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巧(qiǎo)评电(diàn)子工程师常犯(fàn)的20个错误(wù)

电子工(gōng)程(chéng)师(shī)指从事(shì)各类电子设(shè)备和信息系统研(yán)究、教学、产品设计、科技开发、生产和管理等工作的高级工程技术(shù)人才。 一般分(fèn)为硬件工程师和软件工程(chéng)师。

硬件工程师:主(zhǔ)要负责电(diàn)路分析、设计并以电脑软件为(wéi)工具进行PCB设计,待工(gōng)厂PCB制作完毕并且(qiě)焊接好电子(zǐ)元件之后进(jìn)行 测试、调试;

软(ruǎn)件工程师:主要负责(zé)单片机、DSP、ARM、FPGA等嵌入式程(chéng)序的(de)编写及调(diào)试(shì)。FPGA程序有(yǒu)时属硬件(jiàn)工(gōng)程师工作范畴。

错误一(yī):这些(xiē)拉高/拉低的电阻用(yòng)多大的阻值关(guān)系不大(dà),就选个整数5K吧
点评(píng):市(shì)场上不存在5K的阻值,最接近的是4.99K(精度1%),其次是5.1K(精度5%),其成本分别比精度(dù)为20%的4.7K高4 倍和2倍。
20%精(jīng)度的电阻阻值只有1、1.5、2.2、 3.3、4.7、6.8几个类别(含(hán)10的整数倍(bèi));
类似地,20%精(jīng)度的电容也只有以上几种值,如果选了其它的值就必须使用更高的精度(dù),成本就翻(fān)了几倍,却不能带来任何好 处。
错误二:这部分(fèn)电路只(zhī)要要求软件这(zhè)样设计就不会有(yǒu)问题
点评:硬件上很多电(diàn)气特性直接受软件控制,但(dàn)软(ruǎn)件是经(jīng)常发生意外的,程序(xù)跑飞(fēi)了之后无法(fǎ)预料(liào)会有(yǒu)什么操作。
设计者(zhě)应确保不论软件做什么样的操作硬件都(dōu)不(bú)应在(zài)短时间内发生永久(jiǔ)性损坏。
错误三:这点逻辑用74XX的门(mén)电路搭也(yě)行(háng),但太土,还是用CPLD吧,显得(dé)高档多了
点评(píng):74XX的门(mén)电(diàn)路只几毛钱,而CPLD至少(shǎo)也得几十(shí)块,成本(běn)提高了N倍不说,还给生产、文档等工作增(zēng)添数倍的工作。
错误四:这(zhè)板子的PCB设计要求不高,就(jiù)用细一点的线,自动布(bù)吧
点评:自动布线必然(rán)要占用更大(dà)的PCB面(miàn)积,同时产(chǎn)生比手动布线(xiàn)多好(hǎo)多(duō)倍的过孔,在批量很大的产(chǎn)品中,PCB厂家降价所考 虑的因(yīn)素除了商务(wù)因(yīn)素外,就是线宽和过孔数量(liàng),它们分别影(yǐng)响到PCB的成品率和钻(zuàn)头(tóu)的消耗数量(liàng),节(jiē)约了供应商的成本,也(yě) 就给(gěi)降价找(zhǎo)到了(le)理由。
错误(wù)五:我(wǒ)们这系统是220V供电,就不用在乎功(gōng)耗问题了
点(diǎn)评:低功(gōng)耗设(shè)计并不仅仅是为了省电,更多(duō)的好(hǎo)处在于降低(dī)了电源模(mó)块及散热系统(tǒng)的成本、由于电流的减小也减少了电磁辐 射和热噪声的(de)干(gàn)扰。
随着(zhe)设备温度的降低,器件(jiàn)寿命则相应延长(半导体器件的工作温度每(měi)提高10度,寿命则缩短(duǎn)一(yī)半)。
错误六(liù):这些总线(xiàn)信号都用电(diàn)阻拉一下,感觉放心(xīn)些
点(diǎn)评(píng):信号需要上(shàng)下拉的原因(yīn)很多,但也(yě)不是(shì)个个(gè)都要拉。
上下拉电阻拉一个单纯(chún)的(de)输(shū)入(rù)信号(hào),电(diàn)流也就几十微安以(yǐ)下,但拉一个被驱动了的信号,其(qí)电流将达毫安级,现(xiàn)在(zài)的系统(tǒng)常常 是地址(zhǐ)数据各32位,可能(néng)还有(yǒu)244/245隔离后的总线(xiàn)及其(qí)它信(xìn)号,都上(shàng)拉的话,几瓦的功耗就耗(hào)在(zài)这些电阻上了(不要(yào)用8毛(máo)钱 一度电的观念来对待这几瓦的功耗)。
错(cuò)误七:CPU和FPGA的这些不(bú)用的(de)I/O口怎么处理呢?先(xiān)让它空着吧,以后再说(shuō)
点评:不用的I/O口如果悬空的话,受外界的一点点干(gàn)扰就(jiù)可能成为(wéi)反复振荡的输入信号了(le),而MOS器(qì)件(jiàn)的(de)功耗基本取决于门 电路的翻(fān)转次数。
如果把它上(shàng)拉的话,每个引脚(jiǎo)也会(huì)有微安级的电流,所以最好(hǎo)的办法是设成输出(当(dāng)然外面不能接其(qí)它(tā)有(yǒu)驱(qū)动的信号)。
错误八:这款FPGA还剩这么多(duō)门用不完,可尽(jìn)情发挥(huī)吧
点评(píng):FGPA的功耗与(yǔ)被使用(yòng)的触(chù)发器数量及(jí)其翻转次数成正比,所以同一(yī)型号(hào)的(de)FPGA在不同电路不(bú)同时刻的功耗可能(néng)相(xiàng)差 100倍(bèi)。
尽(jìn)量减少高速翻转的触发器数量是(shì)降低FPGA功耗(hào)的根本方法。
错误九(jiǔ):这些小(xiǎo)芯片的功(gōng)耗都很低,不用考虑
点(diǎn)评:对于内部(bù)不太复(fù)杂的芯片(piàn)功耗是很难确定的,它主(zhǔ)要由引脚上的(de)电流(liú)确定,一个ABT16244,没有负载(zǎi)的话耗电大概不 到1毫安,但它的指标是每个脚可驱(qū)动60毫安的负载(如匹配几十欧姆的(de)电阻),即满负荷(hé)的功耗最大可达60*16=960mA,当 然只是电源电流(liú)这么大,热(rè)量都落到负载(zǎi)身上了。
错误十(shí):存储器有这么多控(kòng)制信号,我这块板子只(zhī)需要用OE和(hé)WE信号(hào)就可以了,片(piàn)选(xuǎn)就接地吧(ba),这样读(dú)操作时数据出来(lái)得快 多了
点评:大部分存储器的功耗在片选有效时(不论OE和WE如何)将比(bǐ)片选无(wú)效时大100倍以(yǐ)上,所以应尽可(kě)能(néng)使用(yòng)CS来控制芯 片,并且(qiě)在满足其它要求的情(qíng)况下尽可(kě)能缩短片选脉冲的宽度。
错误十一:这些信号怎(zěn)么都(dōu)有过冲啊?只要匹配得(dé)好,就可消除了
点(diǎn)评(píng):除了少数特定信号外(wài)(如(rú)100BASE-T、CML),都是有过冲的,只要不是很大(dà),并不一定都需要(yào)匹配,即使匹配也并非 要匹配得最(zuì)好(hǎo)。
像TTL的(de)输出阻抗不到50欧(ōu)姆,有的甚(shèn)至20欧姆,如果(guǒ)也(yě)用这么大的匹配电阻的话,那电流就非常大了,功耗(hào)是无法接(jiē)受(shòu)的。
另外信号幅度也将小得(dé)不能用,再说一般信号在输出高电平和输出低电平时的输出阻抗(kàng)并不(bú)相同,也(yě)办法做到(dào)完全匹配。
所以(yǐ),TTL、LVDS、422等(děng)信号的匹配只要做到过冲可以(yǐ)接受即可。
错(cuò)误十二:降低(dī)功耗(hào)都是硬件(jiàn)人员的事,与软件没关系(xì)
点评:硬件只是搭个舞台,唱(chàng)戏的却是软件,总线上几乎每一个芯片的访问、每(měi)一个信号(hào)的翻转(zhuǎn)差不多(duō)都由(yóu)软件控制的,如(rú)果(guǒ) 软件能减少外存的访问次数(多使用寄存(cún)器变量、多使用内(nèi)部CACHE等)、及时(shí)响应中断(duàn)(中断往往(wǎng)是低电平有效并带有上 拉(lā)电阻)及其(qí)它争对具体单板的特定措(cuò)施都将(jiāng)对降低功耗作出很大的贡(gòng)献。
错误十三:这主频100M的CPU只能处理70%,换200M主频(pín)的就没事了(le)
点(diǎn)评:系统的处理(lǐ)能力牵(qiān)涉到多(duō)种多样的因(yīn)素,在通信业(yè)务中其瓶颈一般(bān)都(dōu)在存储(chǔ)器上,CPU再快,外部访问快不起来也是徒 劳(láo)。
错(cuò)误十四:CPU用(yòng)大一点的CACHE,就应(yīng)该快了
点评:CACHE的增大,并不一定就导(dǎo)致系统性能(néng)的提(tí)高,在某些情况(kuàng)下关闭(bì)CACHE反(fǎn)而比使用CACHE还快。
原因是搬到CACHE中的数据必须(xū)得到多次重复使用才会提高系统(tǒng)效率。
所(suǒ)以在通信(xìn)系统中一般(bān)只打开指令CACHE,数据CACHE即使(shǐ)打开也只局限在部分存储空间,如堆栈部分(fèn)。
同时(shí)也要求程序设计要(yào)兼顾CACHE的容(róng)量及块大小,这涉及到关(guān)键代(dài)码循环(huán)体的长度及(jí)跳(tiào)转范围,如果一个循环刚好比
CACHE大那么一点点,又在反复循环的话,那就惨了。
错误十五:一个CPU处理(lǐ)不过来,就用两个分布处理,处理(lǐ)能(néng)力可提高一倍
点评:对于搬砖头(tóu)来(lái)说(shuō),两个人(rén)应该比一个人的效率高一倍;对于作(zuò)画来(lái)说,多一个人只能帮倒忙。
使用(yòng)几个CPU需对业务(wù)有较多的了解后才能确定,尽量减少两个CPU间(jiān)协调(diào)的代价,使1+1尽可能(néng)接近2,千万(wàn)别小于1。
错误十六:这(zhè)个(gè)CPU带(dài)有DMA模块,用它来搬数据(jù)肯定快
点评:真正的(de)DMA是由硬件抢占总(zǒng)线后(hòu)同时启动两端设备,但很(hěn)多嵌入CPU内(nèi)的DMA只是(shì)模拟而已,启(qǐ)动每一次DMA之前要 做不少准备工作(设起(qǐ)始地址(zhǐ)和长度等)。
在传输时往往是先读到芯片内暂存,然后再写出去,即搬一次数(shù)据需两(liǎng)个时(shí)钟周期(qī),比软件来搬要快一(yī)些(不需要取指令,没 有(yǒu)循(xún)环跳(tiào)转等额外工作)。
但如果一(yī)次只搬几个字节,还(hái)要做一堆准备工作(zuò),一般还涉及函数调用,效率并不高。所以这种(zhǒng)DMA只对大数(shù)据块才(cái)适(shì)用。
错误十七:为保证干净的电源,去偶电容是多多益善
点评(píng):总的来(lái)说去偶电容越(yuè)多(duō)电(diàn)源(yuán)当然(rán)会更(gèng)平(píng)稳,但太多了也有(yǒu)不利(lì)因(yīn)素:浪(làng)费成本、布线困难(nán)、上(shàng)电冲击电流太大等(děng)。
去偶电容的设计关键是要选对容量并且(qiě)放(fàng)对地方,一般的芯片手(shǒu)册都有争对去偶电容的设计参(cān)考,最好按手册去做。
错误十八:用户操作错(cuò)误(wù)发生问题就(jiù)不能怪(guài)我了(le)
点评:要求(qiú)用户严格(gé)按(àn)手册操作(zuò)是没错的,但用户是人,就有犯错的时候(hòu),不能说碰错一个键(jiàn)就死(sǐ)机,插(chā)错一个插(chā)头就烧板子。所以对(duì)用户(hù)可(kě)能犯(fàn)的各种错误必须加以保护!
错(cuò)误十(shí)九:这板子坏的原(yuán)因是对(duì)端(duān)的(de)板子(zǐ)出问题了,也不(bú)是(shì)我的责任
点评:对于各种对(duì)外的硬件接口应有足够的兼容性(xìng),不(bú)能因为对方(fāng)信号不正常,你就(jiù)歇着了。
它不正常只应(yīng)影响到(dào)与其有关的那部分功能,而其(qí)它(tā)功能应能正常工作,不应彻底罢工,甚至(zhì)永久(jiǔ)损坏,而(ér)且一旦接口(kǒu)恢复(fù), 你也应立即(jí)恢复正常。。
错误二十:我们的系统要求这么(me)高,包括MEM、CPU、FPGA等(děng)所有(yǒu)的(de)芯片都(dōu)要选最快的(de)
点评:在一(yī)个高速系统中并不是每一部分都工作在高速状态(tài),而器件速度每提高一个等级(jí),价格(gé)差(chà)不多(duō)要翻倍,另外还给信号 完(wán)整性问题(tí)带来(lái)极大(dà)的负面影响。
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