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电子设计种种(1)

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电子产品设计师正面临着比以往更艰巨的挑战;如何更快地去设计更多的功能、更小的体

积、性价比更高的产品。从根本上讲,时间就是市场,是推动电子产品进步的最潜在因

素。当电子产品生产周期变得比ASIC设计周期还短的时候,设计师不得不倾向于选用FPGA

芯片和其它同样能进行快速设计和现场可编程的芯片,比如专用标准器件ASSP,它们正逐

渐成为电子产品的核心。

随着电子产品功能的增多,其实现将慢慢变得非常困难并呈现不稳定性。这样,在设计的

初期如何保证产品结构的正确性就成为关键的关键。对体系结构的探测就成为解决这方面

问题的最有效手段。从产品的总体设计开始,选定合适的硬件平台,CPU、内存、总线等

各种器件及相应的参数,并在这个级别上完成软件模型的构建和软硬件共同设计。

验证过程是电子产品开发中的瓶颈之一。这困难来自软件内容的增加,特别是在嵌入式系

统中,在硬件原型平台上调试软件本身就是一项费时费力的工作。为此设计人员转向软硬

件系统协同仿真,以此在硬件原型获得之前进行基于接口的验证。但当软件代码增加到一

定程度,软硬件系统协同仿真就难以进行下去。最好的解决方案是软硬件工程师必须在设

计的开始阶段就进行协作。而这只有通过软件/硬件共同设计来完成,从最早的体系构造

到具体设计,验证从始至终贯穿各个阶段。随着设计的深入,高速信号的危害日益突

出,它们的体现形式有很多种:失真的信号波形、时序问题、非预期的串扰、接地反射、

超强电磁辐射和电磁噪音。高速问题也是电子产品的另一个难题。

在工程项目组这个级别上,需要不同工种和学科的工程师从分散的工作方式集中到一起进

行共同设计,包括软件、硬件、机械、电子以及芯片、板级设计队伍。很多公司有位于不

同区域的专门工程的设计队伍,例如,软件开发在印度、内存设计在韩国,FPGA设计在美

国,PCB设计在中国台湾省等。这种新的开发队伍结构需要强有力的开发工具支持,以达

到数据的共享和项目组的沟通。

上述所有问题在设计中转化为两方面:第一,无法预期的设计复杂度超出了人力设计所能

控制的领域,这使设计师不得不站在高一层次上来观察问题。第二,设计各环节存在着巨

大的"间隙",正是这种"间隙"给电子产品的设计带来了相当大的不确定性和各种技术问

题。比如,系统级设计自动化SLDA、电子设计自动化EDA、嵌入式软件工具EST和机械计

算机辅助设计MCAD是产品设计的各个环节,它们之间的协调以及对应学科工程师的交流

(如软硬件工程师、机械工程师、芯片或板设计工程师)在现阶段设计工具配合下都存在

着"间隙"。

如何解决这些问题?电子产品设计自动化(ePDA)是非常合适的方案。它是一个全新概念,

导引不同范畴的工具,如EDA、EST、MCAD和SLDA等协同工作。而这种新的解决方案满足的

是整个产品设计及验证过程的自动化,而不是仅仅面向一个或两个单独的流程,这是站在

一个更高层次的角度来观察问题。ePDA流程完整地再现了设计的全过程,它覆盖了设计各

环节或各阶段和各工程学科之间的"间隙"。设计问题解决后,所缺的就是单点工具和它

们的集成了。一般来说,系统设计重点应于体系探测,并使用行为级"C"语言来验证。

高质量PCB设计

本人多年从事模拟和数字电路设计,本文为关于PCB图布线的部分经验总结,文中内容主要适

用于高精度模拟系统或低频(<50MHz)数字系统。

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