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硬件方案设计具体细节由硬件技术经理进行评估、设计和把控。
产品/项目经理了解设计流程、设计标准、设计风险即可。
一、确定功能需求&设计标准
1.1 确定功能需求
在进行方案设计前，需要根据产品需求文档确定产品功能需求，硬件需求说明书是描写硬件开发目标、基本功能、主要性能指标、 运行环境、约束条件以及成本等要求，它的要求依据是产品规格说明书和系统需求说明书，它是硬件总体设计和制订硬件开发计划的依据。
例如智能手表硬件功能需求如下：
芯片 |
MTKXXXX |
系统 |
Android |
RAM |
1G |
ROM |
8G |
LCD尺寸 |
2.0"inch |
LCD分辨率 |
240*320 |
蓝牙 |
支持BT4.2 |
电池容量 |
>1000mAh |
充电 |
<3h |
待机时长 |
1-3天 |
连续工作时长 |
>12h |
WIFI |
5G频段、802.11b/g/n协议、802.11k/v漫游协议。 |
移动网络 |
LTE |
震动马达 |
支持震动马达 |
按键 |
开/关机，返回按键 |
喇叭 |
独立腔体喇叭 |
充电方式 |
磁吸充电 |
1.2 设计标准
根据产品需求确定产品应用行业、使用场景，再根据行业和使用场景输出设计标准和认证标准，一般成熟企业内部都会有该产品线的企标、国标设计标准，所有的器件选型和电路设计都需要根据标准进行开展。
设计标准：
消费级 |
工业级 |
汽车级 |
军工级 |
工作温度范围 |
0-70°C |
-40~85°C |
-40~125°C |
-55~125°C |
电路设计 |
防雷设计、短路保护、热保护等 |
多级防雷设计、双变压器设计、抗干扰设计、短路保护、热保护、超高压保护等 |
多级防雷设计、双变压器设计、抗干扰设计、多重短路保护、多重热保护、超高压保护等 |
辅助和备份电路，多级防雷设计、双变压器设计、抗干扰设计、多重短路保护、超高压保护等 |
工艺处理 |
防水处理 |
防水、防潮、防腐、防霉变处理 |
增强封装设计和散热处理 |
耐冲击、耐高低温、耐霉菌 |
验证 |
JESD47 IOS16750 |
JESD47 IOS16750 |
AEC-Q100 ISO26262 ISO/TS 16949 |
NULL |
使用时间 |
1~3年 |
5~10年 |
15年 |
NULL |
系统成本 |
电路板一体化设计、价格低廉 |
积木式结构，每个电路带自检功能，价格稍高 |
积木式结构，每个电路带自检功能并增强散热处理，价格偏高 |
价格昂贵 |
常见标准认证：
CCC认证—中国强制认证
CQC认证—CQC机构名称为中国质量认证中心
CE认证–欧洲安全合格标志
FCC认证–美国 FCC
UL认证–美国 UL
网络类相关标准：
SRRC核准
CTA入网许可
医疗类标准：
美国FDA，韩国KFDA，日本PMDA，巴西ANVISA，加拿大CMDCAS，澳大利亚TGA等
产品相关国标、地标：
其他产品相关认证：
MFI Carlife ELV BHMA
二、方案设计
硬件设计流程图如下：
常见电子产品，可以通过以下几个渠道进行方案分析。
- 市场上有竞品的，直接购买使用、拆解看方案。
- 没有竞品的，寻找相关度比较大的方案，购买使用、拆解看方案。
- 咨询芯片方案代理商获取方案资料。
- 拜访方案商厂家，了解方案架构。
- 参加行业相关展会，收集产品信息
- 网络查找：确定关键词 xx方案 xx模块
-搜索引擎
-方案类网站
分析方案后，确定系统框图
2.1 方案查找
不同位数处理器常见用途（仅为参考）：
8位 |
小家电、遥控器、鼠标、锂电池、数码产品 |
16位 |
电表、马达、电动玩具、电话录音、键盘、计算机键盘、鼠标 |
32位 |
智能家居、物联网、指纹识别、电机、安防、无线耳机、手环 |
64位 |
网络音乐、娱乐设备、多媒体、音视频相关、网关、手表、音箱 |
2.1.1 小家电低配类芯片方案
知名厂家：
国外：
- 瑞萨电子(Renesas)
- 恩智浦(NXP)+飞思卡尔(Freescale)(后者被前者收购)
- 微芯科技(Microchip)+爱特梅尔(Atmel)(后者被前者收购)
- 意法半导体(ST)
- 英飞凌(Infineon)
- 德州仪器(TI)
台湾：
- 新唐科技
- 合泰半导体
- 义隆电子
- 松翰科技
- 凌阳科技
大陆：
- 中颖电子
- 炬力
- 华润微电子
- 北京君正
- 兆易创新
- 紫光微电子
- 爱思科
- 芯海科技
- 富瀚微
2.1.2 物联网网络类芯片方案
这里主要针对物理层、数据链路层的芯片和模组进行说明。
短距离：
- ZigBee、蓝牙、RFID、NFC、UWB、WiFi等
长距离：
- LoRa、NB-IoT（低功耗，广域）
- 2G：TDMA，CDMA，GSM…
- 3G：UMTS，HSDPA，WCDMA…
- 4G：LTE，EC-GSM，eMTC…
- 5G：
模组方案
- 移远 http://www.quectel.com/cn/
- 广和通
- 厦门骐俊物联 www.cheerzing.com
- 移柯通信http://www.mobiletek.cn/
- 中移物联网 http://iot.10086.cn/
- 中兴物联 http://www.ztewelink.com/
- 利尔达科技集团
- 有方科技
- 汉枫
- 庆科
- 环旭
- 博鹏发RF-LINK
- 海华科技
- Broadlink
- 正基
2.1.3 中高端消费电子芯片方案
- 博通公司 https://www.broadcom.cn/
- 高通 https://www.qualcomm.cn/
- 英伟达 https://www.nvidia.cn/
- 联发科 https://www.mediatek.cn/
- 海思 https://www.hisilicon.com/cn/
- AMD超微 https://www.amd.com/zh-hans
- 英特尔 https://www.intel.cn/content/www/cn/zh/homepage.html
- 恩智浦
- 三星半导体 https://www.samsung.com/semiconductor/cn/
- 赛灵思 https://www.xilinx.com/
- 紫光展锐
- 瑞芯微
- 全志
2.1.4 工业类、汽车电子类芯片方案
- 恩智浦
- 高通 https://www.qualcomm.cn/
- 英伟达 https://www.nvidia.cn/
- 英特尔 https://www.intel.cn/content/www/cn/zh/homepage.html
- 安森美
- 微芯
- ADI
- 瑞萨电子
- 英飞凌
- 东芝
汽车类方案FYI：
- 谷歌 Waymo：采用英特尔 CPU+Altera FPGA 方案，英飞凌 MCU 作为通信接口。谷歌 Waymo 的计算平台采用英特尔 Xeon 12 核以上 CPU，搭配 Altera 的 Arria系列 FPGA，并采用英飞凌的 Aurix 系列 MCU 作为 CAN 或 FlexRay 网络的通信接。
- 百度 Apollo： 恩智浦/英飞凌/瑞萨 MCU+赛灵思 FPGA/英伟达 GPU。
- 奥迪： Mobileye ASIC+英伟达 GPU+Altera FPGA+英飞凌 MCU 的多芯片集成方案。
2.1.5 PC、电脑类工控机方案
IntelAMD是目前最大的两家电脑CPU生产厂商，还有IBM、ARM公司也生产自己的CPU。
国产CPU处理器厂商有兆芯、海光、龙芯等。
2.1.6 传感器&外设
相关传感器外设专用查找网站如下：
2.1.7 屏幕相关
屏库： 【全球液晶屏交易中心 - 屏库】 (panelook.cn)
2.1.8 电池相关
2.1.9 执行机构
直流电动机 : 永磁式直流电机 | 电磁式直流电机 | 直流力矩电机永磁式直线直流电机 : 动圈式直线电机 | 摆动式直线电机
无刷直流电机 : 有槽电枢无刷直流电机 | 无槽电枢无刷直流电机 | 绕线盘式电枢无刷直流电机 | 片状电枢无刷直流电机 | 无刷直流力矩电机
直线与平面步进电机 : 磁阻式直线与平面步进电机 | 混合式直线与平面步进电机 | 螺旋式步进电机
交流伺服电动机 : 鼠笼转子伺服电动机 | 非磁性空心杯转子伺服电动机交流力矩电动机
同步电动机 : 永磁式同步电动机 | 磁滞式同步电动机 | 磁阻式同步电动机 | 电磁减速式同步电动机
自整角机 | 旋转变压器 | 测速发电机 | 多极自整角与旋转变压器
机械设备用电动机 | 调速电机 | 工具用电机 | 电动车用电动机
2.2 方案验证&评审
确定硬件方案后，开始推进方案进行评审，输出评审报告。
评审报告应包含以下项：
- 功能能否全部覆盖？
- 性能能否满足业务？
- 成本是否在设计范围内？
- 技术可行性风险评分？
- 相关方案芯片器件采购是否存在风险？
- 相关认证标准是否能满足？
- 芯片器件替代方案是否合理？
评审通过的方案，将进入硬件开发阶段：
开发完成将会进行设计评审：
三、 生产加工类
PCB生产贴片推荐：
