板故障管理设计199.2可维护性设计219.3单板整体EMC、安规、防护和环境适应性设计229.3.1单板整体EMC设计229.3.2单板安规设计229.3.3环境适应性设计239.4可测试性设计239.4.1单板可测试性设计需求239.4.2单板主要可测试性实现方案239.5电源设计239.5.1单板总功耗估算249.5.2单板电源电压、功率分配表249.5.3单板供电设计249.6热设计及单板温度监控259.6.1各单元功耗和热参数分析259.6.2单板热设计259.6.3单板温度监控设计269.7单板工艺设计269.7.1关键器件工艺性及PCB基材、尺寸设计269.7.2单

5、板工艺路线设计269.7.3单板工艺互连可靠性设计269.8器件工程可靠性需求分析269.8.1与器件相关的产品工程规格（可选）279.8.2器件工程可靠性需求分析279.9信号完整性分析规划299.9.1关键器件及相关信息299.9.2物理实现关键技术分析299.10单板结构设计3010开发环境3011其他30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20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

6、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硬件总体设计方案关键词：能够体现文档描述内容主要方面的词汇。摘 要：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。缩略语英文全名中文解释1 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、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

7、表1 性能指标描述表性能指标名称性能指标要求说明3 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13.4 功能单元23.5 功能单元34 关键器件选型5 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15.1.2 外部接口类型25.2 内部接口5.2.1 内部接口类型15.2.2 内外部接口类型25.3 调测接口6 单板软件需求和配套方案6.1 硬件对单板软

8、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描述优先级类别6.2 业务处理软件对单板硬件的需求可实现性评估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7.1 单板内可编程逻辑设计需求7.1.1 功能需求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描述优先级类别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

9、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）：2）单板失效率（FITs）估算表，1FIT110exp(-9) （1/h）表4 单板失效率估算表单板型号预计人员注意：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）。 1FIT10 exp(-9)（1/h）器件类型估计器件数量(N)单个器件故障率 经验值（FIT）所有该类器件的故障率 N（FIT）

10、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 （10 (exp-9)1/h）0.0估计等效MTBF 1 / 总计

11、（小时）!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 F9，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。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故障模式对本板的影响对系统的最终影响严酷度类别（改进前）故障检测方法（建议增加）检测灵敏度

12、（建议增加）补偿措施（建议增加）严酷度类别（改进后）state_net0：1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IIIPWR_COM0_RX+-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

13、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.

14、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、功率分配表芯片/器件数量单板内供电需求（单板输入额定电压 V 1.8V2.5V3.3V VPEF2282424路6.3W3WSDRAM3pcs0.5WFLASH1pcs0.5WL643241pcs5W0.5WPHY2pcs0.5W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

15、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=34.4W9.5.3 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关键器件名称功耗封装型式封装尺寸结壳热阻(JC)最大值典型值最小值9.6.2 单板热设计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

16、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类别从可靠性角度考虑推荐优选方案备注2）机械应力表9 特殊器件加工要求列表器件型号对产品加工的要求对器件选用和应用的要求原因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具体表现原因预防措施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具体寿命影响寿命的主要因素预防措施9.9 信号完整性分析规划9.9.1 关键器件及相关信息表12 关键器件及相关信息器件名称器件功能器件封装是否有IBIS/SPICE模型对外接口类型、电平种类及速率物理实现难度简述（是否高密高速）说明：IBIS：Input/Output Buffer Information Specification（输入/输出缓冲信息规范）9.9.2 物理实现关键技术分析1）信号完整性分析的对象和要求。2）各类高速信号间时序容限要求和保障措施分析9.10 单板结构设计1）拉手条要求、指示灯和面板开关的分布、紧固件设计要求。2）线缆、结构件、扣板、接插件、散热器、