硬件基础知识及学习体会

1、硬件基础知识及个人学习心得北京航空航天大学北京航空航天大学l硬件设计常用的软件工具l电路设计流程l电路设计中的搜索与参考l注意事项l个人读博士学习心得Outlineu 硬件设计包括了原理图及PCB图的设计、硬件代码设计等几个部分。u原理图及PCB版图设计工具：1）protel、cadence（原理图绘制部分是capture软件，PCB版图设计部分是PCB Editor）。uCapture 设计包括原理图封装及原理图中各元器件连接；PCB设计部分主要是各元器件的PCB封装，及元器件间连线，还包括差分对处理，电磁隔离，电源层和地层的设计。 硬件设计中常用到的软件工具u 可编程器件的开发工具：DSP

2、主流产品分为浮点型和定点型产品：开发工具是CCSFPGA主要分为两大主流产品：altera公司的cycloneStratix系列的产品，及Xillinx公司的SpartanVirtex系列产品。相应的开发软件分别为QuartusII及ISE软件，第三方软件Synplify不常用（大同小异）。 硬件设计中常用到的软件工具n至上而下的设计思路u1）分析功能需求划分为几个子功能模块，单独设计每个子模块。主要就是器件选型、器件典型工作电路配置（芯片资料网： TI官网：电源、AD/DA Xillinx官网：FPGACPLDFLASH Altera官网：FPGA AD公司官网：AD/DA器件）u 2）统筹

3、考虑各模块间匹配、隔离、及供电u 3）跳线（0欧）电阻的应用，减少风险。 电路设计流程n至上而下的设计思路u4）利用capture软件完成原理图绘制u5）利用Allego软件完成PCB版图绘制PCB版图与原理图设计是个迭代完善的过程u6)硬件电路的调试：先检查供电是否正常，程序下载是否正常;测试芯片的供电及输入输出，对于关键功能芯片，留有测试孔方便调试 电路设计流程对于可编程芯片后期程序开发：（针对DSPFPGACPLD）编程语言：DSP：c程序，开发流程类似于单片机，主要1）初始化文件cmd配置，定义了各存储区起始地址及长度；同时定义了各外部接口的地址2）运行主程序：先完成DSP初始化配置：

4、设置其工作频率及中断允许控制等3）完成相应功能的子程序或中断程序设计4）开发工具CCS,支持软调试;5）在线JTAG测试及FLASH工作方式 电路设计流程对于可编程芯片后期程序开发：（针对DSPFPGACPLD）编程语言：FPGA：verilog程序，主要特点是并发式操作1）不同的always模块，在同一时刻执行，参考夏宇闻老师的教材，做几个实例，c的基础，并行的思维；A=90;d1=1,d2=6,d3=3;Always (clk)begind1=A;D2=d1;D3=d2;end 电路设计流程对于可编程芯片后期程序开发：（针对DSPFPGACPLD）编程语言：2）几个常用的简单原则：Alwa

5、ys 模块里的变量赋值均采用非阻塞式（=）操作,硬件综合的效果相当于一个寄存器，尽量让信号在时钟clock控制下同步变化不同模块间的数据传递通常要经过寄存器缓冲一下；如data_adly=data_a 电路设计流程对于可编程芯片后期程序开发：（针对DSPFPGACPLD）编程语言：FPGA：u开发流程：从上到下，分析总体功能，划分各个子模块（module）；定义模块间接口，包括端口信号名称，位宽等。u为增强程序可读性，一定要尽可能多加注释，尤其是输入输出口部分的定义，同时变量名或端口名要尽可能有明确的意义。下面是一个例子。 电路设计流程stream_detect( clk50m, rst, s

6、ync_rfifo0_rdb, /同步接收FIFO0的状态和控制信号 sync_rfifo0_ren, sync_rfifo0_STS, stream_db_in, /接收遥测码流的数据信号 stream_clk_in, /接收遥测码流的时钟信号 rx_ena, /接收数据使能 syn_status, /帧同步状态，0=搜索，1=校验，3=锁定，2=保护/用户设置的参数 FrameLen, /帧长 02047 FrameHead, /帧头 四字节 向前对齐 FrameHeadLen, /帧头长度 14字节 Rand_en, /扰码使能 Src_type, /发送数据源类型 err_valid,

7、 /错误有效标志，高有效 err_frame_cnt,/误帧计数 total_frm_cnt,/总帧计数 err_bit_cnt,/比特错误计数 frmerr_limit/误帧上限 );电路设计流程软仿真1）Modelsim时序仿真主要是测试模块的编写testbench(参见夏宇闻老师的书)，充分利用实验室资源，大家以前做过的项目用过的模块及测试程序的编写，拿来主义，先会用了。2）qurtus或Ise软件均支持后仿真，及编译综合完成之后再仿真，比较接近真实电路，考虑了延时及程序中可能存在的竞争冒险等问题实时在线测试：逻辑分析仪或chipscope.就是通过JTAG口采集硬件板卡中某个信号的状态

8、在软件上显示，这个工具非常方便，可以观察示波器和万用表所不能观察的好多信号，并且可设出发条件。 电路设计流程（仿真部分） 电路设计流程（仿真部分） 电路设计流程（仿真部分）前人栽树，后人乘凉1）面对一个新的需求，可以跟师兄师姐讨论一下，那些部分跟以前设计的部分基本相同，或直接拿来应用，或稍作修改，节省开发时间。同时要求我们再做任何一个项目时，保证友好的接口风格，写好文档，对已成功的设计版本打包压缩。2）搜索主要是指芯片的选型及外围电路设计主要原则是：参考已有开发板的电路设计，参考芯片数据手册中给出的用户外围电路设计，常用网站：http:/(AD)；(datasheet)http:/(FPGA)

9、； (filter)(ADDSPpowermemorizer)http:/ 硬件设计中的参考与搜索良好的习惯成就卓越的能力和效率1）原理图和PCB的每一点进展都打包存储，很多操作不当会导致前功尽弃；2）对一些操作步骤可以写txt记录，如反标操作，生成Gerb文件等；当然也可以随时百度，（百度很聪明）3）避免一切可能烧板的行为，如带电插拔、电源和地的短接等。4）注意积累，最好有个专门的笔记本来记录电路设计中学到的经验和教训；也包括搜索技巧，（更推荐电子版）管理资料时，可以项目为文件夹，在顶层最好能有个txt文档对所有子文件做个说明，好记性不如烂笔头。5）对项目中已完成的原理机或板卡或测试环境拍照

10、记录，积累毕设资料； 电路设计中的注意事项良好的习惯成就卓越的能力和效率1）原理图和PCB的每一点进展都打包存储，很多操作不当会导致前功尽弃；2）对一些操作步骤可以写txt记录，如反标操作，生成Garb文件等；当然也可以随时百度，（百度很聪明）3）避免一切可能烧板的行为，如带电插拔、电源和地的短接等。4）注意积累，最好有个专门的笔记本来记录电路设计中学到的经验和教训；也包括搜索技巧，（更推荐电子版）管理资料时，可以项目为文件夹，在顶层最好能有个txt文档对所有子文件做个说明，好记性不如烂笔头。5）对项目中已完成的原理机或板卡或测试环境拍照记录，积累毕设资料； 电路设计中的注意事项目标明确，发挥

11、优势1）不管会不会做，一定要动手做，瞎做乱做，做多了就会做了，对于硬件设计，在保证不烧板卡的情况下，大胆尝试。2）不管想得对不对，一定要敢于勤于提出自己的想法，再粗浅的想法，可以在讨论中逐步深入，没有想法就是可怕也是可耻的。3）建议研一博一的同学，找跟自己研究方向较接近的经典教材或论文，翻译并做仿真尝试，研究比较深入时，一些经典的基础的理论功底还是很重要的。个人读博士学习心得目标明确，发挥优势4）不管你信不信，个人牛逼的时代已经结束，项目工程也好，学术研究也罢，要注重合作和讨论，三个臭皮匠顶个诸葛亮。在合作中注意学习伙伴的优点，适时地给予别人赞美和鼓励吧，见证奇迹。5）一个看似没有希望的课题，过了几天重新来做，你又可以发现一些惊喜，不要轻易放