如何写硬件原理图(常见硬件原理图中的)
燚智能硬件开发大讲堂-前期回顾
快速看懂原理图--元器件标识和电源标识
硬件原理图接口和网络命名方式
前面讲了Vxx和VCC_xx这样的电源命名方式,接下来讲讲常用的接口命名方式。
参考原理图(部分截图,来自三个产品)
硬件原理图网络名的命名原则是:尽可能的详细。要把网络的关键信息都说清楚。
例如上图的GPIO220_USBHUB_Reset,非常清晰,USBHUB的重启脚,内部编号GPIO220。
再例如GPIO_39_CAM_STANDBY_N,更清晰了,摄像头待机控制脚, 低电平有效。
GPIO编号是39号。往下的WL_SDIO_CLK,也很清晰,WLAN的SDIO接口的时钟脚。
特别提示:网络名字是硬件工程师和PCB Layout工程师之间的最重要的沟通渠道。对于时钟这样的容易被干扰的信号,原理图上的网络务必要注明CLK,Layout的时候可以从名字上看出来这个信号是时钟,需要被格外保护好。同理对音频信号、射频信号、差分信号也是一样的。
标注在原理图上的文本,Layout工程师不一定会看到,但是标注在网络名字里的信息,一定能够被看到。
反面案例:
这么标注,画出来的图是对的,硬件电路上也没有问题。但是如果谁这么画,我们一定会把他拖出去暴打一顿然后勒令重画。这个性质就跟直接写代码操作寄存器一样不规范,看图的人根本没有办法愉快的看下去。
常用控制接口
EN:Enable,使能。使芯片能够工作。要用的时候,就打开EN脚,不用的时候就关闭。有些芯片是高使能,有些是低使能,要看规格书才知道。
CS:Chip Select,片选。芯片的选择。通常用于发数据的时候选择哪个芯片接收。例如一根SPI总线可以挂载多个设备,DDR总线上也会挂载多颗DDR内存芯片,此时就需要CS来控制把数据发给哪个设备。
RST:Reset,重启。有些时候简称为R或者全称RESET。也有些时候标注RST_N,表示Reset信号是拉低生效。
INT:Interrupt,中断。前面的文章提到过,中断的意思,就是你正睡觉的时候有人把你摇醒了,或者你正看电影的时候女朋友来了个电话。
PD:Power Down,断电。断电不一定非要把芯片的外部供电给断掉,如果芯片自带PD脚,直接拉一下PD脚,也相当于断电了。摄像头上会用到这根线,因为一般的摄像头有3组供电,要控制三个电源直接断电,不如直接操作PD脚来的简单。(在USB Type-C接口中有一个Power Delivery也叫PD,跟这个完全不一样,不要看错了。)
CLK:Clock,时钟。时钟线容易干扰别人也容易被别人干扰,Layout的时候需要保护好。对于数字传输总线的时钟,一般都标称为xxx_xCLK,如SPI_CLK、SDIO_CLK、I2S_MCLK(Main Clock)等。对于系统时钟,往往会用标注频率。如SYS_26M、32K等。标了数字而不标CLK三个字,也是无所谓的,因为只有时钟才会这么标。
CTRL:control,控制。写CONTROL太长了,所以都简写为CTRL,或者有时候用CMD(Command)。
SW:Switch,开关。信号线开关、按键开关等都可以用SW。
PWM:PWM,这个已经很清晰了。
REF:Reference,参考。例如I_REF,V_REF等。参考电流、参考电压。
FB:Feedback。反馈。升压、降压电路上都会有反馈信号,意义和Reference是类似的,芯片根据外部采集来的电压高低,动态调整输出。外部电压偏低了,就加大输出,外部电压偏高了,就减小输出。
A/D:Analog/Digital,模拟和数字的。如DBB=Digital Baseband,AGNG=Analog Ground。
D/DATA:数据。I2C上叫做SDA(Serial DATA),SPI上叫做SPI_DI、SPI_DO(Data In,Data Out),DDR数据线上叫做D0,D1,D32等。
A/Address:地址线。用法同数据线。主要用在DDR等地址和数据分开的传输接口上。其他的接口,慢的像I2C、SPI,快的像MIPI、RJ45等,都是地址和数据放在一组线上传输的,就没有地址线了。
原理图Net命名示例
示例:Camera上的几个接口,从上往下分别是:Camera0的Main Clock、Camera的I2C接口的Data和Clock,Main Camera的Reset,低有效。
之所以脚CAM0,是因为这颗芯片(高通骁龙615)有2个Camera接口,分别是CAM0和CAM1。Main Camera就是主摄像头(后摄像头)。
I2C线上既没有标I2C是几号,也没有标CAM是几号,是因为前后摄像头用的是同一组I2C,且不和其他I2C接口共用。
常用方向的标识
TX/RX:Transmit,Receive。发送和接收。这个概念用在串口(UART)上是最多的,一根线负责发送,一根线负责接收。这里要特别注意,一台设备的发送,对应另一台设备就是接收,TX要接到RX上去。如果TX接TX,两个都发送,就收不到数据了。为了防止出错,可以标注为:UART1_MRST、UART1_MTSR。Master RX Slave TX的意思。Master就是主控芯片,Slave就是从设备。
TX、RX很容易标错的,尤其是原理图有几十页的情况下。
P/N:Positive、Negative。正和负。用于差分信号线。现在除了DDR和SDIO之外,其他很少有并行数据传输接口了。USB、LAN、MIPI的LCD和Camera、SATA等等,高速数据总线几乎都变成了串行传输数据了。
串行信号线速度很高,随便就上GHz,电压很低只有几百毫伏,因此很容易被干扰,要做成差分信号,即用两根线传一个数据,一个传正的一个传负的。传到另外一边,数据相减,干扰信号被减掉,数据信号负负得正被加倍。
对于RESET_N这样的信号来讲,只起到重点标注的作用,表示这个RESET信号是拉低才生效的。大部分设备都是低有效的RESET,偶尔会有一些设备拉高RESET。
LCD数据线的 P和N
L/R:Left、Right。通常用于音频线,区分左右。有些时候如喇叭的信号是通过差分来传输的,就是SPK_L_N、SPK_L_P这样的标识。
如下图,某2.1声道智能音箱音频输出(喇叭连接器端)。TAS5751是音频功放,HF是高频High frequency(2.1音响有专门的低频输出)。P和N用 和-代替。
音频功放输出
常用设备缩写
BB:Baseband,基带处理器。十几年前的的手机芯片只有通信功能,没有这么强大的AP(跑系统的CPU),手机里的主芯片都叫做Baseband基带芯片。后来手机性能强大了,还是有很多老工程师习惯把主芯片叫做BB,而不是叫CPU。
P(GPIO):很多小芯片,例如单片机,接口通用化比较高,大部分都是GPIO口,做什么用都行,就不在管脚上标那么清楚了,直接用P1,P2,P1_3这样的方式来标明。P多少就是第多少个GPIO。P1_3就是第1组的第3个GPIO。(不同组的GPIO可能电压域不一样)
单片机上用Px标识引脚(这里的网络名字标识不规范)
BAT:Battery,电池。所有的电池电压都可以叫做VBAT。
CHG:Charge,充电。
CAM:Camera,摄像头。上面有提到过。
LCD:显示器
TP:Touch Panel,触摸屏。(注意不要和Test Point测试点搞混了)
DC:Direct Current,直流电。用在设备上通常用作外部直流输入接口,而不是指供电方式或者供电电压什么的。例如VCC_DC_IN的含义,就是外部DC接口供电。
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