****产品详细设计报告
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目 录
1概述 ............................................................................................................................................... 6 背景 .......................................................................................................................................... 6 产品功能描述 ............................................................................................................................ 6 产品运行环境说明 .................................................................................................................... 6 重要性能指标 ............................................................................................................................ 6 产品功耗 ................................................................................................................................... 6 必要的预备知识(可选) .............................................................................................................. 6 2 产品各单元详细说明 ................................................................................................................. 6 产品功能单元划分和功能描述 .................................................................................................. 6 单元详细描述 ............................................................................................................................ 7 单元1 .................................................................................................................................. 7 单元2 .................................................................................................................................. 7 单元N………. ...................................................................................................................... 8 产品各单元间配合描述 ............................................................................................................. 8 总线设计 ............................................................................................................................. 8 时钟设计 ............................................................................................................................. 8 产品上电、休眠、复位设计 ................................................................................................ 8 各单元间的时序关系 ........................................................................................................... 9 产品整体可测试性设计 ....................................................................................................... 9 软件加载方式说明 ............................................................................................................... 9 3 产品电源设计说明 .................................................................................................................... 9 产品供电原理框图 .................................................................................................................... 9 产品电源各功能模块详细设计 .................................................................................................. 9 4 产品接口说明 .......................................................................................................................... 10 产品单元内部接口 .................................................................................................................. 10 对外接口说明 .......................................................................................................................... 10 软件接口 ................................................................................................................................. 10 调测接口 ................................................................................................................................. 11 5 产品可靠性、可维护性设计说明 ............................................................................................. 11 产品可靠性设计 ...................................................................................................................... 11 关键器件及相关信息 ......................................................................................................... 11 关键器件可靠性设计说明 .................................................................................................. 11 关键信号时序要求 ............................................................................................................. 12 信号串扰、毛刺、过冲及保障措施： ............................................................................... 12 其他重要信号及相关处理方案 .......................................................................................... 12 机械应力 ........................................................................................................................... 12 可加工性 ........................................................................................................................... 12 电应力 ............................................................................................................................... 12 环境应力 ........................................................................................................................... 12 温度应力 ........................................................................................................................... 13 产品可维护性设计说明 ........................................................................................................... 13 6 EMC、ESD、防护及安规设计说明 ........................................................................................ 13 产品电源、地的分配图 ........................................................................................................... 13
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7 8
关键器件和关键信号的EMC设计 ............................................................................................ 13 防护设计 ................................................................................................................................. 13 产品工艺、热设计、结构设计说明 ......................................................................................... 13 PCB工艺设计 .......................................................................................................................... 14 产品结构设计 .......................................................................................................................... 14 产品热设计 ............................................................................................................................. 14 特殊器件结构配套设计 ........................................................................................................... 14 其他 ........................................................................................................................................ 14
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表目录
表1 表2 表3 表4 表5
性能指标描述表 .................................................................................................................. 6 关键器件及相关信息 ......................................................................................................... 11 关键信号时序要求 ............................................................................................................. 12 器件可靠性应用隐患分析表 .............................................................................................. 11 产品器件热设计分析表 .......................................................................... 错误!未定义书签。
图目录
图1 图2 图3 图4 图5 图6 图7 图8 图9
XXX .................................................................................................................................... 7 XXX .................................................................................................................................... 7 总线分配示意图 .................................................................................................................. 8 时钟分配示意图 .................................................................................................................. 8 复位逻辑示意图 .................................................................................................................. 8 XX时序关系图 ..................................................................................................................... 9 XX接口时序图 ................................................................................................................... 10 产品供电架构框图 ............................................................................................................... 9 产品电源、地分配图 .............................................................................. 错误!未定义书签。
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产品硬件详细设计报告
关键词：<能够表达文档描述内容主要方面的词汇>
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1概述
1.1 背景
1） 简要说明产品开发的意义和背景。 2） 该文档对应的产品正式名称和版本号；
1.2 产品功能描述
在本节中简述产品功能，内容参照产品总体方案中的相关章节
1.3 产品运行环境说明
在本节中简述产品运行环境，内容参照产品总体方案中的相关章节
1.4 重要性能指标
在本节中简述产品性能指标，内容参照产品总体方案中的相关章节
表1 性能指标描述表
性能指标名称 性能指标要求 说明 1.5 产品功耗
可以在原理图基本完成后，再根据器件参数、数量来计算产品的功耗。
1.6 必要的预备知识(可选)
为可选项，仅用于介绍较生僻的特殊技术，为初接触者提供参考。
2 产品各单元详细说明
本章主要参考方案设计中的单元概述，并详细描述各电路单元。
2.1 产品功能单元划分和功能描述
<从系统的角度阐述产品的逻辑实现，提供产品的逻辑框图，划分功能单元，对其中的各单元的功能进行简要说明，在这里先划分单元，阐述单元之间的关系，再按单元分章节，在单元章节中分别描述各单元的功能、接口、数据结构和可编程器件。需要说明硬件与软件的配合分工关系，如
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何处理业务功能；可以摘要性地引用或简述产品总体方案中的内容。
2.2 单元详细描述
电路单元如果是公司标准且有详细文档，可以直接引用〔说明单元电路的参考资料名称〕，并说明调整细节〔与参考电路不同的部分〕。
2.2.1 单元1
1. 单元1功能描述
详细描述本单元的功能，给出本单元的功能框图。(图号已在单元样式中，内容描述写：如图1所示，……〕
图1 XXX
2. 单元1与其他单元的接口
详细说明本单元对其他单元接口每个/组信号的详细定义，如设计到时序设计，请包括时序说明。 3. 单元1的实现方式
详细说明本单元的实现方法，包括使用的芯片、主要电路分析和解释。对于CPU单元，需要说明存储器的地址分配。对于有性能指标要求的，应说明性能指标实现方法和依据，包括仿真，试验板的测试数据等。需要说明硬件与软件的配合分工关系，如何处理任务功能；
2.2.2 单元2
1. 单元2功能描述
详细描述本单元的功能，给出本单元的功能框图。(图号已在单元样式中，内容描述写：如图1所示，……〕
图2 XXX
2. 单元2与其他单元的接口
详细说明本单元对其他单元接口每个/组信号的详细定义，包括时序说明。 3. 单元2的实现方式
详细说明本单元的实现方法，包括使用的芯片、主要电路分析和解释。对于CPU单元，需要说
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明存储器的地址分配。对于有性能指标要求的，应说明性能指标实现方法和依据，包括仿真，试验板的测试数据等。需要说明硬件与软件的配合分工关系，如何处理任务功能；
2.2.3 单元N………. 2.3 产品各单元间配合描述
含CPU电路板的产品，需描述总线设计,时钟，产品复位设计等系统性说明
2.3.1 总线设计
详细说明采用什么总线，什么工作方式，下挂什么单元，给出图示和文字解释。
图3 总线分配示意图
2.3.2 时钟设计
详细说明有什么时钟源，提供应什么单元，时钟之间关系如何。 对于输出时钟要增加时钟指标设计、对于输入时钟要写清楚始终要求及裕量设计。需要给出图示和文字解释。
图4 时钟分配示意图
2.3.3 产品上电、休眠、复位设计
详细说明单元间复位顺序、Watchdog设计、复位单元，给出产品复位、断电重启的流程图。 并粗略估计所需的时间。需要结合故障管理方案，考虑在故障情况下的复位重启要求。
复位重启时间指系统从运行状态，经历系统复位，重新恢复进入正常运行态的时间。复位类型通常包括：软件复位、硬件复位。主要考虑产品的软、硬件复位。根据我司实际产品状况，设置相应的复位，或睡眠状态。
断电重启时间 指系统从运行状态，经历断电/通电，重新恢复进入正常运行态的时间。应考虑系统断电和产品断电重启，重启一般包括：基本的底层启动、自检、配置；系统通常重启时间在小时之内。
图5 复位逻辑示意图
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2.3.4 各单元间的时序关系
根据我司产品实际情况，如果有必要，请说明各单元的信号经过哪些的处理，符合什么样的时序关系，再输出到另一个单元。对不同类型芯片、不同类型信号的时序容限要求和保障措施：建议至少保证器件手册的要求，并注意考虑在极限环境条件下〔高温或严寒〕，器件的参数变化造成时序变化、并注意器件替代型号和不同批次间的差异容限。
图6 XX时序关系图
2.3.5 产品整体可测试性设计
说明各单元配合实现的可测试性设计，从以下几方面说明可测性设计要求： 产品提供哪些自诊断、自测试功能，实际的硬件实现方式、需要哪些软件的支持。
2.3.6 软件加载方式说明
说明软件加载方式及接口设计，说明产品JTAG链连接方式，接口定义等。
3 产品电源设计说明
本节由硬件开发人员负责，采购工程师提供指导和审核。
3.1 产品供电原理框图
根据产品总体供电方案，画出产品的供电结构框图，包括防护、缓启动、电源部分的EMC、电源上下电顺序控制、电源监控及备份等功能单元。 对供电结构的进行相应的设计说明。
图7 产品供电架构框图
3.2 产品电源各功能模块详细设计
给出供电结构中的各个功能单元的详细设计说明，可饮用总体方案中的电源设计。
电源模块选用说明：给出主要电源模块和电源芯片的型号、主用/备用器件的各种参数〔包括输入特性、输出特性、对降额的考虑和可靠性指标等〕，如果电源需要散热设计要求〔加入热设计工
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作〕、板内电源电路对外接电源冲击的隔离、滤波能力、异常状态的保护〔限压和限流〕等，防护设计：产品电源输入端口应有相应的抑制浪涌电压和电流的设计；
EMC设计：产品上的电源模块应有相应的EMI滤波电路设计，包括电源模块和电源芯片的输入滤波和给分电源的输出滤波设计。对于芯片一侧的滤波电路也应给出简单描述；
监控设计：假设产品有对工作电压有监控要求，需有相应的电压监控方案；
上下电顺序控制说明：根据公司产品实际情况，假设产品对上下电有要求，则增加上下电设计。
4 产品接口说明
4.1 产品单元内部接口
信号名称 连接单元名称 信号功能 其他说明 4.2 对外接口说明
以表格形式列出产品与对用户表达的接口信号的位置和定义，包括每一个/组信号与哪块产品相连，输入/输出关系，及其他必要的说明。 本板连接器编号 本板信号名称 I/O 图8 XX接口时序图
信号功能 其他说明 4.3 软件接口
在《产品总体设计方案》的基础上，对产品软硬件接口部分进行进一步的补充设计描述。产品软硬件接口描述主要从以下几个方面入手：
1. 产品片选信号分配及说明； 2. 中断信号分配及说明； 3. 通信端口分配及说明； 4. 寄存器分配及说明； 5. 关键器件操作说明；
其中1、2、3三部分在产品总体设计阶段基本完成，可注明参见。产品硬件详细设计阶段主要是对4、5两部分进行详细描述，关键是要说明具体的操作参数。
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4.4 调测接口
详细说明产品上所有调试用接口，包括调试专用测试口，硬件测试点，指示灯、跳线、电源保险丝、软件测试接口等。
5 产品可靠性、可维护性设计说明
5.1 产品可靠性设计
本节由硬件开发人员负责，采购工程师，结构工程师提供指导和审核。根据公司产品实际情况，进行修订。根据产品重点检查器件的选用是否符合要求，提出不符合项，做为问题点由硬件开发人员进行决策，对于选用的可靠性不高的器件，要给出建议解决措施。
5.1.1 关键器件及相关信息
表2 关键器件及相关信息
器件名称 器件功能 器件封装 对产品的影响 可能的故障模式 建议故障检测方法 5.1.2 关键器件可靠性设计说明
采用以下表格，对重要器件、电路对产品可靠应用分析结论进行标准化表述，对一个器件或电路所有相关问题集中描述，便于对分析结论进行跟踪。
表3 器件可靠性应用隐患分析表
器件位号 问题分类 问题及影响描述 严重程度 解决措施 填写指导： 是否采纳/原因 1、对存在的问题提出可操作的解决措施，多个解决措施要按重要程度排序
2、问题分类选项为：电应力与浪涌、静电ESD、EMC因素、温度应力、机械应力、潮敏、焊接工艺与焊料、其他环境应力、替代或批次参数容差、器件正常寿命到期等；
3、严重程度包括致命、严重、一般、提示。 4、设计不采纳时需注明简要原因。
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5.1.3 关键信号时序要求
关键信号的时序参数要求及简要分析，根据产品实际设计，如GSM、GPS通讯数据是否有时序要求；
表4 关键信号时序要求
器件名称 最大输出接口类型及信号时钟周期 有效时间名称 〔ns〕 〔ns〕 最小输出最小输入最小输入保保持时间 建立时间 持时间〔ns〕 〔ns〕 〔ns〕 5.1.4 信号串扰、毛刺、过冲及保障措施：
串扰主要受布线影响，毛刺受到布线、匹配、电磁兼容等多重影响；过冲主要受到机器开启的影响。本节说明对这几种问题的控制措施
5.1.5 其他重要信号及相关处理方案
其他重要信号特性，如单双向、工作频率，相关电气特性、时序、噪声容限要求，以及从布线角度考虑满足这些要求的具体措施等等。
5.1.6 机械应力
对产品的设计 、生产工具与操作、市场使用提出的约束条件进行检查，并对器件这方面的性能进行重点关注。
5.1.7 可加工性
重点检查器件的可加工性要求是否满足，如ESD要求、潮敏要求、可焊性要求等，提出不符合项，并给出建议改良措施，做为问题点由硬件工程师决策。
5.1.8 电应力
重点对产品外部电接口器件防护设计进行分析，如开机浪涌能力，防护能级分析，接地分析等，提出问题点。
5.1.9 环境应力
根据产品，重点检查选用的器件是否满足环境应力要求，如关键器件在机器震开工作的情况能否稳定，不满足时产品设计采取的防护措施是否可行，提出问题点。
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5.1.10 温度应力
检查器件的温度降额，以及温度问题较多的器件是否在设计上有保障，并提出产品在加工过程中的热应力限制。 所有器件工作温度范围符合产品规格要求，长期功耗大的功率器件、IC提出散热或布局要求；
5.2 产品可维护性设计说明
从以下几方面说明产品是否符合可维护性设计要求：
产品提供PCB和逻辑版本号上报功能的方式〔根据公司产品实际情况〕。 如产品硬件电路升级，详细描述升级原因及更改部分所在的章节； 产品软件和数据的加载和配置的方式，包括在线加载和远程加载。
产品能通过产品软件完成哪些设置、控制和操作，如工作方式设置、复位、休眠等，硬件部分是如何支撑这些功能的。
6 EMC、ESD、防护及安规设计说明
6.1 产品电源、地的分配图
画图表示出本板的电源和地线分布图，并对重点环节〔例如汇接点〕的方式予以说明。
6.2 关键器件和关键信号的EMC设计
a) 列举产品设计中时钟、高速信号、复位信号的种类与频率，以及这些信号对EMC的要求，
实现的方式。
b) 注明对电源有特殊要求〔如幅值、纹波、电流等〕的关键器件的型号及其EMC要求、实现
的方式。
c) 对PCB布局布线有特殊要求的关键器件型号及实现的方式。 d) 描述对产品有局部屏蔽要求的电路及关键器件型号、实现的方式。
e) 描述接口电路的接口类型、速率，对应的器件型号，接口电路的EMC/ EMI 和ESD配套设计。 如果该文档前面有描述，此处可以填写“参见上面某部分描述”。
6.3 防护设计
说明影响产品的外来破坏因素、对应的防护措施〔包括防雷击等〕
7 产品工艺、热设计、结构设计说明
本节由硬件开发人员和结构工程师协同完成，简要说明产品工艺设计说明。
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7.1 PCB工艺设计
PCB基材(新板材〕；最正确外表镀层；长×宽×厚及特殊尺寸公差〔装配、铆接、压接等〕、孔径公差等要求； PCB最小线宽、线距，最小孔径、过孔最小间距等设计方案。
根据器件密度、PCB尺寸、相关设备产能、加工效率等设计产品加工路线，包括根据产品防护方案确定的组装后处理方式〔如涂覆等〕，以及老化方式，测试路线等，产品返修考虑等。
7.2 产品结构设计
按照以下要求，确定产品工艺结构设计方案。
产品的安装及紧固方式；产品上紧固件的种类及可装配性、可操作性、禁布区；装配方式、装配空间、紧固方式、装配精度要求；不仅要考虑装配上可操作性，拆卸的可操作性也要考虑；连接器布局设计〔导向、防误插设计〕。
7.3 产品热设计
根据产品实际情况，说明产品在运行过程中对散热的要求及散热方式
7.4 特殊器件结构配套设计
说明产品内所有与外部零部件连接，并且对结构有特殊要求的器件与PCB、机壳的配合关系，包括其它产品、扣板、背板、结构件、电缆等，以及有匹配关系的安装孔、器件〔如指示灯、连接器、开关、按键等〕的尺寸位置精度要求和配合方式。
8 其他
其它设计信息，如：配套措施；调试、安装和使用维护的注意事项；对生产维修环节的配套 要求等。
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