USB硬件设计技术基础指南
目录
1、概述 (3)
2、USB2.0硬件设计规范指导 (3)
2.1 USB 接口定义 (3)
2.2 USB原理图设计指导 (4)
2.3 USB布局和走线设计 (5)
2.3.1 布局设计 (6)
2.3.2 布线设计 (6)
3、Test Validation (10)
3.1 USB眼图测试 (10)
3.1.1设备需求 (10)
3.1.2 USB眼图测试过程 (11)
4、USB布线布局失效分析案例 (12)
4.1 原理图 (12)
4.2 PCB布局以及PCB布线 (13)
5、USB Cable设计 (16)
5.1 USB cable内部结构参考 (16)
5.2 USB cable的制作标准参考 (16)
5.3 USB 2.0cable制作检查表及相关参数介绍 (17)
6、USB3.0展望 (19)
6.1 USB3.0硬件设计注意事项 (20)
7、USB OTG简介 (20)
7.1 USB OTG概述 (20)
7.2 USB OTG接口定义 (22)
7.3 USB OTG设计规范 (22)
8、USB 2.0设计Check list (22)
9、参考文献 (22)
1、概述
通用串行总线，简称USB，是连接计算机系统与外部设备的一个串口总线标准，也是一种输入输出接口的技术规范，被广泛应用于个人电脑和
移动设备等娱乐通讯产品中，并迅速扩展至数字电视、游戏机，车载影音
娱乐系统等其他领域。
USB2.0目前广泛应用于公司的各个机型之中，其中不仅仅包括一些外置的USB端口应用，而且一些模块的通讯接口也广泛采用USB2.0的方
式，例如：3G，Wifi等。车机的前置面板上也有连接MP3，ipod，手机等
移动设备的USB接口。所以USB2.0设计的好坏直接影响到产品的各个性
能，直接关系到产品的质量和产品的可持续性研发。
本文分别就目前常用的USB2.0的硬件设计，PCB布局以及走线，EMC，测试验证等方面进入深入的讨论，把比较有效的电路和PCB布局规则，
EMC改进经验融入进去，以便指导我公司产品前期的研发和生产以及后
期的产品验证，提高工作效率，降低生产成本，使我公司的研发流程进一
步规范。另外，关于USB OTG的相关设计指导、USB cable的规范化设
计，USB3.0的前期指引都融入到本文当中。
2、U SB2.0硬件设计规范指导
USB2.0接口设计主要包括电源设计、ESD设计、PCB布局和走线设计。好的产品设计需要从以上几个方面认真考虑。
2.1 USB 接口定义
USB信号使用分别标记为D+ 和D-的双绞线传输，它们各自使用半双工的差分信号并协同工作。下图中的定义VBUS一般采用5V供电，范
围4.75V到5.25V之间，D-和D+是一组差分信号对，用于数据的传输。
图1 USB信号定义
2.2 USB原理图设计指导
下图中的原理图作为后续的参考设计
1、对5V供电采用了限流保护IC，防止USB接口5V短路对主板造成损
坏；另外，为了降低成本，使用可恢复的保险丝也可以。这对我们的
主板通过DQA的短路测试或者静电冲击尤为重要。
2、5VBUS处采用了一颗22UF的钽电容，防止USB的插拔造成电流的瞬
间变化造成对主板的冲击
3、主板信号地（GND）和机壳地（CHASSISGND）分离，机壳地主要为
静电放电通道。在对USB接口静电放电的时候，可以让电流瞬间从机
壳地（CHASSISGND）流向机器外壳，达到ESD的效果。
4、差分对需要注意对ESD器件的选型，目前主要使用压敏电阻或者专用
的USB 静电防护器件IC。
5、共模电感在对EMI要求不是很严格的情况下，可以采用0ohm电阻替
代，有时候为了改善眼图的质量，可以调节为10ohm到33ohm之间的
经验值去调试。
图2 USB小板原理图设计参考
6、USB2.0协议规定，整个USB总线拓扑体系由三个元素组成：主机（Host）、集线
器(Hub)、设备(Device)。简单的说，主机(Host)只能作为主机存在，只能用来连
接设备(Device)和集线器(Hub)；设备(Device)只能作为设备存在，只能用来连接
主机或集线器；而集线器则是既可用来连接主机，也可用来连接设备，它用来连
接主机的端口，叫上行端口（upstream port），用来连接设备的端口，叫做下行端
口（downstream port）。
如果是USB HOST，则在其D+ D-上都要下拉15K电阻，如果是USB DEVICE，则在其D+或D-上上拉1.5K电阻。(对于全速和高速设备，是上在D+
上上拉，对于低速设备，是在D-上上拉）。
当USB DEVICE插上USB主控制器后，由于USB DEVICE上的上拉电阻和USB HOST上的下拉电阻分压，便产生一个高电平，这时USB HOST就会发
现有一个USB设备插入，并通过判断是D+ OR D-被拉高来识别相应的设备。高
速设备是先被识别为全速设备的，然后再通过HOST与DEVICE之间的确认来判
断是什么设备
2.3 USB布局和走线设计
本文中的USB2.0的布局设计主要采用公司常用的4层PCB设计作为参考指导，其中板的叠层一般如下：
图3 堆叠示意图
主要信号走线应布在同一层上，通常选择signal 1层。与该层直接相邻的应为GND层，采用无分割的整层地平面，提供良好的信号返回路径。走线最好不要跨层，实在不能避免走线跨层时应该最大程度的降低信号的过孔数量，同时要避免走线的返回路径跨越底层或电源层分割线处，如下图的这种情况，一定要设法避免：
图4 整体布局注意示意图
2.3.1 布局设计
USB的PCB布局主要从以下4个方面更注意，其中文章后面附有详细的Checklist供设计者参考和检查。
1.控制器与USB插座应该尽可能的靠近，以减少走线的长度。
2.用于去耦和消除高频噪声干扰的磁珠和去耦电容应该尽可能的靠近USB
插座放置。
3.终端匹配电阻应该尽可能放置在靠近USB控制器的一端。
4.元器件PCB布局要求：从内（IC）到外（连接器）依次是共模扼流圈、
静电保护器件、USB插座，其中静电保护器件应该尽可能靠近插座。2.3.2 布线设计
USB的PCB布线设计主要从以下7个方面注意，其中文章后面附有详细的Checklist供设计者参考和检查。
1.尽可能缩短走线长度，优先考虑对高速USB差分线的布线，尽可能的避
免高速USB差分线和任何的接插件和边沿陡峭的数字信号线靠近走线。
2.尽可能的减少在USB高速信号线上的过孔数和拐角，从而可以更好的做
到阻抗的控制，避免信号的反射。
图5 减少过孔示意图
3.禁止使用90°的走线拐角，使用两个45度来实现拐弯或用一个圆弧来实
现，这将大大减低信号的反射和阻抗的不连续。
4.不要将信号线走在晶振、晶体、时钟合成器、磁性器件和时钟倍频的IC
下面。
5.在信号线上避免出现短桩线（stub），否则将会导致信号的反射，从而影
响信号的完整性。如果短桩线是不可避免的话，那么确保其长度不要超过150mils。
图6 差分线布线注意点
图7 匹配电阻的正确布局方法
6.尽可能将高速信号线走在同一层里。保证走线的返回路径有一个完整的无
分割的镜像平面(VCC或GND，优先选择GND平面)。如果可能的话，不要将走线跨越镜像平面分割线（如电源平面上不同电源的分割线），否则将会增加自感系数且增大信号的辐射。
7.信号线在PCB边缘注意EMI防护，这里可以遵循20H理论，由于电源层
与地层之间的电场是变化的，在板的边缘会向外辐射电磁干扰，这称之为边缘效应。可以将电源层内缩，使得电场只在接地层的范围内传导。以一个H（电源和地之间的介质厚度）为单位，若内缩20H则可以将70%的电场限制在接地边沿内。
图8 20H理论示意图
其中差分信号布线需要注意以下6条规则:
1.在并行的USB差分信号对之间的布线间距，要确保90 ohms的差分阻抗。
2.缩短高速USB信号线同高速时钟线和交流信号并排走线的长度，或者加
大它们并排的间距，从而降低串扰的影响。保证差分对信号与其他信号走线的间距至少为50mils。
图9 差分对走线间距示意图
3.差分对信号之间采用紧耦合模式，即走线之间的间距小于走线的宽度，这
样能够提高差分信号抗外界噪声干扰的能力。具体的走线间距和宽度需要通过相关的软件计算确定。
4.差分信号最好保证两走线的间距处处一致，并且要做到长度匹配，其最大
的长度差（如DP和DM的长度差）不能大于150 mils。
图10 差分走线保持间距一致
5.长度匹配保持间距处处一致更重要，因此，优先保证长度匹配，可以在一
些走线间距不能保持一致的地方对信号走线进行绕线，保证两条走线的长度一致。
6.确保USB连接器走线到背板接插件的总长度控制在18 inches。Total
length=d1+d2+d3; d1<=5inches;d2<=12inches;d3<=1 inch
图11 USB走线长度控制
针对电源信号走线部分，保持所有的VBUS走线尽可能的短，最好使用走线宽度为50mils,2 OZ 铜厚的走线布VBUS信号线。综上所述，USB的硬件设计是PCB设计中比较重要的部分，需要我们特别加以考虑，才能设计出符合质量要求的产品。
3、Test Validation
测试验证这一块主要是讲述USB信号的完整性，其中包括USB差分信号眼图的测试，USB droop, USB drop等。
3.1 USB眼图测试
本文主要以泰克示波器为例讲述USB眼图的测试过程。
3.1.1设备需求
数字示波器：泰克TDS7404或者TDS7254数字荧光示波器
配件：泰克P6274或者P6248或者等同的差分探头1个
泰克P6245 FET 探头2个
泰克TCA to BNC转接头3个
TDS7000 Deskew治具一套
3.1.2 USB眼图测试过程
图12 泰克TDSUSB 分析软件
如上图，打开USB测试软件，然后输入设备ID以及设备描述。
然后点击configure可以配置TDSUSB 进行测试，进入以下界面：
然后点击按钮，直到显示屏幕上出现正确的波形，点击OK即可。
图13 测试OK的USB眼图
眼图分析的报告结果将会以HTML的形式储存下来，通过分析结果，我们可以很清楚的看到数据的上升时间，下降时间，幅值等参数，报告也会显示出具体的失效的参数，可以有针对性的分析。
4、USB布线布局失效分析案例
本节内容结合公司里面的一款产品，包含了USB2.0接口，SD卡接口，音频接口。在做可靠性测试的时候，静电放电问题没有通过。我们从原理设计以及PCB布局，布线方面，对其做出了一些分析和总结。
4.1 原理图
如下图，看到打红色圈的地方是设计欠妥的地方，需要我们逐一分解：
1、VCC端，作为USB接口的供电端，而且是通过排线连接到外接小
板上，此处需要增加一个电容，因为小板体积的限制，此处增加一
颗100uf,10V钽电容为佳。
2、从EMI的角度，R401，R402处的10ohm电阻应该改为共模电感
最好，如果对EMI要求不是很严，此处用22ohm到33ohm之间的
阻抗匹配值为佳。
3、USB连接器的第4pin的GND，原理图上是通过排线连接到主板上，
静电放电的时候，此处的静电通道不足够放大电流，导致4KV接
触放电时，出现闪屏的现象。此处应该铺大面积的铜连接到GND
并最终连接到CHASSIS GND.
4、ESD器件摆放位置，应该遵循靠近连机器USB接口摆放，需要修
正。
5、模拟音视频接口信号地应该与数字GND隔离开，使模拟信号不至
于受到数字信号的干扰。
图14 USB外接口原理图
4.2 PCB布局以及PCB布线
如下图，是产品设计的PCB板，从外观上看，一些地方欠妥：
1、小板的螺丝孔没有开马蹄形或者花孔，这样大面积的GND铜皮不能和主机
的机壳地（CHASSIS GND）相连接，导致静电放电通道失去。
2、ESD器件R403，R404应该靠近连接器布局，值得注意。
3、5V电源供电走线尽量走40mils,过孔需要至少2个，滤波电容应该靠近连接
器摆放。
4、USB GND脚GND通道狭窄，不利于信号的抗干扰以及信号的完整性，更不
利于ESD效果。图13是小板ESD改善后的图片，通过导电铜皮让CHASSIS GND与信号GND充分接触，增大放电通道，测试结果通过。
图15 USB外接版PCB实物图
5、小板的布线图如下，从图中可以看出，USB差分对走线在打孔处间距发生变
化，5V走线和GND都有欠妥，需要让USB GND充分连接到机壳地（CHASSIS GND）上面。
图16 USB小板布线图
图17 USB连接器布局布线参考图
下图是经过ESD整改接地以后改善的效果图，当然这一块我们也可以采取隔离或者屏蔽的方式来达到ESD的目的。
图18 小板ESD改善效果图
5、USB Cable设计
5.1 USB cable内部结构参考
PVC层
外部金属编织网屏蔽
（65%覆盖）
内部镀铝PE包覆屏
蔽
USB LOW SPEED才
需要
图19 USB cable结构参考图
5.2 USB cable的制作标准参考
USB线材作为USB的外部连接部件，其质量的好坏也直接影响到了USB信号的质量，以及EMC的测试等等环节，一款好的USB线材必须具备制作精良，屏蔽性能好，衰减小等性能。以下为制作USB2.0线材的一些标准：
1、电源以及GND线径不得小于28号线（28AWG），并且不做绞线处理。
2、USB2.0差分信号线线径不得小于28号线（28AWG），并且必须做绞线处
理。
3、线材对电源造成的压降浮动不超过125mV.
4、线材的差动阻抗必须控制在90ohm+/-15%之内
5、线材延迟不能大于5.2ns/m,线材对信号的总延迟不能大于26ns。
6、外层屏蔽金属网密度必须大于65%
7、线材需要满足UL94V-0的防火认证。
8、线材直流电阻不能超过23.2ohm/100m。
综上，在制作线材的时候，我们需要给供应商提供以上的要求做相关测试，并提供相关的测试报告或者承认书给我司确认。
5.3 USB 2.0cable制作检查表及相关参数介绍
根据5.2节的介绍以及如下表格的检查表，对后续公司的USB线材作具体的测试。按照USB2.0官方给出的数据，USB只要满足以下条件，理论上USB线材可以达到5m。针对供应商不同的线材，我们严格按照如下的检查
如下是针对检查表中delay skew给出的一些图解。
图21 propagation delay skew
图22 delay skew 时序示意图
6、USB3.0展望
USB 3.0 —也被认为是Super Speed USB —为那些与PC或音频/高频设备相连接的各种设备提供了一个标准接口。从键盘到高吞吐量磁盘驱动器，各种器件都能够采用这种低成本接口进行平稳运行的即插即用连接，用户基本不用花太多心思在上面。新的USB 3.0在保持与USB 2.0的兼容性的同时，还提供了下面的几项增强功能：
● 极大提高了带宽——高达5Gbps全双工（USB2.0则为480Mbps半双工）
● 实现了更好的电源管理
● 能够使主机为器件提供更多的功率，从而实现USB——充电电池、LED 照
明和迷你风扇等应用。
● 能够使主机更快的识别器件
● 新的协议使得数据处理的效率更高
USB 3.0可以在存储器件所限定的存储速率下传输大容量文件（如HD 电影）。例如，一个采用USB 3.0的闪存驱动器可以在15秒钟将1GB的数据转移到一个主机，而USB 2.0则需要43秒。
受到消费类电子器件不断增加的分辨率和存储性能需求的推动，希望通过宽带互联网连接能够实现更宽的媒体应用，因此，用户需要更快速的传输性能，以简化下载、存储以及对于多媒体的大量内容的共享。USB 3.0在为消费者提供其所需的简易连接性方面起到了至关重要的作用。当用于消费类器件时，USB 3.0将解决USB 2.0无法识别无电池器件的问题。主机能够通过USB 3.0缓慢降低电流，从而识别这些器件，如电池已经坏掉的手机。
图23 USB 3.0连接头
6.1 USB3.0硬件设计注意事项
图24 USB3.0硬件拓扑图
如上图，USB3.0在保留原有的差分信号线基础上新增两对并行的高速差分信号线，实现高速传输的目的。而超高的传输速率使得EMI辐射更为严重，同时自身也更容易耦合共模噪音，因此对EMC设计和相关器件提出了更高的要求。
1、上述设计中分别在供电线路和GND上串联一颗磁珠，可以滤除设备内
部耦合噪音，阻止噪音通过数据线向外辐射，差分线上采用共模电感可
以有效抑制共模噪音。
2、相比USB2.0，USB3.0最大供应电流达到900mA,根据标准，供电电压
保持在+/-5%范围之内，接口电压范围在4.45V~5.25V,因此从USB电
源到连接器压降一般不能超过0.3V。
3、USB接口的ESD防护，需要专门的ESD器件对USB接口进行保护，
上图是采用压敏电阻进行ESD防护的方案。USB3.0中的超告诉传输线
要求保护器件有极低的电容量，一般需要0.5pF以下的电容量。
4、其他详细的设计可以参考网站https://www.doczj.com/doc/598320255.html,了解USB3.0具体规格和
设计要求。
7、USB OTG简介
7.1 USB OTG概述
随着个人便携式电子产品的增长和嵌入式技术的飞速发展，USB主机已不再局限于单纯的PC，可以是含有USB主控器的任何设备，如PDA、MP3播放器等。在USB2.O规范中也增加了USB嵌入式设备的标准——On-The-Go(OTG)，它使外设可以在主机和设备之间相互切换，即当其连接至PC时，它是1个USB 设备，而与其他USB设备相连接时，它便作为USB主机。
USBOTG是USB2.O版本的补充，并不是独立的标准，它保留了USB2.0的所有特点。OTG使2个USB外设在脱离PC的情况下可以直接通信。为了实
0目录 0目录 (2) 1概述 (4) 1.1适用范围 (4) 1.2参考标准或资料 (4) 1.3目的 (5) 2PCB设计任务的受理和计划 (5) 2.1PCB设计任务的受理 (5) 2.2理解设计要求并制定设计计划 (6) 3规范内容 (6) 3.1基本术语定义 (6) 3.2PCB板材要求: (7) 3.3元件库制作要求 (8) 3.3.1原理图元件库管理规范： (8) 3.3.2PCB封装库管理规范 (9) 3.4原理图绘制规范 (11) 3.5PCB设计前的准备 (12) 3.5.1创建网络表 (12) 3.5.2创建PCB板 (13) 3.6布局规范 (13) 3.6.1布局操作的基本原则 (13) 3.6.2热设计要求 (14) 3.6.3基本布局具体要求 (16) 3.7布线要求 (24) 3.7.1布线基本要求 (27) 3.7.2安规要求 (30)
3.8丝印要求 (32) 3.9可测试性要求 (33) 3.10PCB成板要求 (34) 3.10.1成板尺寸、外形要求 (34) 3.10.2固定孔、安装孔、过孔要求 (36) 4PCB存档文件 (37)
1概述 1.1 适用范围 本《规范》适用于设计的所有印制电路板（简称PCB）； 规范之前的相关标准、规范的内容如与本规范的规定相抵触的，以本规范为准。 1.2 参考标准或资料 下列标准包含的条文，通过在本标准中引用而构成本标准的条文。在标准出版时，所示版本均为有效。所有标准都会被修订，使用本标准的各方应探讨，使用下列标准最新版本的可能性: GB/4588.3—88 《印制电路板设计和使用》 Q/DKBA-Y001-1999《印制电路板CAD工艺设计规范》 《PCB工艺设计规范》 IEC60194 <<印制板设计、制造与组装术语与定义>> （Printed Circuit Board design manufacture and assembly-terms and definitions） IPC—A—600F <<印制板的验收条件>> （Acceptably of printed board） IEC60950 安规标准 GB/T 4677.16-1988 印制板一般检验方法
硬件电子电路基础
第一章半导体器件 §1-1 半导体基础知识 一、什么是半导体 半导体就是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。（导电能力即电导率）（如：硅Si 锗Ge等＋4价元素以及化合物）
二、半导体的导电特性 本征半导体――纯净、晶体结构完整的半导体称为本征半导体。 硅和锗的共价键结构。（略） 1、半导体的导电率会在外界因素作用下发生变化 ?掺杂──管子 ?温度──热敏元件 ?光照──光敏元件等 2、半导体中的两种载流子──自由电子和空穴 ?自由电子──受束缚的电子（－） ?空穴──电子跳走以后留下的坑（＋） 三、杂质半导体──N型、P型 （前讲）掺杂可以显著地改变半导体的导电特性，从而制造出杂质半导体。 ?N型半导体（自由电子多） 掺杂为＋5价元素。如：磷；砷P──＋5价使自由电子大大增加原理：Si──＋4价P与Si形成共价键后多余了一个电子。 载流子组成： o本征激发的空穴和自由电子──数量少。 o掺杂后由P提供的自由电子──数量多。 o空穴──少子 o自由电子──多子 ?P型半导体（空穴多） 掺杂为＋3价元素。如：硼；铝使空穴大大增加 原理：Si──＋4价B与Si形成共价键后多余了一个空穴。 B──＋3价 载流子组成：
o本征激发的空穴和自由电子──数量少。 o掺杂后由B提供的空穴──数量多。 o空穴──多子 o自由电子──少子 结论：N型半导体中的多数载流子为自由电子； P型半导体中的多数载流子为空穴。 §1-2 PN结 一、PN结的基本原理 1、什么是PN结 将一块P型半导体和一块N型半导体紧密第结合在一起时，交界面两侧的那部分区域。 2、PN结的结构 分界面上的情况： P区：空穴多 N区：自由电子多 扩散运动： 多的往少的那去，并被复合掉。留下了正、负离子。 （正、负离子不能移动） 留下了一个正、负离子区──耗尽区。 由正、负离子区形成了一个内建电场（即势垒高度）。 方向：N--> P 大小：与材料和温度有关。（很小，约零点几伏）
USB原理及接口设计 吴 磊 0 引言 通用串行总线USB是Intel、Microsoft等大厂商为解决计算机外设种类的日益增加与有限的主板插槽和端口之间的矛盾而提出制定的。是一种用于将适用USB的外围设备连接到主机的外部总线结构,主要用在中速和低速的外设。USB同时又是一种通信协议,主持主机和USB的外围设备之间的数据传输。 1 USB的结构与工作原理 1.1 物理结构 在USB2.0中,高速方式下Hub使全速和低速方式的信令环境独立出来。通过使用集线器扩展可外接多达127个外设。USB的电缆的四根线,两根传送的是5V的电源,另外的两根是数据线。功率不大的外围设备可以直接通过USB总线供电,而不必外接电源。USB总线最大可以提供5V500m A 电流,并支持节约能源的挂机和唤醒模式。 1.2 USB设备逻辑结构 USB的设备可以分成多个不同类型,同类型的设备可以拥有一些共同的行为特征和工作协议,这样可以使设备驱动程序的编写变得简单一些。每一个USB设备会有一个或者多个的逻辑连接点在里面每个连接点叫端点。在USB的规范中用4位地址标识端点地址,每个设备最多有16个端点。端点0都被用来传送配置和控制信息。 1.3 USB通信分层模型 一台主机到设备的连接需要许多层与实体之间相互作用。USB总线接口层提供了主机和设备之间的物理/信令/包的连接。在系统软件看来, USB设备层执行的是一般的USB操作。功能接口层提供和应用软件层相对应的附加功能,虽然逻辑上USB设备层和功能层各自与主机上相应层通信,但物理上是通过USB总线接口层实现数据传输的。 1.4 四种传输方式 USB提供了四种传输方式,以适应各种设备的需要。这四种传输方式分别是: 控制传输方式,用在主计算机和USB外设中端点0之间,等时传输方式,中断传输方式,用于定时查询设备是否有中断数据传送;大量传输方式。1.5 USB通信协议 USB的物理协议规定了在总线上传输的数据格式,一个全速的数据帧有1500字节,而对于低速的帧有187字节。帧的作用是分配带宽给不同的数据传送方式。 一个最小的USB的数据块叫做包,包通常有同步信号,包标识,地址、传送的数据和CRC。包的ID 由八位组成,其中后四位是纠错位。 2 WindowsUSB驱动程序接口 USB的驱动程序和以往的直接跟硬件打交道的Win95的VxD驱动程序不同,属于WDM类型, Win98、Win2000等操作系统均支持该类型的驱动程序。WD M定义了一个基本的核心驱动程序模型,处理所有类型的数据,使驱动程序模型的内核实现更加固定。WDM驱动程序还是一种分层的程序结构,可看做是WindowsNT驱动程序的改进,WD M驱动程序支持即插即用、电源管理和W MI特性。 3 USB接口10M以太网卡的实现 3.1选择器件 介绍一种使用廉价USB接口芯片USB N9602加高速的51单片机实现10M以太网卡的方案。 设计之前一定要计算好外设所要求的带宽和USB的速度是否匹配。一个USB以太网卡应该包括USB通信接口、8051单片机以及IEE E802.3的MAC层和物理层。USBN9602在全速工作方式下可以达到12Mbit/s,采用USBN9602基本可以满足10M以太网的带宽需求。 3.2开发USB网卡驱动程序 开发USB设备驱动程序通常采用Windows DDK来实现,但现在有许多第三方软件厂商提供了各种各样的生成工具,(下转第19页)
XXX电子有限公司 XXX电子硬件设计规范 V1.2
xxx 电子有限公司发布 1.目的： 为规范硬件设计、保证产品质量和性能、减少各类差错，特制定本规范。 2.适用范围 XXX公司自行研发、设计的各类产品中硬件设计的全过程，各部门涉及到有关内容者均以此规范为依据。 3.文档命名规定 硬件设计中涉及各种文档及图纸，必须严格按规则命名管理。由于XXX公司早期采用的 6.01设计软件不允许文件名超过8个字符，故文件名一直规定为8.3模式。为保持与以前文件 的兼容，本规范仍保留这一限制，但允许必要情况下在文件名后面附加说明性文字。 3.1.原理图 3.1.1.命名规则 原理图文件名形如 xxxxYmna.sch 其中xxxx：为产品型号，由4位阿拉伯数字组成，型号不足4位的前面加0。 Y：为电路板类型，由1位字母组成，目前已定义的各类板的字母见附录1。 m：为文件方案更改序号，表示至少有一个电路模块不同的电路方案序号，不同方案的电路可同时在生产过程中流通，没有互相取代关系。 n：一般为0，有特殊更改时以此数字表示。 a：为文件修改序号，可为0-z，序号大的文件取代序号小的文件。 例如：1801采用SSM339主控芯片的主板原理图最初名为1801M001.SCH，进行电路设计改进后为1801M002.SCH、1801M003.SCH等；改为采用AK1020主控芯片后名为1801M101.SCH，在此基础上的改进版叫1801M102.SCH、1801M103.SCH等。 3.1.2.标题框 原理图标题框中包含如下各项，每一项都必须认真填写： 型号（MODEL）：产品型号，如1801（没有中间的短横线）； 板名（BOARD）：电路板名称，如MAIN BOARD、FRONT BOARD等； 板号（Board No.）：该电路板的编号，如1801100-1、1801110-1等，纯数字表示，见“3.2.2.”； 页名（SHEET）：本页面的名称，如CPU、AUDIO/POWER、NAND/SD等； 页号（No.）：原理图页数及序号，如1 OF 2、2 OF 2等； 版本（REV.）：该文件修改版本，如0.1、0.11、1.0等，正式发行的第一版为V1.0； 日期（DATE）：出图日期，如2009.10.16等，一定要填出图当天日期； 设计（DESIGN）：设计人，由设计人编辑入标题框； 审核（CHECK）：审核人，需手工签字； 批准（APPROVE）：批准人，需手工签字。 3.2.PCB图 3.2.1.命名规则 PCB文件除后缀为.PCB外，文件名主体及各字段的意义与对应的原理图文件完全相同。 注意：PCB图更改后，即便原理图没有变动，也必须更改原理图文件名，使二者始终保持这种对应关系。
1.1电路硬件设计基础 1.1.1电路设计 硬件电路设计原理 嵌入式系统的硬件设计主要分3个步骤：设计电路原理图、生成网络表、设计印制电路板，如下图所示。 图1-1硬件设计的3个步骤 进行硬件设计开发，首先要进行原理图设计，需要将一个个元器件按一定的逻辑关系连接起来。设计一个原理图的元件来源是“原理图库”，除了元件库外还可以由用户自己增加建立新的元件，用户可以用这些元件来实现所要设计产品的逻辑功能。例如利用Protel 中的画线、总线等工具，将电路中具有电气意义的导线、符号和标识根据设计要求连接起来，构成一个完整的原理图。 原理图设计完成后要进行网络表输出。网络表是电路原理设计和印制电路板设计中的一个桥梁，它是设计工具软件自动布线的灵魂，可以从原理图中生成，也可以从印制电路板图中提取。常见的原理图输入工具都具有Verilog/VHDL网络表生成功能，这些网络表包含所有的元件及元件之间的网络连接关系。 原理图设计完成后就可进行印制电路板设计。进行印制电路板设计时，可以利用Protel 提供的包括自动布线、各种设计规则的确定、叠层的设计、布线方式的设计、信号完整性设计等强大的布线功能，完成复杂的印制电路板设计，达到系统的准确性、功能性、可靠性设计。 电路设计方法(有效步骤) 电路原理图设计不仅是整个电路设计的第一步，也是电路设计的基础。由于以后的设计工作都是以此为基础，因此电路原理图的好坏直接影响到以后的设计工作。电路原理图的具体设计步骤，如图所示。
图1-2原理图设计流程图 （1）建立元件库中没有的库元件 元件库中保存的元件只有常用元件。设计者在设计时首先碰到的问题往往就是库中没有原理图中的部分元件。这时设计者只有利用设计软件提供的元件编辑功能建立新的库元件，然后才能进行原理图设计。 当采用片上系统的设计方法时，系统电路是针对封装的引脚关系图，与传统的设计方法中采用逻辑关系的库元件不同。 （2）设置图纸属性 设计者根据实际电路的复杂程度设置图纸大小和类型。图纸属性的设置过程实际上是建立设计平台的过程。设计者只有设置好这个工作平台，才能够在上面设计符合要求的电路图。 （3）放置元件 在这个阶段，设计者根据原理图的需要，将元件从元件库中取出放置到图纸上，并根据原理图的需要进行调整，修改位置，对元件的编号、封装进行设置等，为下一步的工作打下基础。 （4）原理图布线 在这个阶段，设计者根据原理图的需要，利用设计软件提供的各种工具和指令进行布线，将工作平面上的元件用具有电气意义的导线、符号连接起来，构成一个完整的原理图。 （5）检查与校对 在该阶段，设计者利用设计软件提供的各种检测功能对所绘制的原理图进行检查与校对，以保证原理图符合电气规则，同时还应力求做到布局美观。这个过程包括校对元件、导线位置调整以及更改元件的属性等。 （6）电路分析与仿真 这一步，设计者利用原理图仿真软件或设计软件提供的强大的电路仿真功能，对原理图的性能指标进行仿真，使设计者在原理图中就能对自己设计的电路性能指标进行观察、测试，从而避免前期问题后移，造成不必要的返工。
第三章硬件基础知识学习 通过上一课的学习，我们貌似成功的点亮了一个LED小灯，但是还有一些知识大家还没有 彻底明白。单片机是根据硬件电路图的设计来写代码的，所以我们不仅仅要学习编程知识，还有硬件知识，也要进一步的学习，这节课我们就要来穿插介绍电路硬件知识。 3.1 电磁干扰EMI 第一个知识点，去耦电容的应用，那首先要介绍一下去耦电容的应用背景，这个背景就是电磁干扰，也就是传说中的EMI。 1、冬天的时候，尤其是空气比较干燥的内陆城市，很多朋友都有这样的经历，手触碰到电脑外壳、铁柜子等物品的时候会被电击，实际上这就是“静电放电”现象，也称之为ESD。 2、不知道有没有同学有这样的经历，早期我们使用电钻这种电机设备，并且同时在听收音机或者看电视的时候，收音机或者电视会出现杂音，这就是“快速瞬间群脉冲”的效果，也称之为EFT。 3、以前的老电脑，有的性能不是很好，带电热插拔优盘、移动硬盘等外围设备的时候，内部会产生一个百万分之一秒的电源切换，直接导致电脑出现蓝屏或者重启现象，就是热插拔的“浪涌”效果，称之为Surge... ... 电磁干扰的内容有很多，我们这里不能一一列举，但是有些内容非常重要，后边我们要一点点的了解。这些问题大家不要认为是小问题，比如一个简单的静电放电，我们用手能感觉到的静电，可能已经达到3KV以上，如果用眼睛能看得到的，至少是5KV了，只是因为 这个电压虽然很高，电量却很小，因此不会对人体造成伤害。但是我们应用的这些半导体元器件就不一样了，一旦瞬间电压过高，就有可能造成器件的损坏。而且，即使不损坏，在2、3里边介绍的两种现象，也严重干扰到我们正常使用电子设备了。 基于以上的这些问题，就诞生了电磁兼容(EMC)这个名词。这节课我们仅仅讲一下去耦
连接器与世界网 https://www.doczj.com/doc/598320255.html,/news/201676.html 从硬件角度解析USB Type-C 【大比特导读】USB Type-C终结了长期以来USB插来插去的缺陷，节省了 人们大量的时间，换一次方向至少2s吧，按全球10亿人每天插拔一次USB，50% 概率插错，共耗时277000多小时，约为31年，太恐怖了。一个接口搞定了音视 频数据三种，体积还算小。 USB Type-C终结了长期以来USB插来插去的缺陷，节省了人们大量的时间，换一次方 向至少2s吧，按全球10亿人每天插拔一次USB，50%概率插错，共耗时277000多小时，约 为31年，太恐怖了。一个接口搞定了音视频数据三种，体积还算小。可以预见，以后安卓 机可以改为USB Type-C接口了，如果只需要USB2.0的话，只需要重做线缆，不用芯片，成 本上完全可以忽略不计。至于Thunderbolt，lightning，该怎样还是怎样吧。百花齐放才 是五彩的世界。 自从Apple发布了新MacBook，就一堆人在说USB Type-C。我来从硬件角度解析下这个USB Type-C，顺便解惑。尺寸小，支持正反插，速度快(10Gb)。这个小是针对以前电脑上的USB接口说的，实际相对android机上的microUSB还大了点： 特色 USB Type-C：8.3mmx2.5mm microUSB：7.4mmx2.35mm 而lightning：7.5mmx2.5mm 所以，从尺寸上我看不到USB Type-C在手持设备上的优势。而速度，只能看视频传输 是否需要了。 引脚定义 可以看到，数据传输主要有TX/RX两组差分信号，CC1和CC2是两个关键引脚，作用很 多：
第一部分．硬件工程师必须掌握基础知识与经验精华 目的：基于实际经验与实际项目详细理解并掌握成为合格的硬件工程师的最基本知识。成为合格的硬件工程师的必备知识，全部来源于工程实践的实际要求. 1) 基本设计规范 2) CPU基本知识、架构、性能及选型指导（MIPS，POWERPC，X86） 3) MOTOROLA公司的PowerPC系列基本知识、性能详解及选型指导 4) 网络处理器(INTEL、MOTOROLA、IBM)基本知识、架构、性能及选型 5) 多核CPU的基础知识及典型应用 6) 常用总线的基本知识、性能详解（总线带宽、效率等） 7) 各种存储器详细性能介绍,设计要点及选型指导（DDR I，DDR II，L2 CACHE） 8) DATACOM、TELECOM常用物理层接口芯片基本知识、性能、设计要点及选型指导 9) 常用器件选型指导 10)FPGA、CPLD、EPLD的详细性能、设计要点及选型指导 11)VHDL or Verilog HDL 12)网络基础：交换，路由 13)国内大型硬件设备公司的硬件研发规范和研发流程介绍: 第二部分．硬件开发工具 目的：“工欲善其事，必先利其器”，熟练使用业界最新、最流行的专业设计工具，才可完成复杂的硬件设计。为了让学员对自己的培训投资能够物超所值,我们不会象某些培训机构那样, 将大量时间浪费在工具的使用上面,课堂上我们将基本不讲授这些工具的使用方法,而是希望学员能够通过自己在课下学习,此部分我们只进行课堂上的关键部分的指导,本部分不是课程的重点内容,虽然工具的使用对于成为合格的硬件工程师是必须和必备的技能; 1) INNOVEDA公司的ViewDraw，PowerPCB，Cam350 2) CADENCE公司的OrCad，Allegro，Spectra 3) Altera公司的MAX+PLUS II 4) XILINX公司的FOUNDATION、ISE 第三部分．硬件总体设计及原理图设计的核心经验与知识精华 此部分，讲师将依据国内著名硬件设备公司的产品开发流程，以基于高速总线结构和高端CPU的几个硬件开发项目为主线，将详细、深入、专业地讲解、剖析硬件总体设计和原理设计的核心经验和知识精华，把业内一些“概不外传”的经验与精髓传授给学员。我们希望通过"真正的经验传授"使你迅速成长为优秀的硬件总体设计师； 核心要点: 1)原理图设计全部经验揭密2) 原理图检查checklist 3) 设计理念的根本改变：“纸上”作业4) 结合已经批量转产的高端产品的原理图（原件）进行讲解 1) 产品需求分析 2) 开发可行性分析 3) 系统方案调研，给出我们自己总结的、非常实用有效的、相关的检查项， 4) 硬件总体设计的检查: checklist 5) 总体架构，CPU选型，总线类型 6) 通信接口类型选择 7) 任务分解
USB接口电路分析 USB(Universal serial bus)的中文含义是通用串行总线。USB接口的特点是速度快、兼容性好、不占中断、可以串接、支持热插拔等。目前ＵＳＢ接口有两种标准，分别为USB1.1和USB2.0. 其中USB1.1标准接口的数据传输速度为12Ｍbps，USB2.0标准接口的数据传输速度为480Mbps。主板通常集成4-8个USB接口，并且在主板上还有USB扩展接口，通常USB接口使用一个4针插头作为标准插头，通过USB 插头，采用菊花链的形式可以把所有的外设连接起来，并且不会损失带宽。USB接口电路主要由USB接口插座、电感、滤波电容、电阻排、保险电阻、南桥芯片等组成。USB 接口电路的VCC0和VCC1供电针脚通过保险电阻和电感连接到电源插座的第4针脚，有的主板在供电电路中还设置有一个供电跳线，通过跳线可以选择待机供电或ＶＣＣ5供电。如果选择待机供电，则在关机的状态下，USB接口也有工作电压。USB接口电路中的保险电阻用来防止USB 设备发生短路时烧坏ＡＴＸ电源，目前的主板一般使用贴片电阻或高分子ＰＴＣ热敏电阻作为保险电阻。高分子ＰＴＣ热敏电阻可以在出现短路情况时，自动升高内部电阻，起到保护的作用，同时在故障排除后，又会自动恢复到低电阻状态继续工作。USB接口电路数据线路中的贴片电感
和电阻排的作用是：在数据传输时起到缓冲的作用（抗干扰）。这个电阻排通常采用阻值为22欧或33欧的电阻。而数据线路中连接的电容排和电阻排起滤波的作用，可改善数据传输质量，电容排的容量一般为47ＰＦ，有的为100ＰＦ。 USB接口的工作原理是：当电脑主机的USB接口接入USB设备时，通过USB接口的5Ｖ供电为ＵＤＢ设备供电，设备得到供电后，内部电路开始工作，并向＋ＤＡＴＡ针输出高电平信号（—ＤＡＴＡ为低电平）。同时主板南桥芯片中的USB模块会不停的检测ＵＳＢ接口的＋—ＤＡＴＥ的电压。当南桥芯片中的USB模块检测到信号后，就认为USB设备准备好，并向USB设备发送准备好信号。接着USB设备的控制芯片就通过USB接口向电脑主板的USB总线发送USB设备的数据信息。电脑主板接收后，操作系统就会提示发现新硬件，并开始安装USB设备的驱动程序，驱动安装完成后，用户在系统中看见并使用ＵＳＢ设备。
模拟电路设计基础知识(笔试时候容易遇到的 题目) 1、最基本的如三极管曲线特性(太低极了点) 2、基本放大电路，种类，优缺点，特别是广泛采用差分结构的原因 3、反馈之类，如：负反馈的优点（带宽变大） 4、频率响应，如：怎么才算是稳定的，如何改变频响曲线的几个方法 5、锁相环电路组成，振荡器（比如用D触发器如何搭） 6、A/D电路组成,工作原理如果公司做高频电子的，可能还要RF知识，调频，鉴频鉴相之类，不一一列举太底层的MOS管物理特性感觉一般不大会作为笔试面试题，因为全是微电子物理，公式推导太罗索，除非面试出题的是个老学究 ic设计的话需要熟悉的软件adence, Synopsys, Advant，UNIX当然也要大概会操作实际工作所需要的一些技术知识(面试容易问到) 如电路的低功耗，稳定，高速如何做到，调运放，布版图注意的地方等等,一般会针对简历上你所写做过的东西具体问，肯定会问得很细（所以别把什么都写上，精通之类的词也别用太多了），这个东西各个人就不一样了，不好说什么了。 2、数字电路设计当然必问Verilog/VHDL，如设计计数器逻辑方面数字电路的卡诺图化简，时序（同步异步差异），触发器有几种（区别，优点），全加器等等比如：设计一个自动售货
机系统，卖soda水的，只能投进三种硬币，要正确的找回钱数1、画出fsm（有限状态机）2、用verilog编程，语法要符合fpga设计的要求系统方面：如果简历上还说做过cpu之类，就会问到诸如cpu如何工作，流水线之类的问题3、单片机、DSP、FPG A、嵌入式方面（从没碰过，就大概知道几个名字胡扯几句，欢迎拍砖，也欢迎牛人帮忙补充）如单片机中断几个/类型，编中断程序注意什么问题 DSP的结构（冯、诺伊曼结构吗？）嵌入式处理器类型(如ARM)，操作系统种类 （Vxworks,ucos,winCE,linux），操作系统方面偏CS方向了，在CS篇里面讲了4、信号系统基础拉氏变换与Z变换公式等类似东西，随便翻翻书把如、h(n)=-a*h(n-1)+b*δ(n) a、求h(n)的z变换 b、问该系统是否为稳定系统 c、写出F IR数字滤波器的差分方程以往各种笔试题举例利用4选1实现F(x,y,z)=xz+yz 用mos管搭出一个二输入与非门。 用传输门和倒向器搭一个边沿触发器用运算放大器组成一个10倍的放大器微波电路的匹配电阻。 名词解释，无聊的外文缩写罢了，比如PCI、EC C、DDR、interrupt、pipeline IRQ,BIOS,USB,VHDL,VLSI VCO(压控振荡器) RAM (动态随机存储器)，FIR IIR DFT(离散傅立叶变换） 或者是中文的，比如 a量化误差 b、直方图 c、白平衡共同的注
Neo_M590E 硬件设计指南
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目
1. 2. 3. 4. 5. 6. 6.1. 6.1.1. 6.1.2. 6.1.3. 6.1.4. 6.1.5. 6.1.6. 6.2. 6.3. 6.4. 6.5. 6.6. 7. 8.
录
概述 .................................................................... 5 外形 .................................................................... 5 设计框图 ................................................................ 5 特性 .................................................................... 6 管脚定义 ................................................................ 7 接口设计参考 ............................................................ 7 电源及复位接口 .........................................................................................................7 电源.........................................................................................................................8 上电时序 .................................................................................................................9 ON/OFF 管脚说明 ..................................................................................................9 EMERGOFF 管脚说明...........................................................................................11 VCCIO 管脚说明..................................................................................................12 模块开机、关机及复位 .........................................................................................12 串口 ..........................................................................................................................13 SIM 卡接口................................................................................................................14 指示灯 ......................................................................................................................15 信号连接器和 PCB 封装 ............................................................................................15 射频连接器...............................................................................................................16 装配 ................................................................... 16 缩略语 ................................................................. 17
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硬件电子电路基础关于本课程 § 4—2乙类功率放大电路 § 4—3丙类功率放大电路 § 4—4丙类谐振倍频电路 第五章正弦波振荡器 § 5—1反馈型正弦波振荡器的工作原理 § 5— 2 LC正弦波振荡电路 § 5— 3 LC振荡器的频率稳定度 § 5—4石英晶体振荡器 § 5— 5 RC正弦波振荡器
第一章半导体器件 §1半导体基础知识 §1PN 结 §-1二极管 §1晶体三极管 §1场效应管 §1半导体基础知识 、什么是半导体半导体就是导电能力介于导体和绝缘体之间的物质。（导电能力即电导率）（如：硅Si锗Ge等+ 4价元素以及化合物） 、半导体的导电特性本征半导体一一纯净、晶体结构完整的半导体称为本征半导体。 硅和锗的共价键结构。（略）
1、半导体的导电率会在外界因素作用下发生变化 ?掺杂一一管子 *温度--- 热敏元件 ?光照——光敏元件等 2、半导体中的两种载流子一一自由电子和空穴 ?自由电子——受束缚的电子（一） ?空穴——电子跳走以后留下的坑（+ ） 三、杂质半导体——N型、P型 （前讲）掺杂可以显著地改变半导体的导电特性，从而制造出杂质半导体。 *N型半导体（自由电子多） 掺杂为+ 5价元素。女口：磷；砷P—+ 5价使自由电子大大增加原理：Si—+ 4价P与Si形成共价键后多余了一个电子。 载流子组成： o本征激发的空穴和自由电子——数量少。 o掺杂后由P提供的自由电子——数量多。 o 空穴——少子 o 自由电子------ 多子 ?P型半导体（空穴多） 掺杂为+ 3价元素。女口：硼；铝使空穴大大增加 原理：Si—+ 4价B与Si形成共价键后多余了一个空穴。 B——+ 3价 载流子组成： o本征激发的空穴和自由电子数量少。 o掺杂后由B提供的空穴——数量多。 o 空穴——多子 o 自由电子——少子
一、USB接口定义 USB是英文Universal Serial Bus（通用串行总线）的缩写，是一个外部总线标准，用于规范电脑与外部设备的连接和通讯，该规范是应用在PC领域的接口一项技术。是在1994年底由英特尔、康柏、IBM、Microsoft等多家公司联合提出的。 二、USB发展历史 USB的发展历史也比较缓慢，第一版USB仅有1.5Mbps，随后升级到USB 1.1，其传输速率也仅为12Mbps，后来演进到USB 2.0规范，传输速率达到了480Mbps，也是目前大多数设备采用的标准。 USB 3.0标准是英特尔、微软和几家业界领先公司一起推广起来的，其因具有高达5Gbps的传输速率、链路电流从USB2.0的500mAh提高到 900mAh，采用USB3.0接口进行充电速度会更快等优势，而受到更多厂商的加入。 现如今，USB最高标准已经到了USB 3.1规范，其传输读率最高可达10Gbps。 三、USB接口类型
USB接口类型分为以下四种： Type-A：标准版USB接口 Type-B：打印机设备常用 TYPE Micro-B：移动设备的USB标准 Type-C：正在成为主流趋势接口类型，目前在手机、Mac、平板电脑、笔记本中都可以见到了 通过下面这一张图片就可以快速认识和知道你的USB接口类型是什么了。 下面这张图，列举了部分USB接口的针脚排列情况
1、Type-A：标准版USB接口 Type-A 是我们最常见的一种USB接口类型，在电脑上常用。但它有一些显著问题：有方向要求。必须从某个特定的方向才能将接头(公口)插入接口(母口)，但由于USB公口的两面外形非常接近，这个插入的过程经常出错。 2、Type-B：打印机设备常用 Type-B 是在打印机上最为常见和流行的一种数据接口类型，以及部分显示器也会被使用这样的接口。 3、TYPE Micro-B：移动设备的 USB 标准 当前大部分安卓手机中采用的是 Micro USB接口(即 USB Micro-B)，这种接口至今仍被广泛地应用在各种移动便携式设备上。 4、Type-C：将成为主流
硬件电路板设计规范 制定此《规范》的目的和出发点是为了培养硬件开发人员严谨、务实的工作作风和严肃、认真的工作态度，增强硬件开发人员的责任感和使命感，提高工作效率和开发成功率，保证产品质量。 1、深入理解设计需求，从需求中整理出电路功能模块和性能指标要求； 2、根据功能和性能需求制定总体设计方案，对CPU等主芯片进行选型，CPU 选型有以下几点要求： 1）容易采购，性价比高； 2）容易开发：体现在硬件调试工具种类多，参考设计多，软件资源丰富，成功案例多； 3）可扩展性好； 3、针对已经选定的CPU芯片，选择一个与我们需求比较接近的成功参考设计。 一般CPU生产商或他们的合作方都会对每款CPU芯片做若干开发板进行验证，厂家最后公开给用户的参考设计图虽说不是产品级的东西，也应该是经过严格验证的，否则也会影响到他们的芯片推广应用，纵然参考设计的外围电路有可推敲的地方，CPU本身的管脚连接使用方法也绝对是值得我们信赖的，当然如果万一出现多个参考设计某些管脚连接方式不同，可以细读CPU芯片手册和勘误表，或者找厂商确认；另外在设计之前，最好我们能外借或者购买一块选定的参考板进
行软件验证，如果没问题那么硬件参考设计也是可以信赖的；但要注意一点，现在很多CPU都有若干种启动模式，我们要选一种最适合的启动模式，或者做成兼容设计； 4、根据需求对外设功能模块进行元器件选型，元器件选型应该遵守以下原则： 1）普遍性原则：所选的元器件要被广泛使用验证过的尽量少使用冷、偏芯片，减少风险； 2）高性价比原则：在功能、性能、使用率都相近的情况下，尽量选择价格比较好的元器件，减少成本； 3）采购方便原则：尽量选择容易买到，供货周期短的元器件； 4）持续发展原则：尽量选择在可预见的时间内不会停产的元器件； 5）可替代原则：尽量选择pin to pin兼容种类比较多的元器件； 6）向上兼容原则：尽量选择以前老产品用过的元器件； 7）资源节约原则：尽量用上元器件的全部功能和管脚； 5、对选定的CPU参考设计原理图外围电路进行修改，修改时对于每个功能模块都要找至少3个相同外围芯片的成功参考设计，如果找到的参考设计连接方法都是完全一样的，那么基本可以放心参照设计，但即使只有一个参考设计与其他的不一样，也不能简单地少数服从多数，而是要细读芯片数据手册，深入理解那些管脚含义，多方讨论，联系芯片厂技术支持，最终确定科学、正确的连接方式，如果仍有疑义，可以做兼容设计；当然，如果所采用的成功参考设计已经是
电路设计的基本原理和方法 本人经过整理得出如下的电路设计方法，希望对广大电子爱好者及热衷于硬件研发的朋友有所帮助。 电子电路的设计方法 设计一个电子电路系统时，首先必须明确系统的设计任务，根据任务进行方案选择，然后对方案中的各个部分进行单元的设计，参数计算和器件选择，最后将各个部分连接在一起，画出一个符合设计要求的完整的系统电路图。 一．明确系统的设计任务要求 对系统的设计任务进行具体分析，充分了解系统的性能，指标，内容及要求，以明确系统应完成的任务。 二．方案选择 这一步的工作要求是把系统要完成的任务分配给若干个单元电路，并画出一个能表示各单元功能的整机原理框图。 方案选择的重要任务是根据掌握的知识和资料，针对系统提出的任务，要求和条件，完成系统的功能设计。在这个过程中要敢于探索，勇于创新，力争做到设计方案合理，可靠，经济，功能齐全，技术先进。并且对方案要不断进行可行性和有缺点的分析，最后设计出一个完整框图。框图必须正确反映应完成的任务和各组成部分的功能，清楚表示系统的基本组成和相互关系。 三．单元电路的设计，参数计算和期间选择 根据系统的指标和功能框图，明确各部分任务，进行各单元电路的设计，参数计算和器件选择。 1．单元电路设计 单元电路是整机的一部分，只有把各单元电路设计好才能提高整机设计水平。 每个单元电路设计前都需明确各单元电路的任务，详细拟定出单元电路的性能指标，与前后级之间的关系，分析电路的组成形式。具体设计时，可以模仿传输的先进的电路，也可以进行创新或改进，但都必须保证性能要求。而且，不仅单元电路本身要设计合理，各单元电路间也要互相配合，注意各部分的输入信号，输出信号和控制信号的关系。 2．参数计算 为保证单元电路达到功能指标要求，就需要用电子技术知识对参数进行计算。例如，放大电路中各电阻值，放大倍数的计算；振荡器中电阻，电容，振荡频率等参数的计算。只有很好的理解电路的工作原理，正确利用计算公式，计算的参数才能满足设计要求。 参数计算时，同一个电路可能有几组数据，注意选择一组能完成电路设计要求的功能，在实践中能真正可行的参数。 计算电路参数时应注意下列问题： （1）元器件的工作电流，电压，频率和功耗等参数应能满足电路指标的要求； （2）元器件的极限参数必须留有足够充裕量，一般应大于额定值的1．5倍； （3）电阻和电容的参数应选计算值附近的标称值。 3．器件选择 （1）元件的选择 阻容电阻和电容种类很多，正确选择电阻和电容是很重要的。不同的电路对电阻和电容性能要求也不同，有解电路对电容的漏电要求很严，还有些电路对电阻，电容的性能和容量要求很高。例如滤波电路中常用大容量（100ｕF～3000uF）铝电解电容，为滤掉高频通常
这20个电子线路图，硬件工程师一定用得上！ 电子技术、无线电维修及电子制造工艺技术绝不是一门容易学好、短时间内就能够掌握的学科。这门学科所涉及的方方面面很多，各方面又相互联系，作为初学者，首先要在整体上了解、初步掌握它。 无论是无线电爱好者还是维修技术人员，你能够说出电路板上那些小元件叫做什么，又有什么作用吗？如果想成为元件（芯片）级高手的话，掌握一些相关的电子知识是必不可少的。 普及与电子基础知识，拓宽思路交流，知识的积累是基础的基础，基础和基本功扎实了才能奠定攀登高峰阶梯！这就是基本功。 电子技术的历史背景： 早在两千多年前，人们就发现了电现象和磁现象。我国早在战国时期（公元前475一211年）就发明了司南。而人类对电和磁的真正认识和广泛应用、迄今还只有一百多年历史。在第一次产业革命浪潮的推动下，许多科学家对电和磁现象进行了深入细致的研究，从而取得了重大进展。人们发现带电的物体同性相斥、异性相吸，与磁学现象有类似之处。 1785年，法国物理学家库仑在总结前人对电磁现象认识的基础上，提出了后人所称的“库仑定律”,使电学与磁学现象得到了统一。 1800年，意大利物理学家伏特研制出化学电池，用人工办法获得了连续电池，为后人对电和磁关系的研究创造了首要条件。 1822年，英国的法拉第在前人所做大量工作的基础上，提出了电磁感应定律，证明了“磁”能够产生“电”,这就为发电机和电动机的原理奠定了基础。 1837年美国画家莫尔斯在前人的基础上设计出比较实用的、用电码传送信息的电报机，之后，又在华盛顿与巴尔的摩城之间建立了世界上第一条电报线路。 1876 年，美国的贝尔发明了电话，实现了人类最早的模拟通信。英国的麦克斯韦在总结前人工作基础上，提出了一套完整的“电磁理论”,表现为四个微分方程。这那就后人所称的“麦克斯韦方程组”.麦克斯韦得出结论：运动着的电荷能产生电磁辐射，形成逐渐向外传播的、看不见的电磁波。他虽然并未提出“无线电”这个名词，但他的电磁理论却已经告诉人们，“电”是能够“无线”传播的。 对模拟电路的掌握分为三个层次：
USB全规范详细分析（技术篇） USB规格设计 上面说的那些只是很表面的东西，接下来的就是技术知识深一点的了，大家做好心理准备喔。 USB规格的规范化 建立USB规格的厂商们，共同设立了一个称为"USB应用者论坛（USB Implementers Forum Inc，USB-IF）"的非营利组织。USB-IF是一个技术支持组织，也是接受各界对USB研发与应用建议的论坛。这个论坛促进了高品质并具兼容性USB设备的研发，以及通过规格测试的产品的推广。 符合USB 1.1规范的标志符合USB 2.0规范的标志 和其它业界规格（像是IEEE 1394、DTS、WiFi、Dolby或是DVD等）一样，USB 1.0和USB 2.0都有正式的标示。厂商将这些标示印在产品与包装上，以代表他们的产品是遵照这些规格设计的。这些标示确保了兼容性，并且代表产品经过测试。产品上高速USB 2.0规格的标示，代表它能够与其它同样有高速USB 2.0规格标示的外设一起正常使用。如果一项产品没有这项标示，却还是声称具有兼容性，那就不能保证能和其它USB 2.0一起使用了。为了顾及到兼容性，建议您只购买通过认证的USB设备。 一家厂商的产品要能够标上高速USB 2.0规格的标示，那得先成为USB-IF的付费会员（年费2500美元），而且该产品也需要通过由USB-IF所制定的全速与低速测试程序才行。测试的目的，是要来检验在全速与低速模式下，这些准备出货的产品的USB功能是否能够正常运作。详细的测试步骤分成三大项，每一大项的产品都需要分别通过属于该大项的测试步骤.
接口卡、主板和计算机系统 o 电源提供测试（Power Provider testing） o 传出信号品质（Downstream Signal Quality） o 互通性（Interoperability） " 全速与低速集线器（不含高速支持） o 电源提供测试（Power Provider testing） o 传出信号品质（Downstream Signal Quality） o 回传信号品质（Upstream Signal Quality） o 设备架构测试（Device Framework Testing） o 互通性（Interoperability） o 平均电流消费（Average Current Consumption） " 全速与低速外设 o 回传信号品质（Upstream Signal Quality） o 设备架构测试（Device Framework Testing） o 互通性（Interoperability） o 平均电流消费（Average Current Consumption） 在设计USB 2.0这样高速的设备时，设计者尤其要注意到设备封装（Device Packaging）、电路板设计（Board Layout）、机身接地（Chassis Grounding）、布线设计（Trace Layout），防治电磁干扰（EMI Remediation）、以及资料信号衰减噪声（Data Signal Attenuation/ Jitter）等问题。 USB C&C基本要求 USB C&C相关特性要求规定于USB规格第6章，包括电气、机械与环境三部份，完整测试分成8群组(group)，详细测试项目如表1所示。USB连接器目前公告的有 A-type、B-type、Mini-B三种；线缆组有可分离式(Detachable)与固定式(Captive cable)，高速/全速可分离式线缆组只有A to B、A to MinI-B、A to Open三种连接型态，低速线缆组基本上不承认可分离式。使用之线缆(Raw cable)基本上要UL2725或CM或同级以上认证。