嵌入式產(chǎn)品的硬件形態(tài)各異，CPU 從簡單的4 位/8位單片機(jī)到32 位的ARM處理器，以及其他專用IC。另外，依據(jù)產(chǎn)品的不同需求，外圍電路也各不相同。每一次硬件開發(fā)過程，都需要依據(jù)實(shí)際的需求，考慮多方面的因素，選擇最合適的方案來。         相關(guān)文章：《智能硬件開發(fā)流程中比較重要的方面有哪些？》
 

 

硬件階段1：硬件產(chǎn)品需求

在這一個(gè)階段，我們需要弄清楚的是產(chǎn)品的需求從何而來，一個(gè)成功的產(chǎn)品，我們需要滿足哪些需求。只有需求明確了，我們的產(chǎn)品開發(fā)目標(biāo)才能明確。在產(chǎn)品需求分析階段，我們可以通過以下這些途徑獲取產(chǎn)品需求：

1）市場分析與調(diào)研，主要是看市場有什么需求,還有就是前沿的技術(shù)是什么（站在做一款產(chǎn)品的角度）；

2）客戶調(diào)研和用戶定位，從市場廣大客戶那獲取最準(zhǔn)確的產(chǎn)品需求（要注意分析市場，產(chǎn)品生命周期，升級是否方便）；

3）利潤導(dǎo)向(成本預(yù)算)；

4）如果是外包項(xiàng)目，則需要我們的客戶提供產(chǎn)品的需求（直接從客戶那獲取，讓客戶簽協(xié)議）；

注意事項(xiàng)：當(dāng)一個(gè)項(xiàng)目做完的時(shí)候，如果客戶突然又增加需求，增加功能，將導(dǎo)致你的項(xiàng)目周期嚴(yán)重拖延，成本劇烈上升，并且測試好的產(chǎn)品可能要全部重新測試，原本的設(shè)計(jì)可能將不會滿足當(dāng)前的要求，所以做項(xiàng)目之前，最好要跟客戶把需求確定下來，并且簽定一份協(xié)議，否則，你辛苦多少個(gè)日日夜夜，得到的將是一個(gè)無法收拾的爛攤子！

硬件階段2：硬件總體設(shè)計(jì)方案

一個(gè)硬件開發(fā)項(xiàng)目，它的需求可能來自很多方面，比如市場產(chǎn)品的需要或性能提升的要求等，因此，作為一個(gè)硬件設(shè)計(jì)人員，我們需要主動去了解各個(gè)方面的需求并分析，根據(jù)系統(tǒng)所要完成的功能，選擇最合適的硬件方案。

在這一階段，我們需要分析整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)的可行性，包括方案中主要器件的可采購性，產(chǎn)品開發(fā)投入，項(xiàng)目開發(fā)周期預(yù)計(jì)，開發(fā)風(fēng)險(xiǎn)評估等，并針對開發(fā)過程中可能遇到的問題，提前選擇應(yīng)對方案，保證硬件的順利完成。
 

 

硬件階段3：硬件電路原理圖設(shè)計(jì)

在系統(tǒng)方案確定后，我們即可以開展相關(guān)的設(shè)計(jì)工作，原理設(shè)計(jì)主要包括系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)和詳細(xì)設(shè)計(jì)，最終產(chǎn)生詳細(xì)的設(shè)計(jì)文檔和硬件原理圖。

原理設(shè)計(jì)和PCB設(shè)計(jì)是設(shè)計(jì)人員最主要的兩個(gè)工作之一，在原理設(shè)計(jì)過程中，我們需要規(guī)劃硬件內(nèi)部資源，如系統(tǒng)存儲空間，以及各個(gè)外圍電路模塊的實(shí)現(xiàn)。另外，對系統(tǒng)主要的外圍電路，如電源、復(fù)位等也需要仔細(xì)的考慮，在一些高速設(shè)計(jì)或特殊應(yīng)用場合，還需要考慮EMC/EMI等。

電源是保證硬件系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)中要詳細(xì)的分析：系統(tǒng)能夠提供的電源輸入；單板需要產(chǎn)生的電源輸出；各個(gè)電源需要提供的電流大??；電源電路效率；各個(gè)電源能夠允許的波動范圍；整個(gè)電源系統(tǒng)需要的上電順序等等。

為了系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的工作，復(fù)位電路的設(shè)計(jì)也非常重要，如何保證系統(tǒng)不會在外界干擾的情況下異常復(fù)位，如何保證在系統(tǒng)運(yùn)行異常的時(shí)候能夠及時(shí)復(fù)位，以及如何合理的復(fù)位，才能保證系統(tǒng)完整的復(fù)位后，這些也都是我們在原理設(shè)計(jì)的時(shí)候需要考慮的。

同樣的，時(shí)鐘電路的設(shè)計(jì)也是非常重要的一個(gè)方面，一個(gè)不好的時(shí)鐘電路設(shè)計(jì)，可能會引起通信產(chǎn)品的數(shù)據(jù)丟包，產(chǎn)生大的EMI，甚至導(dǎo)致系統(tǒng)不穩(wěn)定。

注意事項(xiàng)：原理圖設(shè)計(jì)中要有“拿來主義”！現(xiàn)在的芯片廠家一般都可以提供參考設(shè)計(jì)的原理圖，所以要盡量的借助這些資源，在充分理解參考設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，做一些自己的發(fā)揮。

硬件階段4：PCB圖設(shè)計(jì)

PCB設(shè)計(jì)階段，即是將原理圖設(shè)計(jì)轉(zhuǎn)化為實(shí)際的可加工的PCB 線路板，目前主流的PCB 設(shè)計(jì)軟件有PADS，Candence 和Protel幾種。

PCB設(shè)計(jì)，尤其是高速PCB，需要考慮EMC/EMI，阻抗控制，信號質(zhì)量等，對PCB 設(shè)計(jì)人員的要求比較高。為了驗(yàn)證設(shè)計(jì)的PCB是否符合要求，有的還需要進(jìn)行PCB 仿真。并依據(jù)仿真結(jié)果調(diào)整PCB 的布局布線，完成整個(gè)的設(shè)計(jì)。

硬件階段5：PCB加工文件制作與PCB打樣

PCB繪制完成以后，在這一階段，我們需要生成加工廠可識別的加工文件，即常說的光繪文件，將其交給加工廠打樣PCB 空板。一般1~4層板可以在一周內(nèi)完成打樣。
 

 

硬件階段6: 硬件產(chǎn)品的焊接與調(diào)試

在拿到加工廠打樣會的 PCB空板以后，接下來我們，需要檢查PCB空板是否和我們設(shè)計(jì)預(yù)期一樣，是否存在明顯的短路或斷痕，檢查通過后，則需要將前期采購的元器件和PCB空板交由生產(chǎn)廠家進(jìn)行焊接（如果PCB 電路不復(fù)雜，為了加快速度，也可以直接手工焊接元器件）。

當(dāng)PCB 已經(jīng)焊接完成后，在調(diào)試PCB之前，一定要先認(rèn)真檢查是否有可見的短路和管腳搭錫等故障，檢查是否有元器件型號放置錯(cuò)誤，第一腳放置錯(cuò)誤，漏裝配等問題，然后用萬用表測量各個(gè)電源到地的電阻，以檢查是否有短路，這樣可以避免貿(mào)然上電后損壞單板。調(diào)試的過程中要有平和的心態(tài)，遇見問題是非常正常的，要做的就是多做比較和分析，逐步的排除可能的原因，直致最終調(diào)試成功。

在硬件調(diào)試過程中，需要經(jīng)常使用到的調(diào)試工具有萬用表和示波器，邏輯分析儀等，用于測試和觀察板內(nèi)信號電壓和信號質(zhì)量，信號時(shí)序是否滿足要求。

硬件階段7：硬件產(chǎn)品測試

當(dāng)硬件產(chǎn)品調(diào)試通過以后，我們需要對照產(chǎn)品產(chǎn)品的需求說明，一項(xiàng)一項(xiàng)進(jìn)行測試，確認(rèn)是否符合預(yù)期的要求，如果達(dá)不到要求，則需要對硬件產(chǎn)品進(jìn)行調(diào)試和修改，直到符合產(chǎn)品需求文明（一般都以需求說明文檔作為評判的一句，當(dāng)然明顯的需求說明錯(cuò)誤除外）。

硬件階段8: 硬件產(chǎn)品

我們最終開發(fā)的硬件成功。一個(gè)完整的，完成符合產(chǎn)品需求的硬件產(chǎn)品還不能說明一個(gè)成功的產(chǎn)品開發(fā)過程，我們還需要按照預(yù)定計(jì)劃，準(zhǔn)時(shí)高質(zhì)量的完成。才是一個(gè)成功的產(chǎn)品開發(fā)過程。