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硬件工程师必读:绘制系统框图与关键器件选型

一个项目需求一般来源于两处:一是外部的客户需求;二是内部项目需求。

不管是外部客户需求还是内部需求,需求已经在这。

为了满足需求(需求无处不在),作为硬件研发工程师,需要将抽象的文字需求归纳总结成硬件电子领域描述的功能与性能。根据功能与性能选择关键器件,给出关键信号流与控制流,绘制出系统框图。系统框图可以让我们评估整个系统的设计是否合理可行。进而给出电源规划,电源规划需要考虑电压精度,电流大小,负载波动等问题。系统框图与关键器件选型是并行进行的,关键器件的选型至少需要两个厂家的器件,三四家供方更好。硬件工程师在元器件选型中要考虑价格,生产供货周期,量产截止时间,有没有潜在性问题,这些最好与供应商的FAE或销售进行询问。总结一句,系统方案设计与需求螺旋式上升关系,需要多论的会议讨论与细化,直到满足需求为止。

系统框图一般使用Visio绘制,简单的框图表示器件。

需要有清晰的信号流与控制流

电源规划如下图所示:大家可以根据自己喜好设计,风格比较自由,能说明问题和便于保存归档为准。

系统框图设计中比较重要的是关键器件选型,关键器件选定了,信号与控制也就基本定了。

根据自己的经验,在消费产品领域将关键器件分为如下几类,仅供参考。

1. AP(Application Processor)

处理器是核心,一个方案要首先确定处理器的选择,处理器没有好坏之分,只有合适与不合适。一个简单的51或者STM32单片机也能在简单便宜的玩具上大量使用,使用带实时操作系统的高档处理器更容易实现功能与性能,不过这恐怕也就没有了性价比。硬件的终极目标是花最少的钱达到最优的功能与性能。

常用的处理器厂家:

高通:主要是手机,耳机类的处理器。靠专利挣了不少钱,经常被罚(人红是非多)。

Intel: 主要用在X86架构的PC领域,其他消费类领域存在感比较小,在AI领域在收购Movidius有Myraid 2/X等神经网路计算芯片。

博通:主要是做路由器交换机类产品的处理器,高端还是不错的。

MTK:中低端手机芯片,最近两年发力智能音箱电视类的处理器,收益不错。

Marvell:主要做网络设备处理器,刚刚把无线资产卖给NXP。

Nivida:主要做GPU,现在随着AI的发展,开始由GPU切入AI,比如TX1,TX2,Xavier等处理器

RockChip :主要做平板,电视盒子类的处理器

Amlogic :国内企业,相关业务也集中在路由器,电视盒子,平板领域。

All Winner :与RockChip和Amlogic定位类似。

海思:这个不介绍了,快成网红了(小伙子,有钱途)。沙子即可以盖房子也可以造芯片,全在于科技水平。希望中国企业能学习华为的,也学习华为的多劳多得。

2. DDR

当前消费类产品内存通常选用DDR3,DDR4(手机旗舰机中标配)。DDR的选择主要考虑容量,容量关系价格。

常用厂家:三星,海力士,南亚,ISSI,镁光,ESMT。

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