07-05
2021
随着计算机技术的发展,嵌入式系统的应用领域不断扩大,大至航天飞机自动导航系统,小至移动电话、智能家用电器。嵌入式系统是一种典型的软硬件混合系统,目前的产品一般包括嵌入式微处理器和相应的控制软件。一、嵌入式系统与软硬件协同开发的简介早期的微处理器都是4位和8位的。随着制造技术的不断发展,集成的8位微控制器开始出现,并且16位微处理器也开始用于更复杂的嵌入式系统中,32位结构的设备和高度集成的微控制器逐渐占领了高端应用的市场。尽管如此,功能更强大的微处理器并没有取代早期的微处理器,而只是给嵌入式系统设计人员提供更大的选择范围,使其可以根据功能、特点、可用性和价格,选择合适的微处理器产品。早期由于系统功能单一,嵌入的软件部分都是由厂家自己单独设计的代码组成,所以非常简单。但随着应用的扩大,系统越来越复杂,尤其是对于高档嵌入式微处理器系统,多任务模型被广泛应用于软件开发,并且许多厂家还选择了第三方的商用嵌入式实时操作系统产品(RTOS)。嵌入式系统中的硬件资源环境一般比较苛刻,内存一般都不大,要在如此紧张的资源下完成复杂的功能,这就要求嵌入式系统的软件部分必须尽量的小巧、稳定和高效。二、软硬件联合设计的一般方法软硬件联合设计方法是在软硬件混合数字系统的设计过程中,针对传统的设计方法割裂了软件和硬件开发过程的缺陷而提出的,它是指软件和硬件使用统一的设计方法及采用一致的设计工具来进行综合、验证、模拟的设计方法。软硬件联合设计的主要步骤如下:(1)系统级建模描述:建立一个完整的系统描述,以便在不考虑实现细节的情况下验证系统的行为,驱动功能验证和软硬件划分;(2)软硬件联合综合:包括软硬件划分和调度、约束代码生成、硬件及接口综合。(3)软硬件联合模拟、调试和验证:在已知软件和硬件部件行为的基础上对系统的行为进行建模,并验证系统的功能和评价系统的性能。三、软硬件联合设计方法的运用与发展如前所述,嵌入式系统是一种典型的软硬件混合系统。在设计的开始,设计者要对系统进行软硬件划分。这里的软件及硬件不仅可以是分离的部件,也可以是同一个物理部件的不同抽象层次。在这两种情况下,软硬件之间的相互依赖关系都会导致在它们各自实现方法上的折衷。同时,由于嵌入式系统应用需求变化大,对性能、实时性和灵活性的要求较强,最初的设计和划分对于整个系统的设计质量影响很大;又由于高端产品的复杂性使得许多问题在软硬件集成过程中才会暴露出来。这些都对联合综合和联合模拟提出了需求,因此,嵌入式系统的设计有必要而且迫切需要引入软硬件联合设计的方法。从方法学的角度来看,嵌入式系统的软硬件联合设计遵循上述一般方法和规律。而随着微电子技术和嵌入式系统本身的发展,其设计方法还会呈现出一些新的特色。1、软硬件划分同其它软硬件混合系统的设计一样,软硬件划分是嵌入式系统设计中十分关键的一步。如何提高划分算法的效率,降低时间复杂性,是研究的重点。已有的研究成果从多方面提高划分的有效性,除了最基本的模拟退火算法,还提出了基于编译器指导的方法、基于图的最小代价算法、软硬件流水线化、交互式划分等方案。2、商用组件的标准化和高度集成化对软硬件设计的影响随着微电子技术的发展,更多的标准商用组件投入市场,同时高度集成的设备减少了芯片的数量。许多设计人员现在都非常乐意使用合并更多功能的微处理器和微控制器。相应地,软件的设计也出现了变化。软件开发工作量急剧增长,经常达到全部工作的70%~80%。为了缩短开发周期,伴随着硬件标准化的趋势,软件内容也从自行设计转向尽量采用具有知识产权的产品。利用可移植代码和标准的实时操作系统,成为设计嵌入式系统应用软件的方向。当然,对于嵌入式系统开发人员而言,涉及标准部件的集成和选择知识产权的决策也是非常复杂的,现在和将来都必须面对。从上述的变化中,可以看出:随着标准化软硬件组件的日益丰富,嵌入式系统设计中软硬件划分的粒度增大,从而系统描述相对明确化,软硬件设计工作明显简化,更注重接口设计和整体性能,设计空间灵活性和多样性大大增加。这些变化对现有的设计方法和相关技术提出了新的需求,比如如何精化划分算法,使之无需考虑不必要的细节,又比如进一步提高联合模拟和验证的抽象层次,缩短开发周期等等问题。3、嵌入式系统设计中的“联合”与“分散”在传统的设计方法中,软件的设计往往滞后于硬件,而软硬件联合设计方法中所采取的联合模拟技术、虚拟原型技术正是要弥补这种差距,因此,软件和硬件设计工程师一起工作成为一种发展潮流。通过联合设计,特别是联合验证技术,软件工程师能够尽早在真实硬件上测试,而硬件工程师能够尽早在原型设计周期中验证他们的设计。要达到这个目标必须提供集成的开发环境,在这个环境中可以完成软硬件建模、联合模拟及评价。目前已有一些解决方案,如指令集仿真器和标准的低价格的商业评估版。另外,低成本的主-目标机连接技术已经得到广泛应用。嵌入式系统发展的另一特点是,需要的开发人员越来越多。为了有效管理开发队伍,必须将一些专有技术封装起来,以便使非专业人员可以安全、可靠和直接的方式使用。因而,在嵌入式系统的设计中还要引入面向对象的思想。在许多大公司中,软件开发队伍不是简单的增长,而是正在分散化,成员的工作地点可以分布于不同的地域或不同的国家。这种情况导致了“技术中心”的出现,因而使用“软件部件”变得越来越现实。四、SOPC 嵌入式系统中软硬件协同简介随着半导体技术的高速发展,集成电路的规模不断增大,以及大规模可编程逻辑器件的出现,使得整个系统集成在单个芯片上并实现在系统可编程成为可能,这就是片上可编程系统SOPC(System on a Programmable Chip)。它支持并行SOPC技术具有灵活的设计方式:可裁减、可扩充、可升级,并具有软硬件在系统可编程的功能。基于FPGA(Field-Programmable Gate Array,即现场可编程门阵列)的片上可编程系统SOPC设计近年来在半导体领域中呈现出高速增长态势,成为系统级设计者的首选,但是随着系统规模的不断增大,使得整个系统的设计变得非常困难,系统开发周期越来越长,而现今的嵌入式电子产品对系统的开发周期是非常敏感的,因此快速、高效的设计方法是一个值得探讨和研究的问题。对于嵌入式系统设计中存在的这些问题,研究者提出了一种软硬件协同设计的新方法。SOPC系统是软件和硬件的综合体,系统中许多功能模块既可以由硬件来完成,也可以由软件来实现。硬件实现的特点是性能高、速度快,但是成本较高、灵活性差;而软件实现的特点是灵活性好、成本较低,但是性能差。因此,设计实现过程中如何兼顾系统的功能和性能(如功耗、成本、面积等)需求,使它们达到一种最优组合,这正是软硬件协同设计方法所要解决的主要问题。五、传统电子设计方法目前,国内外的企业普遍采用的是传统的嵌入式系统设计方法。这种方法的步骤是首先对系统的需求描述进行定义,然后进行系统的软硬件划分,划分好以后就开始分别进行硬件和软件的设计,如果硬件和软件设计中发现错误将直接返回到软硬件的划分。传统的嵌入式系统设计流程如图1所示。这种方法的缺点如下:1)系统的软件设计和硬件设计的并行性低,设计周期较长。这种设计流程采用先对硬件进行设计,然后是软件设计。即硬件设计好之后,在此硬件基础之上进行软件设计。此串行化的设计方法当硬件设计完成再进行软件的调试时,如果发现硬件设计出现错误,纠正错误就要付出高昂的人力、物力代价。不能对系统的软硬件进行协同验证,导致了设计重复性工作的次数大幅度增多,加大了设计成本。2)系统设计层次低,系统级设计依赖于手工,设计的大规模超出了设计人员的能力,系统的软硬件的开发流程缺少沟通与协调,导致设计效率的降低。3)对于定制的嵌入式处理器不支持,嵌入式处理器为固定的模块,不支持设计的可重用。六、软硬件协同设计方法的特点因为传统的嵌入式系统设计方法的这些缺点,人们开始探索新的设计方法来适应高速发展的嵌入式系统,这种方法就是软硬件协同设计方法。它早在1993年就已经成为嵌入式系统中系统级设计领域的研究方向和热点。软硬件协同设计方法的特点如下:1)软硬件协同设计技术采用并行设计和协同设计的思想,使得设计开发周期缩短,设计效率大大提高。2)软硬件协同设计采用了统一工具和表示方法,对软硬件合理进行划分,合理分配系统功能,对成本、性能、功耗等各个方面进行权衡,尽可能得到最优化的设计。3)软硬件协同设计采用软硬件协同仿真的方法,对整个系统进行全局的设计验证。软硬件协同设计对于设计的抽象层次有了很大的提高,而且拓宽了设计的覆盖范围,它可以使嵌入式系统的设计效率更高,速度更快。软硬件协同设计是一种新的设计方法和思想,它不仅仅是一种设计技术,它是要把软件和硬件的设计联系起来,以免这两部分设计过早的独立起来。软硬件协同设计技术现在正处于发展阶段,有很多理论还不成熟,然而这种技术极大地提高了嵌入式系统的设计效率,有很大的研究价值和社会意义。七、软硬件协同设计的开发流程嵌入式系统设计的主要任务包括:系统任务描述,系统建模,用来实现系统的功能需求;对系统进行适当的软硬件划分,用以满足性能要求、降低成本和功耗;系统的协同综合和对系统实现及规范性进行仿真。软硬件协同设计的目的是使系统的各影响因素之间可以相互协调地完成系统功能。软硬件协同设计基本流程如图2所示。1、系统任务描述要想设计一个SOPC系统,第一步是要明确系统的需求,也就是系统的性能和要实现的功能,接下来是对系统进行建模。SOPC系统的模型主要有有限状态机模型、数据流图模型、任务流图模型、离散事件模型、Petri网模型等。建立一个对软硬件通用的系统功能描述方法,来解决系统的统一描述问题,目前通常情况下是采用系统描述语言的方式。这样在软硬件划分后,才能编译并映射成硬件描述语言和软件实现语言,为系统的软硬件协同工作提供有力的保证。2、系统软硬件划分在传统的嵌入式设计方法中,软件和硬件的开发过程是割裂开的,它们之间缺乏沟通。这样就使得系统的设计效率很低。针对这一缺点,提出软硬件协同设计的方法,这种方法中软硬件系统的划分是软硬件协同设计中关键的步骤之一。系统中硬件实现部分对系统的性能有决定作用,通常硬件实现部分速度较快,但是成本控制在这部分也起着决定性的作用。系统中软件实现部分通常具有很大的灵活性,决定着系统配置的灵活性,但是要占用一定的FPGA逻辑单元和耗费一定的时间。如表1所示。表1指出了系统是由硬件实现还是软件实现对芯片面积、功耗、性能和人力与时间资源需求的影响,合理的软硬件协同设计方案,对嵌入式系统的设计有很重要的作用。软硬件的合理划分,在满足系统功能的基础上,能够充分发挥硬件处理的快速和软件控制灵活的特点。软硬件划分的结果追求的是提高系统运行速度、减小面积、降低成本、减少功耗。但软硬件划分通常是一个传统的难题,由于划分问题本身就具有很大的难度,而且SOPC具有巨大的搜索空间,所以情况更加严峻。现如今自动划分算法仍然不能取代有经验的设计者。划分的方法基本上从两个方面入手:一是面向软件,从软件到硬件要求满足时序的特点;二是面向硬件,从硬件到软件要求降低成本。在进行划分时,要考虑整个目标系统的体系结构、粒度、软硬件实现的成本等各个因素。划分完成后,产生软硬件系统的分割的界面,提供给软硬件进行沟通、验证和测试使用。常用的软硬件协同划分算法有模拟退火算法、遗传算法等。遗传算法和模拟退火算法的互补性比较好,将这两种算法相结合而形成的遗传退火算法将继承这两者的优点,在软硬件划分上的效能很好,现在这种智能算法是软硬件划分算法领域的一个研究热点。3、软硬件协同综合步骤软硬件划分完成以后,分别进行软件系统和硬件系统的设计实现。对划分完成的系统进行设计的阶段叫做综合。这个步骤的主要任务是将划分完成的系统的描述转换成为可以综合的硬件描述和可以编译的软件程序。构建包含软件和硬件的实现结构描述的设计转换过程。比如说划分后的描述可以翻译成为Verilog HDL(硬件模块)和C(软件模块)。软硬件协同综合包含以下三个步骤:1)处理单元分配,决定嵌入式系统由哪些处理器、DSP及专用硬件等体系结构级别的单元组成;2)任务指派,决定系统当中哪些功能由硬件处理单元实现,哪些功能由处理器用软件来实现;3)任务调度,决定分配给每个处理单元上任务的开始时间和执行顺序。4、软硬件协同仿真软硬件协同仿真验证是对整个系统设计的正确性和性能指标确定的一个评估阶段。在嵌入式系统设计的各个阶段,可以把仿真验证分为系统级仿真、行为级仿真、寄存器传输级(RTL级)仿真和门级仿真。系统级仿真一般情况下用来评估系统的整体功能和对算法的正确性的验证;行为级仿真可以对所设计的逻辑进行仿真,但不会考虑目标器件的特性,比如容量,延迟等,行为级仿真可以使用高级的语句,比如报错语句、文件读写语句、浮点格式等,但这些语句通常都是不能在目标器件中实现的;寄存器传输级仿真检查各模块的逻辑功能是否正确,然后,将通过仿真的各模块集成在一起,对整个系统进行功能仿真,这一阶段的仿真没有包括硬件电路的时间信息,因此,只能从逻辑功能方面对设计进行验证;门级仿真是将使用综合软件综合后生成的门级网表或者是实现后生成的门级模型进行仿真,不加入时延文件的仿真。典型的软硬件协同仿真一般是在CPLD或FPGA的开发环境下,在Quartus II下运行。系统如果采用的IP核等一些资源已经进行了单独的验证,则对它的门级或者RTL级的仿真验证可以省略。八、嵌入式系统软硬件协同设计总结基于SOPC的软硬件协同设计方法能够在宏观上把握复杂系统,克服了传统设计方法存在的缺点,能够充分挖掘软件和硬件之间的协同性,对系统的软硬件进行正确划分,并能够选取合适的IP,建立系统的设计平台和验证平台,推动软件和硬件的并行研发,降低设计风险,缩短开发周期,在嵌入式系统的设计中发挥着重要的作用。随着逻辑设计和EDA工具的支持,基于SOPC的软硬件协同设计技术在嵌入式应用系统的设计中发挥越来越重要的作用,将是今后IP-SOPC设计领域中的最核心技术。嵌入式系统具有强大的生命力,广阔的市场和深远的应用前景使它的发展日新月异。为了更快捷、更有效地开发各种嵌入式应用,研究软硬件联合设计方法具有很重要的学术和商业价值。系统建模、软硬件划分、虚拟原型等技术仍然是嵌入式系统设计中的关键问题,并随着微电子技术和计算技术的发展不断地补充和发展。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的嵌入式系统软硬件联合设计方法。如果您有智能电子产品的软硬件功能开发需求,可以放心交给我们,我们有丰富的电子产品定制开发经验,可以尽快评估开发周期与IC价格,也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商,有MCU、语音IC、蓝牙IC与模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙wifi开发等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS方案开发、蓝牙音频开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
07-04
2021
电子产品已经深入人们的生活并成为不可取代的重要的生活工具,而基于时代的需求,对于电子产品的要求越来越高,如何加快提升电子产品的实用性,如何提升其在市场中的核心竞争力,已成为当下电子产品行业从业人员需要迫切解决的重要问题。但与此同时,电子产品的实用性与其硬件设计紧密联系在一起,因此,对电子产品实用性问题的探究还需要从电子产品硬件设计入手进行深入分析。一、对于电子产品硬件设计的分析电子产品对于市场及用户而言,其竞争条件可以粗略划分为硬件设计内容和外在设计形象。基于一定前提,硬件设计条件往往直接决定了电子产品的实用价值,而用户在对于电子产品进行选择时,也是基于个人需求在不同硬件设计中选择性价比较高的产品,由此可见硬件设计对于电子产品的发展起到了至关重要的作用。而在我国,电子产品的硬件设计往往能够直接与企业的生产成本挂钩,换言之,高性能的硬件设计能够为企业有效降低生产成本并为企业带来更多的利润增值,进而能够更好地应对市场竞争变化所带来的冲击。以手机为例,当两款手机在外在条件方面不相上下时,用户往往会根据手机的性能来做出购买决定,而优质的性能就是高销量的保障,优质的性能又能够推动其他生产厂家提高自身的设计来争取占有更多市场份额,从而形成良性竞争环境。二、硬件设计的流程结合上文对于电子产品硬件设计的重要性的分析,我们需要了解的另外一些问题是,硬件设计的具体流程是什么?哪些因素又构成了硬件设计,使其成为如此重要的一环呢?针对以上问题,本文将通过介绍前期准备工作、原理图绘制以及PCB图的绘制及相关元件安装三个方面进行深入探析。1、关于硬件设计的前期准备工作如果说硬件设计的好坏是电子产品在市场中形成核心竞争力的关键,那么电子产品硬件设计的前期准备工作对于硬件设计而言就是工作开展的重要基础。硬件设计的前期准备工作主要是相关的项目规划和相应的准备工作,即将项目根据不同类别划分为若干区域,不同区域依照模块进行搭设。值得注意的是,模块搭设中所选用的元件或其他器件要依据图纸,尽可能使用寿命及使用周期较长的主流元件,并根据图纸搭设完成后进行测试,确保运行正常,并做好相关的记录工作,以便日后审核或回执使用。前期的准备工作的重要性不仅体现在它的基础性,还体现在它需要为后续的工作做好服务,前期准备工作直接决定了后期工作能否正常开展,因此极为重要。2、关于原理图的绘制工作元件的封装基于原理图的绘制,而原理图的绘制则需要依赖前期的准备工作,环环相扣。在绘制原理图时,首先要根据不同区域间的不同电路与元件,来画出功能块的原理图,然后进行标记,确认无误后开始封装。原理图的绘制工作是电子产品硬件设计的核心工作,也起到了承上启下的作用,基于原理图的绘制,能够对整块设计进行分析,及时找到问题与纰漏并进行修改,可以说原理图的绘制直接反映着电子产品硬件设计的功能性良好与否,需要引起高度重视。3、关于绘制PCB图PCB图的绘制是硬件设计流程中的最后一步,也是基于前期工作完善后的最终步骤,在完成原理图绘制工作的基础上,将原理图中的元件封装导入PCB图中,然后放置元件。在这个过程中,要格外注意元件的放置顺序、元件之间的联系性以及实际的相关布局等问题,确保从绘制尺寸到位置都精准无误后,完成硬件的设计工作。值得一提的是,要尽量避免在连接关系中出现重叠的现象,会直接影响硬件设计的设计需求,不同的电子产品需求不同,而作为最后步骤,应当整体进行翻查,避免出现疏漏。三、电子产品硬件设计的应用手机、电脑、相机等电子产品已经成为当下人们生活中不可分割的一部分,电子产品的硬件设计的应用与其实用性能够带给用户最直观的感受,不难推断,其对产品本身的销售也会造成影响,因此,如何基于硬件设计的应用提升产品的实用性就成为了关键问题。1、微型电子器件关于微型电子器件的探讨,笔者以集成电路为例来进行。集成电路相对而言体积小、重量轻,且成本不高,结构简单,符合当下电子产品的低能耗高可靠性要求,是基于时代发展的电子产品的发展方向之一。就集成电路而言,不仅能够在民用电子产品设备中看到它的身影,诸如计算机、电视等等,其在军事领域、通讯领域也同样活跃,由于集成电路的优势及配密度,使得设备的稳定性得到了长足的进步,因此其不论是在推动电子元件发展方面还是在提高产品的实用性方面,都表现突出。2、记忆设备的应用记忆设备的应用其实就是指存储器的应用,存储器是计算机的重要组成部分,通过存储器能够将数据进行存储和提取,进而对数据进行利用。存储器不仅仅在计算机中被应用,基于当下时代的发展需求,几乎所有的电子产品都会运用到存储器,目前为止的记忆设备大致分为两大类,一类是基于ROM类的存储器,即对于系统程序进行存储功能,另一类是基于数据的存储。四、对于电子产品实用性提升的设计在对电子产品中硬件设计的应用做简单介绍后,就需要对其如何提高产品实用性进行探究,以手机为例,手机在使用过程中,其实用性的体现与手机硬件设计有着直接联系,如:产品的耗损,即使用年限和使用年限中的流畅性问题,以及功能性耗损,即在使用过程中,保障其在产品元件出现问题时的及时维修性能。基于这两点,才能充分保障电子产品实用性不断提高。1、元件的耗损与流畅性在电子产品的使用过程中,不可避免的由于使用年限、使用次数、使用环境或其他因素,使电子产品元件产生耗损,元件的耗损可能会直接损害电子产品使用的流畅性或加大其出现故障的概率,进而降低产品实用性。因此在电子产品的硬件设计环节,首先基于实用性要考虑的就是关于电子产品硬件设计的耗损问题,通过已出现的耗损值来评价当下元件的耗损问题,并在此基础上进行整体的机构设计调整,设计出能够代替现有元件并降低耗损值的元件,在提升实用性的基础上,为用户带来良好的体验。以手机为例,手机在经过一到两年的使用,会出现点击软件启动缓慢、切屏缓慢或其他操作流程不流畅的问题,一些企业为了成本及利益,不考虑该因素,一味生产,反而导致手机的更新换代速度加快,在过快淘汰过程中,最终损失的是企业自身,良好的用户体验才能长久地留住用户,耗损不可避免,降低耗损值,让耗损出现得更晚或零件可更换才是关键,只有从根本上满足用户对产品的实用性需求,才能促使企业赢得市场口碑,进而获得长远发展。2、基于耗损的元件的可维修性可维修性简单来讲就是当电子产品中的元件出现耗损可及时维修和更换,以延续电子产品的使用,进而提高产品的实用性。在企业进行电子产品硬件设计时,就要考虑到这一点,对于硬件设计元件尽可能选择具有轻便性或者能够整合的元件组合,并提升硬件设计下电子产品功能的便捷性。在电子产品硬件设计、外观美观以及流畅性都达到某一标准后,对于电子产品长期使用产生的元件耗损提供维修服务。以电脑为例,电脑在逐年累月的使用过程中,难免会出现硬件元件损耗的问题,当问题出现后,用户基于电脑存储器中的文件的重要性,不能够更换或使用其他电脑,需要对于电脑进行维修以使电脑继续提供服务,而元件损耗一般情况下是元件的老化造成的,在维修过程中,要注意选择适当的能够进行替换的电子元件,既要符合最初电子产品硬件设计的设计理念,也要满足当下电子产品继续使用的需求,并避免更换电子元件后可能会出现的问题,如机身长期过热、产品流畅性严重下降等。五、电子产品硬件开发技术总结不论技术的发展多么便捷与迅速,电子产品的实用性始终是电子产品的核心竞争力,只有提高产品的实用性,多方面满足用户的需求,才能在电子产品的市场中占据一席之地。作为企业,不能只看到眼前的蝇头小利,要着手于从元件耗损、维修等多个方面提供售后来保障电子产品的实用性,同时在原有电子产品硬件设计中,充分考虑到各方面的因素,从根本上提高其实用性。望广大相关工作者能够在此基础上继续深入探究,为提升电子产品的实用性提出更多具有建设性的建议与意见。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的电子产品硬件设计技术详情。如果您有智能电子产品的软硬件功能开发需求,可以放心交给我们,我们有丰富的电子产品定制开发经验,可以尽快评估开发周期与IC价格,也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商,有MCU、语音IC、蓝牙IC与模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙wifi开发等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS方案开发、蓝牙音频开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
07-03
2021
英特尔嵌入式平台硬件设计流程指导技术发展日新月异,如何能够快速提供完整的解决方案,正成为现代高新技术企业的主要挑战。这就要求开发团队进行详细的研究并深刻理解实际需求,进行需求分析,比如产品各项性能指标、产品功能要求、测试认证需求、项目成本目标等,进一步明确设计任务。英特尔产品线比较广泛,针对设计任务和要求,学习平台资料进行评估,设计可靠合理、经济可行的方案时需要特别注意Intel平台各项功能参数与实际需求相符合,具体需要参考英特尔产品文档资料。一、英特尔平台文档资料名词术语1.1外部设计规范EDS(External Design Specification)这份设计文档包含了该平台支持参考设计中的使用和实现的资料,帮助客户设计使用英特尔的产品。还包含了使用特定的Intel组件的性能指标或系统设计的设计信息,以及Intel处理器核心、图形、内存控制器、总线信号描述、系统内存匹配、总线接口数量、电气特性、封装信息、时钟分配、芯片对电压的要求、以及上电顺序和输入/输出接口等具体信息。1.2平台设计指南PDG(P1atformDeSignGuide)设计指南包含的信息支持参考设计的使用和实现的信息,帮助客户设计使用英特尔的产品。还包含了使用特定的Intel组件的PCB板布局和板级系统设计的设计信息与设计建议,具体到CPU和芯片的每一种接口的接线与布线建议,如DDR拓扑结构、DMI、DDI、DSI、SATA、PCIe、USB等;Design Guide中也会有平台中电源分配与上电顺序设计指导等以及对PCB叠层、走线、接口、等长、过孔等做出详细的规范和要求。1.3客户参考设计原理图CRB(Customer Reference Board Schematic)客户参考板原理图描述了一个Intel完整产品的特性,包含了特定产品客户参考板的原理图设计,会把Intel对应平台的各个总线接口连接出来,通过调试即可实现系统功能,包括系统框架图、电源方案、时钟、平台上电顺序、电源管理、详细原理图实现到具体的元器件连接等。1.4客户参考设计布局文档(Customer Reference Board fi1e)客户参考板布局文件是针对目标系统设计的一个布局文件。与客户参考设计原理图相一一对应的,使用参考客户参考板用户指南、客户参考测试计划和客户参考系统设计。1.5平台布局检查表(Layout check 1ist)布局检查表是审查设计指南并实现一个系统布局设计重要环节,由大局到细节的与相关的平台设计指南一起配合使用的,具体的每个总线接口都有详细的要求和说明,比如说高速总线布线、过孔数量、时钟分配、特性阻抗、长度限制等检查可能发生的问题点,增强主板的稳定性能。1.6原理图检查表(Schematic design check list)原理图检查表是一份产品设计原理图需要审查的项目清单和列表,原理图推荐设计与指导,可自查与CRB原理图的接线区别与问题。检查有关芯片周边信号的连接、高速信号的连接、电源状态、时钟分配,未使用总线接口屏蔽注意事项,在原理图设计中常常与外部设计规范EDS配合使用。二、Intel项目设计流程2.1英特尔项目设计前期准备在实际项目设计前期,要进行需求分析和明确开发任务。设计人员需要及时联系Intel的技术支持工程师了解产品路线图,结合项目实际需求,一起讨论平台的芯片方案;开发调试阶段的调试工具种类和使用文档,明确项目开发计划及时间表;同步申请Intel CRB参考设计板进行先期调试与评估,以缩短产口开发周期,提前获得Intel的技术支持和设计资源。当然,参考EDS及其他文档的特性指标过程中,也需要进行初期产品软件实现可行性研宄,如与BIOS/OSV厂家讨论SW开发与设计,MCU的实现与系统配合,OS与driver的功能实现,系统散热方案的选择等。结合项目需求,开始准备设计文档和设计方案,需要先进行系统架构设计,画出系统框图与相关设计部门讨论实现,整理出电源分配、时钟、上电时序及复位、中断、调试等单元构思框图,结合Intel平台客户参考设计原理图CRB,进行器件选型和单元方案实现到整体方案的制定。需要参考PDG,EDS,CRB等文档,特别注意芯片的工作电压、工作频率、系统时序和整体功耗等,满足系统设计需求。2.2英特尔硬件原理图绘制阶段在原理图绘制阶段,首先参考Intel芯片库文件,做到原理图排版清晰合理,版面排列均匀,学习EDS文档中各组信号描述:系统内存、总线接口、电气特性以及上电顺序(此为平台上电设计的重要基础),从EDS中查阅相关信息,并参考CRB根据平台各主要功能模块对时序的要求汇整后进行定义项目平台的上电时序;其次,结合项目功能需求,参考intel CRB原理图设计,特别注意电源分配、时针安排、高速信号的连接等,原理图初稿绘制后需要认真与intel的原理图检查表(schematic design check list)结合排查容易出错的地方,特别是DDR、PCIe、USB、DDI等高速信号;然后,硬件开发人员需要及时与SW同事一起讨论和准备BIOS/Boot loader程序,为第一版打样试产开机作好充分的准备。当然,选择与绘制其他元器件也是一个重要组成部分,需要充分考虑后期的加工以及生产流程的方便性和元器的替代性。可以同步申请Intel技术支持人员进行项目原理图的审查,结合检查结果,召开原理图设计小组进行最终讨论和修改,对功能、性能、冗余设计等客户功能要求规格与标准与Intel平台各项指标相符合,以及工厂的可生产性、可调试性、可测试性进行等,最终修改确定。2.3英特尔PCB布局设计阶段布局和PCB设计阶段,需要及时与机构/ID/EMI/RF/Power/thermal team合作,讨论主要芯片的位置摆放问题,以满足项目整体方案的设计需求。首先结合PCB叠层结构,计算各组高速信号的PCB走线的宽度能否顺畅,讨论电源器件位置以及敏感元器件位置摆放,产生正式设计文档:注意把I/0接口、温度、时钟元器件位置以及限高区域重点讨论其次,绘制PCB布局时需要选择合理的叠层设计、把主要元器件排列均匀,做到高速信号布线顺畅;要特别注意干扰源及敏感信号的屏蔽,各种不同功能模块的供电要做到相对隔离;注意高速信号与电源的走线分配,避免相互干涉;合理规划电源模块布局与电源分配路径,根据印制线路板电流的大小,尽量加粗电源线宽度,减少环路电阻。高速信号走线长度需要符合Intel规范,需要填写PCB板上实际长度在等长表中检查走线长度。合理规划高速信号的参考平面及电源平面,特别注意DDR、DMI、DDI、DSI、SATA、PCIE、USB等高速信号的布线,以避免信号干扰和窜扰效应;拉大高速信号和模拟信号之间的距离,尽可能地增大信号线间的距离,可以有效的减少容性串扰;应尽量减小环路面积减小感性串扰。地线设计中,注意数字地对模拟地的噪声干扰,可将数字地与模拟地分开、接地线应尽量加粗、数字电路系统的接地线构成闭环路,能提高抗噪声能力。关注信号完整性的信号阻抗匹配、线宽走线均匀、线距保持合理;避免传输线的阻抗不连续性,减少使用桩线等。模拟信号,时钟信号和温度信号等敏感信号走线尽量短,并远离电源等干扰源。过孔数量及分布合理,尤其是高速信号的过孔数量不超过要求,可以参考CRB layout file,layout check list和PDG。遵守英特尔参考设计文档PDG,做到电源分配合理,时钟走线得当,DDR等高速信号没有影响和被影响;后期,认真与layout对照检查表一项一项的仔细排查,尤其是高速信号、等长、电源、EMI对策等部分。接近发板前期,可以邀请英特尔专业工程师同步进行检查,收到反馈结果后及时召开layout布局检查会议,讨论并修改后产生正式设计文档进行发版制作。2.4英特尔PCB制作阶段PCB制作期间需要同步检查物料表,协调试生产排程,准备首件测试计划和调试工具软件、调试设备。当收到首片PCB时,首先进行电源相关的开短路测试,确认无误后进行上电测试,重点检查电源时序、时钟、reset等信号,对照英特尔平台EDS中的上电时序要求,软件硬件开发人员及时调整和解决不符合spec.要求的设计;接着power on完成后,需要完成功能测试报告和信号完整性测试报告,然后进行系统功耗与电源品质测试、主要器件的兼容性和系统稳定性测试;生成正式的测试报告和变更文档以便后续相关问题的追溯。必要时可以寻求英特尔平台应用工程师在主板调试验证方面的帮助。2.5英特尔硬件平台调试阶段根据首次试产后的测试结果,修改原理图和布局设计,进一步检查物料上件的准确性,同步解决工厂生产与功能测试相关的问题,形成设计文档:在第二次试生产后,进一步验证系统功能的稳定性,比如说高低温,老化,跑长时间多次开关机等测试;及时解决相关测试部门发现的集中性问题。第三次打板后足够台数、次数的多次验证系统稳定性的同时,也需要在产品最终量产前,改善生产良率,比如说简化设计,使用排组减少零件数量等,对工厂生产和测试过程中,遇到的集中性问题进行解决直到开始量产出货。总结英特尔嵌入式平台设计的目的是为了让系统设备达到预期的功能,系统能够更加稳定的运行,本文重点强调的Intel各个主要设计文档的功能与内涵,解决了X86开发工程师在设计嵌入式平台过程中遇到的种种困惑以及给出了指导方案,在大部分的系统硬件设计过程中运用可取得较好的项目成果,能够缩短产品上市时间与开发资源。当然,现代快节奏的产品开发周期,各种项目的要求也千差万别,可以结合具体实际情况,有针对的选择重点的开发方向。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的英特尔嵌入式平台硬件设计流程指导。如果您有智能电子产品的软硬件功能开发需求,可以放心交给我们,我们有丰富的电子产品定制开发经验,可以尽快评估开发周期与IC价格,也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商:松翰、应广、杰理、安凯、全志、realtek,有MCU、语音IC、蓝牙IC与模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙wifi开发等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS耳机开发、蓝牙耳机音箱开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
07-02
2021
本文的研究对象主要是电路板,通过对电路板常见问题的细致诊断可知其具体的维修措施。不同的故障问题相应地应采取不同的维修策略。实际上,通过对电子设备电路板故障问题的全方面分析,我们可以清楚地了解到及时对设备实施运维是非常有必要的。借助以下几点措施,可有效提升电路板工作的质量,同时还可将其安全性、可靠性得以稳步提升。首先,就电路板故障情形下的诊断方法进行归纳,包括测量法、排除法以及替换法。其次,将具体的维修策略进行归纳、总结,包括清洁除锈措施、检测熔断丝、检测元件以及查找腐蚀点等。电子设备的革新离不开先进科学技木的发展,在技木的支持下现在的电子设备电路板形式多种多样,不仅有双面板形式还有多层板的形式。实际上,用电器械布局的科学整合以及固定电路的批量生产均会受到其不同形式的影响,具有非常特殊的实用性价值。如今的电路系统建设越来越多元化且智能化,可想而知随之而来的便会是电路板故障问题的逐渐増多。为确保相关设备能够更加高效的服务于企业或者个人,就必须及时加强运维效车,且将现有的故障问题及时解决。一、概述常见的电路板故障诊断手段无论是对电子设备电路板实施更换,还是对其进行专业性的维修,在采取具体的措施之前首先需要及时判断结构的芫整性,准确评判与设备相关的故障要素。故而本又现就三种常见且高效的诊断故障的万式进行总结归纳,将其工作原理及时呈现出来。1、关于测量法的工作原理在开展测量法的时候,首先需要将万用表装置来测定相关装置的输出电压参数。在此基础上,便可对其故障进行评估与测定。当然,故障诊断工作者必须对机器设备有非常深入的了解,能够掌握相应的基础知识,尤其是对装置输出电压参数的取值范围有非常明确的认知。经过对实践经验的总结,我们可以知晓两种不同的取值万式:首先,根据生产厂冢所提供的#细数据来明确取值范围。其次,是在第一次使用电路板的时候实施精准的测定,继而把它视为基准数据。2、关于排除法的工作原理现将排除法的基本原理归纳如下:相关工作者可依据电路板装置的运行原理,来进一步判定故障现象出现的主要原因,随即便可采取从简单到复杂的工作理含逐一排除故障问题。通常清况下,往往电路板的故障问题会出现在最后检测的部件中。实际上,具体的故障诊断手段是基于电路板连接机械故障至电路板附件装置机械故障的途径。实践证明,这一种故障排除的万式具有非常高效的作用。相比较而言,排除法具有非常多的优势,例如具有极强的可控性以及操作性等。3、关于替换法的工作原理所谓的替换法,就是将处于同等状态的电路板实施替换,从而对比检测出故障所在。为了达到一定的经济性效果,常见的诊断作业如下:假设型号相同的机械设备在运行的时候,若需诊断某一机械设备的电路板问题,就需要把这一个电路板与正常运行清形下的机械设备实施调换。在这一操作清形下,假设实施替换操作之后依旧存在故障问题,此时就可断定该电路板具有故障问题。二、高效维修电路板故障事宜的重要举措1、及时落实凊洁除锈的工作内容实际上,电路板装置中出现部分物质或者吸附性的杂质是在所难免的,然而当这些吸附性物质出现在电路板装置中时,故而就会使得相关元件的散热受限,甚至会使得电路板出现瘫痪状况。若是电路板受到了严重的损毁,设备就很难继续运行。尤其是当附着性灰尘出现在芯片接角的时候,继而会使得芯片元件ft定性不高,甚至会引发电路板短路的问题出现。由此可见,及时对电路板实施凊洁除锈的维修事亘是非常有必要的,及时减少附着性灰尘对设备的干扰。2、科学检测熔断丝装置为了保险起见,电路板装置中均安装有熔断丝部件。如此一来,即便是电路板经过高电流的时候仍旧可起到保护元件的作用,防止元件被损坏。也就是说,在检测的时候还需要及时对电路板装置中的熔断丝实施检测,掌握熔断丝的损毁状况。当出现熔断丝损毁的问题时,必须及时将其进行更换,即采用同一型号的熔断丝。3、关于元件损坏问题的探究在进行电路板维修工作之前,必须先对不同的部件进行仔细的观察,同时依据观察来进行评估。通常其故障形式是如下三种类型:第一种是裂缝问题,即电路板元件电容出现面积变大的问题,同时存在裂缝等现象;第二种是三极管被烧毁,呈现为贯穿性的状态。第三种是电阻元件被烧断,无法达到及时的保护作用。针对这一现象,必须及时将相同型号的装置进行替换,借此处理电路板故障问题。4、对腐蚀点与虚焊问题进行检测由于制作工艺因素的存在,故而会对部分机械设备内部电路板装置产生极大的影响。当一段时间的运行之后,部分元件接角的位置就会出现一定程度的虚焊问题。除此之外,在潮湿环境的影响下电路板装置也同样会出现腐蚀问题。实际上,潮湿的环境是不利于电子设备的电路板装置正常运行的,故而其部分元件的运行效车会受到极大的影响。针对以上问题,需在故障所在之处实施假焊举措。同时,还可依据现实条件采取二次连接的维修手段。现如今,我国的科学技木水平己经有了明显的提升,并且拥有先进技木的人才也越来越多。可见,我国现代化发展速度会有非常可喜的改进。由于电力系统的运行效果与人们的日常生活关,故而相关部门需及时加强电子设备的管控,充分发挥先进人才的技木与理含,提升电路板维修效果。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的电路板的诊断与维修技术。如果您有智能电子产品的软硬件功能开发需求,可以放心交给我们,我们有丰富的电子产品定制开发经验,可以尽快评估开发周期与IC价格,也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商,有MCU、语音IC、蓝牙IC与模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙wifi开发等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS方案开发、蓝牙音频开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。
07-01
2021
电路级仿真分析由电子元器件构成的电路的性能,包括数字电路的逻辑仿真和模拟电路的交直流分析、时域和频域分析等。电路级仿真必须有包含PSPICE参数的元器件模型库的支持,仿真信号和输出数据代替了实际电路调试中的信号源和示波器。电路仿真主要是检验设计方案在功能方面的正确性。电路仿真技术使工程师在实际电子系统产生之前,就有可能全面地了解电路的各种特性。现在电路仿真也广泛用于各类学校的电子专业教学。商品化的电路仿真软件种类比较多,软件性能特点各不相同,应用的便利性也有差别。根据工程和教学的需要选择合适的电路仿真软件可大大提高工作效率和教学效果。一、电路仿真技术的功能特点电路仿真是经过广泛实践,被证明是相当有效的分析技术,被越来越多的电子设计者采用。电路仿真技术可以在下面几个方面发挥作用。1.验证电子电路设计采用电路仿真技术对不同的电路设计方案快速地进行模拟分析,保证设计思想正确。在电路形式确定以后,对电路的元件参数进行灵敏度分析和容差分析,优化电路参数,保证设计质量。电路设计采用仿真技术,能极大的减少人工劳动,缩短设计周期,降低设计成本。如滤波器设计中有大量的复杂分析。用人工计算全部数据的话,要耗费大量的时间。采用电路仿真软件可以在几分钟内得到结果,而且误差可保持在工程规范的范围内。与传统的电路测量方法相比,计算机仿真可预测某特定电路参数的变化过程和最终结果,使人们对电路性能的变化规律有深入的了解。例如,元件参数的误差会给产品性能带来多大的影响?哪个元件的误差会给电路性能产生最大的作用?采用电路仿真技术中的蒙特卡洛分析能快速得出结论。应用最坏情况分析,设计人员可方便地测试各种极端情况,观察极限条件下电路的反应。灵敏性分析使用户能够确定由于设计或元器件参数更改引起的电路性能参数(诸如周期、增益或上升时间)的变化比例。在常规测量有困难,特别是在实际系统中具有破坏性的实验研究中,电路仿真技术尤其有优势。如某些电子设计涉及高电压和大电流,不正确的设计参数可能造成电子元件损坏,使设计进程受阻。电路仿真用于数字电路同样具有高效率、高精度的特点。在搭建电路之前使用仿真技术,可避免各种致命的损坏,增加成功率。作为一种模拟技术,仿真虽然还不能完全取代真实电路的实际测量。但由仿真产生的各种参数在设计中有决定性的意义,也为实物试验提供了数据基础。2.电子专业的辅助教学电子学是一门实验性很强的学科,电子学原理的学习最好和实验同步进行,以加深感性认识。实验需要测量仪器和电子元件。受到客观条件限制时,用电路仿真验证理论分析结论不失为一个有效的方法。电路仿真能记录分析中的全部数据,可以方便地重现各种电学过程,特别是一些瞬息即逝的现象。如振荡电路的起振过程,一般只有1毫秒左右。在没有存储功能的示波器上无法观察到这一过程。而使用仿真可记录电路起振的全过程;再如用电路仿真软件可构建各种运算电路,随时验证运算放大器的电路理论,比搭建实验电路更为简便快捷。绘制的电路图和产生的仿真曲线可被复制到文档中,使你的实验报告看起来更有说服力。学习电子电路,不仅要掌握基本原理和计算方法,还要注重电路的设计、分析和研发能力的培养。通常实验室不可能提供世界上各厂家的最新器件。而电路仿真可以采用新器件的模型加以模拟和分析。应用电路仿真技术还可设计验证、测试、设计和创新等不同形式的训练,培养学生多方面的能力。3.学习电子工程测量技术测量是电子技术的基本技能之一。电子测量有两个方面的要求:掌握电子仪器的操作方法和数据的采集分析。在电子测量中,要用到多种信号发生器:如高频信号发生器、低频信号发生器和函数发生器等。这些仪器产生的信号在电路仿真软件中都能实现:如瞬态源可产生函数发生器的各种信号,非线性受控源可产生调幅波等。通过设置仿真源的信号参数,能深入理解各种波形的电学意义。在仿真软件的图线界面中,根据对测量结果的期待,选择波形的显示参数,相当于调节电子仪器的各个旋钮。电路仿真产生的波形图线比示波器荧屏有更大的幅面和更精确的坐标。软件的图线测量工具可对信号曲线实施多种测量,如周期信号的幅值、频率、周期、相位及脉冲信号的上升时间,信号的过冲幅度等。测量工具是完全图形化的,具有很强的交互性,能自动计算各项参数。波形计算器对波形进行数学计算。波形计算器使用各种数学符号及函数,计算信号的如平均值,微分积分等数据。在大多数软件中,利用波形计算器,可以交互地构建复杂的函数表达式,产生新的波形。部分仿真软件的测量结果可以被直接标注到图表中。运用某些软件(如Multisim)中的虚拟仪器,对掌握真实仪器的性能和操作很有帮助。二、电路仿真软件的基本性能随着微机技术的发展,基于Windows的EDA软件水平不断提高,现在有很多不同软件公司生产PC版的电路仿真产品。这些产品有不同技术档次和应用定位。一些以印制电路板设计为主要应用的软件也有内嵌仿真组件,如ORCAD的PSPICE、Protel的Simulate等。专门用于电路仿真产品品牌比较多,如Multisim、TINA、ICAP/4、Circuitmaker和Micro-CAP等。通常这些软件都是基于电路仿真语言PSPICE。各种电路仿真软件的界面和功能各有特点,数据的显示和处理方式也不尽相同。可以从下列四个方面来评价电路仿真软件的实用价值。1.仿真项目的数量和性能仿真项目的多少是电路仿真软件的主要指标。各种电路仿真软件基本的分析功能包括静态工作点分析、瞬态分析、直流扫描和交流小信号分析等4项。还可能有的分析功能有:傅里叶分析、参数分析、温度分析、蒙特卡罗分析、噪声分析、传输函数分析、直流和交流灵敏度分析、失真度分析、极点和零点分析等。仿真功能比较少的软件如SIMextrix只有6项,而TINA有多达20项。Protel、Orcad、P-CAD等软件的仿真功能在10项左右。专业化的电路仿真软件有更多的仿真功能,对电子设计和教学的各种需求考虑得比较周到。如TINA的符号分析、Pspice和ICAP/4的元件参数变量和最优化分析、Multisim的网络分析和数字电路仿真、CircuitMaker的错误设置等都是比较有特色的功能。PSPICE语言长于分析模拟电路,对数字电路的处理不很理想。各种软件的解决方法也不一样:如Protel对数字元件采用Digital SimCode描述,并用乔治亚大学的XSPICE处理数字仿真。Multisim采用基于VHDL、Verilog或C代码描述的模拟和数字器件协同模型。对于纯数字电路的分析和仿真,最好采用基于VHDL等硬件描述语言的仿真软件,如Altera公司的可编程逻辑器件开发软件MAX+plus II等。2.仿真元器件的数量和精度软件元件库中仿真元件的数量和精度决定了仿真的适用性和精确度。电路仿真软件的元件库有数千到1、2万个不等的仿真元件,但软件内含的元件模型总是落后于器件的开发和应用。因此,除了软件本身的器件库之外,器件制造商的网站是元器件模型的重要来源。设计者可根据最新器件的外部参数自定义元件模型,构建自己的元件库。对于教学工作者来说,软件的元件模型库完全可以满足常规教学所需。电路仿真软件的元件分类方式有两种:按元器件类型如电源、二极管、74系列等分成若干个大类;或按元件制造厂商分类。大多数仿真软件有电路图形符号的预览,便于取用。各电路仿真软件对元件的PSPICE模型都作了简化。如PSPICE的电阻模型有一阶、二阶和指数等三个温度系数。多数软件只定义了前两个温度参数,只有TINA定义了电阻的三个温度参数,而Protel的电阻未定义温度系数;又如双极型晶体管有40个PSPICE模型参数,Multisim规定了全部的参数、TINA也有32个,Protel只有22个。所以对仿真精度要求比较高的设计要采用高精度的元件模型,或根据实际元件修正模型参数。查阅和修改组件模型的方法各个软件的处理各有不同。有的在元件属性框中即可修改元件模型参数,而有的要打开专门的模型参数文件或界面才能修改。3.数据显示和处理能力运行仿真后会得到大量的电路数据。仿真数据的显示方式有列表和图线两种。如计算直流静态工作点后,Protel将节点电压、支路电流、元件消耗功能和电源端等效电阻等数据以列表显示;Pspice和MicroCAP可将电压、电流和功率标示在电路图中。瞬态分析、直流扫描、交流小信号分析一般以图线显示结果。图线可以被打印或保存为特定格式的文件;部分软件可将波形保存为通用的PWL(以时间—电学量数对组表示的)格式文件,或导出到Excel中。也可以复制图线,把它粘贴到Windows的“画图”中,处理后保存为图片文件;或直接把图线粘贴到Word、PowerPoint、Autherware等软件的文档中。各电路仿真软件对波形图线的处理能力不同。但一般都有如下数据处理功能:(1)波形测量:显示为不同类型的坐标刻度(线性、对数、幅度、分贝等);测出图线的有效值、方均根值、峰峰值、平均值、最大值、最小值、周期等。(2)图线计算:对图线进行加、减、乘、除、微分、积分等运算。或将图线变量作为数学函数的自变量,得到新的数学变量。(3)修饰图线:使图线更美观、更容易被理解。可更改图线的粗细、颜色、式样和标记;添加测量数据点标志和数据标签;改变图线的背景色、坐标的式样和颜色等。有些软件允许在图线画面中输入说明性的文字,甚至可以是中文文本。4.虚拟仪器和教育功能形象化的虚拟仪器是电路仿真软件的一个特色。最典型的例子是Multisim,该软件的虚拟仪器无论界面的外观还是内在的功能,都达到了同类软件的最高水平。其它备有虚拟仪器的软件有TINA和EDISON等。虚拟仪器可以帮助学习者了解电子仪器的作用,深入理解电子测量的方法和技术要领。掌握电子仪器的各种操作方法,特别是各种控制按钮、旋钮的功能。Multisim和TINA虚拟仪器的功能实际上已超过了PSPICE本身,比较典型的是网络分析仪和逻辑分析仪。网络分析仪是分析射频组件和射频网络参数的专用仪器;而Multisim的逻辑分析仪具有真正的数字电路分析能力,符合实际数字系统分析的技术要求。部分软件还有虚拟的机电元件,如灯泡、按钮、继电器、接触器等电气元件,调用这些元件可构建机电控制电路。软件元件库中的数学和模拟控制器件可用以分析自动控制原理。为适应教育单位对电路原理教学的需求,有的软件设置了教育功能。主要是允许使用者对元器件设置一些隐藏的错误,以提高训练学生提高分析问题和解决问题的能力。如Mulisim和TINA可对组件设置开路、短路和漏电阻三项参数;而Altium公司的另一个电路仿真产品CircuitMaker可以对组件和电路做更多的教学设置,并且可加上密码,以防止应用者修改组件属性。三、怎样选择电路仿真软件?在电子工程的生产设计或电子学专业教学中,对电路仿真软件可能有不同的要求,应从软件功能特点和工作实际需要两个方面来考虑。1.考虑生产和教学对电路仿真软件的需求。首先要考虑软件的实际生产能力,用此软件能完成什么样的工作?该软件的模型库能否满足设计需要;软件有哪些电路仿真功能;电路图有哪些输出格式,是否和企业现有的PCB设计软件兼容;软件的价格及提供哪些售后服务等等。如果本单位的产品比较复杂,就要考虑从电路设计、分析、优化,系统仿真、甚至机电系统设计在内的全面解决方案。2.评估电路仿真软件的性能各公司的软件产品有不同的销售定位,电路仿真软件的功能、扩展性和价格相差很大。同一软件有不同的版本,以不同的功能和价格适应不同的业务需求。一般的教学单位只要学习电路仿真的相关原理,不必强求软件的高性能。使用学生版或教育版的软件完全可以应对日常教学所需。而作为电子生产企业,则要采用企业版或加强版的软件,还要考虑产品的设计、生产和管理等一系列问题,对软件的维护和技术支持也有一定的要求。所以应尽量采用大公司的产品。如ICAP/4、Orcad等;如果对电路设计和仿真有更高的综合性要求,可以考虑美国Synopsys公司的Saber。Saber适用领域广泛,包括电子学、电力电子学、电机工程、机械工程、电光学、光学、控制系统以及数据采样系统等等。3.根据教学需要选择适用的软件在教学中,要求电路仿真软件能清晰地展示电路图、信号图线和各种电路数据。Multisim在所有电路仿真软件中,它的仿真元器件、仿真分析类型和虚拟仪器都是最全的,是各级学校电路教学的理想仿真工具。Multisim的缺点是电路图画面只能放大到200%,电路线条比较细,投影到大屏幕上不太清晰。比较适合于职业技术学校的电路仿真软件是TINA 6.0简体中文版,该软件不但菜单和对话框是简体中文,所有的帮助也都是用中文写成,学生比较容易理解和接受。Altium的电路图和仿真图线界面的显示质量比较好,适合教师用于教学幻灯演示和制作各种文档中的插图。Altium也很适合用于印制电路板设计的教学。ICAP/4的优点是可以把仿真得到的电路波形插入电路图中,即可以显示电路中任何一点的波形。Orcad的Pspice在电路中显示仿真得到的节点电压、支路电流和元件消耗功率等数据,非常直观;MicroCAP有最强大的参数扫描功能,可时设置多达20个参数进行扫描分析。如果是电子学的初学者,则可以用有3D界面的电路仿真软件Edison,该软件界面生动直观,和实物形象相当接近,有助于认识和理解电路。4.专用电路仿真软件除了通常的电路仿真软件外,还有一些专门针对某一类设计应用的软件如:Intusoft公司的电源仿真设计软件PowerSupply Designer和磁性元件(设计分析变压器和电感器)的设计软件MagneticsDesigner;芬兰APLAC公司用于射频电路设计和仿真的软件APLAC;以及美国Ansoft公司的系列产品等。很多的半导体器件生产商为了推广它们的产品,也开发了专门的电路设计和仿真软件。如Altera公司的可编程逻辑器件设计软件Max+PlusI I;T I公司的开关电源专用设计软件SWIFT Designer;Linear公司的电路仿真和开关电源设计软件SwicherCAD等。总结最后要说明的是,现在电路仿真软件的发展方向已不再局限在电子学范围内。电路仿真技术在增强数模混合信号的仿真能力的同时,正在向电力电子、电光学、甚至是电机工程、机电工程等领域扩展,为工程实际和教学带来更多的方便。电路仿真技术有强大的电路分析功能,基本包括了电子测试分析的全部项目。不同厂商的电路仿真软件所提供的电子仿真元件数量、电路分析功能和数据处理能力有较大的差别。应根据工程设计和专业教学需要选择合适的电路仿真软件。以上就是我们深圳市组创微电子有限公司为您介绍的电路仿真软件的特点和选用建议。如果您有智能电子产品的软硬件功能开发需求,可以放心交给我们,我们有丰富的电子产品定制开发经验,可以尽快评估开发周期与IC价格,也可以核算PCBA报价。我们是多家国内外芯片代理商,有MCU、语音IC、蓝牙IC与模块、wifi模块。我们的拥有硬件设计与软件开发能力。涵盖了电路设计、PCB设计、单片机开发、软件定制开发、APP定制开发、微信公众号开发、语音识别技术、蓝牙wifi开发等。还可以承接智能电子产品研发、家用电器方案设计、美容仪器开发、物联网应用开发、智能家居方案设计、TWS方案开发、蓝牙音频开发、儿童玩具方案开发、电子教育产品研发。