PCB-Neuigkeiten - Austausch von Erfahrungen im PCB-Design eines Hardwareexperten

One: cost saving
Phenomenon 1: The resistance value of these pull-up/Pull-down Widerstände spielt keine Rolle, so wählen Sie eine ganze Zahl 5K.
Bewertung: Es gibt keinen Widerstandswert von 5K auf dem Markt, der nächste ist 4.99K (accuracy 1%), gefolgt von 5.1K (accuracy 5%), und seine Kosten sind 4-mal und 2-mal höher als die von 4.7K mit einer Genauigkeit von 20%. . Die Widerstandswerte von 20% Präzisionswiderständen sind nur 1, 1.5, 2.2, 3.3, 4.7, 6.8 (including integer multiples of 10); similarly, 20% Präzisionskondensatoren haben nur die oben genannten Werte. Wenn Sie andere Typen auswählen Der Wert muss eine höhere Präzision verwenden, und die Kosten werden mehrfach verdoppelt, aber es wird keinen Nutzen bringen.
Phänomen 2: Welche Farbe sollte die Anzeigeleuchte auf dem Panel wählen? Ich finde Blau ist etwas Besonderes, so choose it
Comment: Other red, grün, gelb, Orange und andere Farben, regardless of size (under 5MM), sind seit Jahrzehnten reif, und der Preis ist im Allgemeinen unter 50 Cents, Während Blau etwas ist, das in den letzten drei oder vier Jahren erfunden wurde. Technologiereife und Versorgungsstabilität sind schlecht, aber der Preis ist vier- bis fünfmal teurer. Zur Zeit, Die blaue Kontrollleuchte wird nur bei Gelegenheiten verwendet, die nicht durch andere Farben ersetzt werden können, such as displaying video signals
Wait.
Phänomen 3: Dieser Punkt der Logik kann auch mit einer 74XX Gate Schaltung gebaut werden, aber es ist zu erdig, also CPLD verwenden, which looks much more high-end
Comment: 74XX gate circuit is only a few cents, und CPLD ist mindestens Dutzende von Dollar, (GAL/PAL ist nur ein paar Dollar, but the company does not recommend it). Ganz zu schweigen von der Kostensteigerung um N-mal, Es fügt auch mehrmals Arbeit in Produktion und Dokumentation hinzu.
Phänomen 4: Unsere Systemanforderungen sind so hoch, einschließlich MEM, CPU, FPGA and all chips must choose the fastest
Comment: Not every part of a high-speed system works at high speed, und jedes Mal steigt die Gerätegeschwindigkeit um eine Stufe, der Preis verdoppelt sich fast, und es bringt auch große negative Auswirkungen auf Signalintegritätsprobleme.
Phänomen 5: Die PCB-Design Anforderungen an dieses Board sind nicht hoch, Verwenden Sie einfach einen dünneren Draht und ordnen Sie ihn automatisch an.
Kommentar: Automatische Verkabelung nimmt unweigerlich eine größere Leiterplatte Fläche, und zur gleichen Zeit produziert es viele Male mehr Durchgänge als manuelle Verdrahtung. In einer großen Charge von Produkten, die Faktoren, die Leiterplattenhersteller Für Preissenkungen sind Linienbreite und Überführung zu berücksichtigen, zusätzlich zu Geschäftsfaktoren. Die Anzahl der Löcher, welche sich jeweils auf die Ausbeute der Leiterplatte und die Anzahl des Verbrauchs der Bohrer auswirken, spart Kosten für den Lieferanten, und findet einen Grund für die Preissenkung.
Phänomen 6: Solange das Programm stabil ist, der Code ist länger, and lower efficiency is not the key
Comment: CPU speed and memory space are all bought with money. Wenn Sie ein paar Tage mehr verbringen, um die Effizienz des Programms beim Schreiben von Code zu verbessern, Dann lohnt sich die Kostenersparnis durch Reduzierung der CPU-Frequenz und Reduzierung der Speicherkapazität auf jeden Fall. Die CPLD/FPGA Design ist ähnlich.
Two: Low-power design
Phenomenon 1: Our system is powered by 220V, Also müssen wir uns nicht um den Stromverbrauch kümmern.
Kommentar: Das Low-Power-Design dient nicht nur zur Energieeinsparung, Weitere Vorteile sind, dass es die Kosten für das Stromversorgungsmodul und das Kühlsystem reduziert, und reduziert die Störung von elektromagnetischer Strahlung und thermischem Rauschen aufgrund der Verringerung des Stroms. Wenn die Temperatur der Geräte sinkt, the life of the device is correspondingly extended (the operating temperature of a semiconductor device increases by 10 degrees, and the life is shortened by half)
Phenomenon 2: These bus signals are all pulled by resistors, so I feel more relieved
Comment: There are many reasons why signals need to be pulled up and down, aber nicht alle müssen gezogen werden. Der Pull-up und Pull-down Widerstand zieht ein einfaches Eingangssignal, und der Strom ist weniger als zehn Mikroampere, aber wenn ein angetriebenes Signal gezogen wird, der Strom wird den Milliamp-Pegel erreichen. Das aktuelle System hat oft 32-Bit Adressdaten je, Wenn die 244/245 isolierter Bus und andere Signale werden hochgezogen, a few watts of power consumption will be consumed on these resistors (don't use the concept of 80 cents per kilowatt-hour to treat these few watts of power consumption).
Phänomen 3: Wie man mit diesen unbenutzten I umgeht/O Ports von CPU und FPGA? Lass es zuerst leer sein, I'll talk about it later
Comment: If the unused I/O-Port bleibt schwimmend, Es kann zu einem Eingangssignal werden, das durch ein wenig Störung von der Außenwelt wiederholt oszilliert, und der Stromverbrauch von MOS-Geräten hängt grundsätzlich von der Anzahl der Flips der Gate-Schaltung ab. Wenn es hochgezogen wird, Jeder Pin wird auch Mikroampere Strom haben, so the best way is to set it as output (of course, no other signals with driving can be connected to the outside)
Phenomenon 4: There are so many doors left in this FPGA to use up, so you can play to your heart’s content
Comment: The power consumption of FGPA is directly proportional to the number of flip-flops used and the number of flips. Daher, Der Stromverbrauch des gleichen FPGA-Typs bei verschiedenen Schaltungen und unterschiedlichen Zeiten kann um das 100-fache abweichen. Die Minimierung der Anzahl der Flip-Flops für schnelles Flippen ist der grundlegende Weg, den FPGA-Stromverbrauch zu reduzieren.
Phänomen 5: Der Stromverbrauch dieser kleinen Chips ist sehr niedrig, so there is no need to consider
Comment: It is difficult to determine the power consumption of the internal chip das ist not too complicated. Es wird hauptsächlich durch den Strom auf dem Stift bestimmt. Ein ABT16244 verbraucht weniger als 1 mA ohne Last, aber sein Indikator ist jeder Pin. It can drive a load of 60 mA (such as matching a resistance of tens of ohms), das ist, the maximum power consumption of a full load can reach 60*16=960mA. Natürlich, Nur der Stromversorgungsstrom ist so groß, und die Hitze fällt auf die Last.
Phänomen 6: Der Speicher hat so viele Steuersignale. Mein Board muss nur die OE- und WE-Signale verwenden. Die Chipauswahl sollte geerdet sein, so dass die Daten während des Lesevorgangs viel schneller herauskommen.
Comment: The power consumption of most memories when the chip selection is valid (regardless of OE and WE) will be more than 100 times larger than when the chip selection is invalid. Daher, CS sollte verwendet werden, um den Chip so weit wie möglich zu steuern, und soweit andere Anforderungen erfüllt sind. Es ist möglich, die Breite des Chipauswahlimpulses zu verkürzen.
Phänomen 7: Warum sind diese Signale übertrieben? Solange das Spiel gut ist, it can be eliminated
Comment: Except for a few specific signals (such as 100BASE-T, CML), es gibt Überschuss. Solange es nicht sehr groß ist, es muss nicht unbedingt abgeglichen werden. Auch wenn es übereinstimmt, es passt nicht unbedingt zum besten. Zum Beispiel, Die Ausgangsimpedanz von TTL ist kleiner als 50 Ohms, und einige sogar 20-Ohm. Wenn ein solcher großer Matching Widerstand verwendet wird, die Strömung wird sehr groß sein, der Stromverbrauch wird inakzeptabel sein, und die Signalamplitude wird zu klein sein, um verwendet zu werden. Außerdem, Die Ausgangsimpedanz eines allgemeinen Signals bei Ausgabe eines hohen Pegels und Ausgabe eines niedrigen Pegels ist nicht gleich, und es gibt keine Möglichkeit, ein komplettes Match zu erreichen. Daher, das Matching von TTL, LVDS, 422 und andere Signale können akzeptabel sein, solange der Überschuss erreicht wird.
Phänomen 8: Die Verringerung des Stromverbrauchs ist eine Frage des Hardware-Personals, and has nothing to do with software
Comment: The hardware is just a stage, aber die Software ist der Performer. Der Zugriff auf fast jeden Chip auf den Bus und das Kippen jedes Signals werden fast von der Software gesteuert. If the software can reduce the number of accesses to the external memory (using more register variables, Mehr Einsatz interner CACHE, etc.), timely response to interrupts (interrupts are often low-level active with pull-up resistors), und andere spezifische Maßnahmen für spezifische Boards werden einen großen Beitrag zur Reduzierung des Stromverbrauchs leisten.
Three: system efficiency
Phenomenon 1: This CPU with a main frequency of 100M can only handle 70%, und es wird in Ordnung sein, wenn es auf eine 200M Frequenz geändert wird.
Bewertung: Die Verarbeitungskapazität des Systems beinhaltet eine Vielzahl von Faktoren. Im Kommunikationsgeschäft, der Engpass ist im Allgemeinen im Speicher. Egal wie schnell die CPU ist, Es ist sinnlos, dass der externe Zugriff nicht schnell sein kann.
Phänomen 2: CPU mit größerem CACHE, it should be faster
Comment: The increase of CACHE does not necessarily lead to the improvement of system performance. In einigen Fällen, CACHE schließen ist schneller als CACHE verwenden. Der Grund dafür ist, dass die in CACHE verschobenen Daten mehrfach wiederverwendet werden müssen, um die Systemeffizienz zu verbessern. Daher, im Kommunikationssystem, In der Regel wird nur die Anweisung CACHE geöffnet. Auch wenn die Daten CACHE geöffnet werden, Es ist nur auf einen Teil des Lagerraums beschränkt, wie der Stapelteil. Zur gleichen Zeit, Die Programmgestaltung muss auch die Kapazität und Blockgröße des CACHE berücksichtigen, die Länge des Schlüsselcodeschleifenkörpers und der Sprungbereich umfasst. Wenn eine Schleife nur ein wenig größer als die CACHE ist, und die Schleife wird wiederholt, es wird elend sein.
Phänomen 3: Bei so vielen Aufgaben werden Interrupts oder Abfragen verwendet? Stop it faster
Comment: The real-time interruption is strong, aber nicht unbedingt schnell. Bei zu vielen unterbrochenen Aufgaben, dieser wird nicht verlassen, und dann kommt einer nach dem anderen, und das System stürzt in einer Weile ab. Wenn die Anzahl der Aufgaben groß, aber sehr häufig ist, Ein großer Teil der CPU-Energie wird für den Overhead von Ein- und Ausgang des Interrupts ausgegeben, und die Systemeffizienz ist extrem niedrig. Wenn Sie in den Abfragemodus wechseln, die Effizienz kann stark verbessert werden, aber manchmal kann die Abfrage die Echtzeitanforderungen nicht erfüllen, Der beste Weg ist also, im Interrupt abzufragen, das ist, nach Eingabe eines Interrupts, Alle gesammelten Aufgaben werden verarbeitet und dann beendet.
Phänomen 4: Das Timing der Speicherschnittstelle ist die werkseitige Standardkonfiguration, no need to modify
Comment: The default values set by the BSP for the memory interface are all set according to the most conservative parameters. In realen Anwendungen, Die Busbetriebsfrequenz und Wartezeit sollten mit Parametern für eine angemessene Anpassung kombiniert werden. Manchmal kann die Verringerung der Frequenz die Effizienz verbessern. Zum Beispiel, wenn der RAM-Zugriffszyklus 70ns und die Busfrequenz 40M ist, die Zugriffszeit von drei Zyklen einstellen, that is, 75ns; wenn die Busfrequenz 50M ist, Es muss auf 4 Cycle gesetzt werden, die tatsächliche Zugriffszeit hat sich auf 80ns verlangsamt.
Phänomen 5: Wenn eine CPU nicht damit umgehen kann, Verwenden Sie einfach zwei verteilte Verarbeitung, and the processing capacity can be doubled
Comment: For moving bricks, zwei Personen sollten doppelt so effizient sein wie eine; für Malerei, Eine weitere Person kann nur helfen. Wie viele CPUs verwendet werden sollen, kann nur ermittelt werden, wenn man mehr Kenntnisse über das Geschäft hat. Versuchen Sie, die Kosten der Koordination zwischen den beiden CPUs zu reduzieren, and make 1+1 as close to 2 as possible, und nie weniger als 1 sein.
Phänomen 6: Diese CPU hat ein DMA Modul, it must be fast to move data
Comment: The real DMA is to start both devices at the same time after the hardware preempts the bus, und lesen Sie hier und da in einem Zyklus. Allerdings, Viele DMAs in der CPU sind nur Simulationen. Vor Beginn jeder DMA, a lot of preparatory work (setting the starting address and length, etc.) must be done. Während des Transfers, Die Zwischenspeicherung im Chip wird oft zuerst ausgelesen, und dann ausgeschrieben. Das heißt:, Es dauert zwei Taktzyklen, um die Daten einmal zu verschieben, which is faster than the software to move (no instruction fetching, no extra work such as loop jumps), aber wenn Sie nur ein paar Bytes auf einmal verschieben, Sie müssen noch viel vorbereiten. Allgemein, es beinhaltet auch Funktionsaufrufe, die nicht effizient ist. Daher, Diese DMA gilt nur für große Datenblöcke.