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硬件相關開發

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前言

??做個usb轉串口，同時兼容ttl，講述硬件模塊基礎的開發流程，本篇描述了全流程過程，然后選型了合適的元器件。

基本流程

??以下是筆者個人從事過相關硬件研發，總結出來的流程，僅代表個人意見。

設計原理圖

??原理圖至關重要的第一步，后續PCB依據原理圖設計，本模塊涉及電源電路，485與ttl芯片以及其外圍電路，還有模塊輸出輸入。
??設計原理圖的時候是與選型芯片方案相輔相成的：

• 如果已經設計好或者有了只是更改下主芯片，那么就是先選型芯片后修改原理圖了。
• 如果什么都沒有，那么也可以先選擇主485與ttl轉換芯片，然后設計依據其需要的外圍電路設計電路圖。

??此步驟并沒有什么標準，是做硬件最關鍵的步驟，后續的一切都基于原理圖的正確設計，原理圖一旦設計存在錯誤，后續能補救的空間是沒有的（硬件出版后的調試 過程中，可以采取外接電源，外接信號，飛線等方式進行硬件上的調試）。

封裝映射階段

??此階段是需要對上述原理圖使用到的一些元器件的示意圖進行元器件硬件上的映射，元器件的大小引腳映射。
元器件封裝庫：一般來說供應商公司、官網等相關渠道會提供其出售的元器件封裝，以避免設計者自行創建，網上也有封裝庫購買，硬件工程師有積累的封裝庫。

PCB設計階段

??PCB設計階段，就是將原理圖與封裝庫映射完后，然后生成PCB，生成的PCB是雜亂無章的，元器件的引腳是通過線網絡來連接的（實際上物理上的連接是沒有的），需要自己通過比如機械層來劃定PCB的實際大小，然后把元器件布上去（多層板，焊盤，過孔，差分，屏蔽，DIP涉及的知識非常多，設計者需要知識經驗的長期積累）。

PCB打樣階段

??PCB設計好后，導出bom表和可供生產的文件，交給打板子常見，bom表用于采購元器件，如果是像量比較多或者bga等封裝，都是等樣板出來后，交給專門的貼片廠子去貼片，元器件比較少又沒有難焊接的，則一般都是研發人員手焊。

PCB的程序調試研發測試階段

??PCB成型之后，需要驅動系統人員聯合硬件人員一起調試并測試，確認板子上的電路基本沒啥問題（只能說明調試的時候沒問題，一般調試的時候沒問題不涉及高速等復雜電路，后續生產一般也不會有問題），則可以開始進入小批量階段。有些電磁干擾，震動實驗一般也是在此階段測試。

小批量生產階段

??小批量階段一般是生產10-50塊板子，然后刷入程序（此時基礎的測試程序都已經完成，如果是應用開發，可能應用開發也完成），然后進行老化等相關的測試（高溫、48小時連續運行等一些出廠前的老化測試），通過測試之后，小批量可以發貨。

批量生產階段

??小批量穩了，然后就會根據需求進入批量階段，批量階段有些傳統企業（筆者就認識這樣一家企業，月出貨3-4K左右），都會進行老化測試，進一步確保產品質量穩定。（其實產品前期不做足夠的實驗，發出去出現問題的幾率更大，而維保售后的費用成本則更高）

USB轉232按照需求大致選型過程

選型usb轉串口芯片

??
??選型的過程，不多說，一般是需要什么模塊就查看什么模塊，也可以使用自己有存貨的模塊。
選型還涉及選型后的芯片的外圍器件，外圍器件多了成本也高了，總直硬件設計一個復雜的過程，復雜在成本計算（芯片，外圍器件，是否貼片等），個人熟悉程度等等，挺麻煩的一個事。

usb轉ttl芯片選型

CH340+SP232

??usb轉ttl的usart，不帶232電平功能，這樣既可以拿到5V又可以拿到3.3V的ttl。
??
??
??電腦的USB是5V的，所以需要匹配個5V的ttl轉232電平：

• 5V的TTL轉232電平芯片：max232，sp232
• 3.3V的TTL轉232電平芯片：max3232，sp3232
  ??ttl分為5V和3.3V，設計的時候，我們全部留出來，然后看看，選擇5V，

CP2102

??
??只能輸出3.3V的ttl。

PL2303

??

最終選型結果：CH340G+MAX232

??

5V轉3.3V電源芯片

??

晶振

??2DIP的即可，CH340G需要一個有源12MHz的晶振。
??

USB口

??這個不需要選型，找個便宜的即可，使用dip的牢固些。
??

芯片轉換口

??這個是切換輸出的ttl是3.3V和5V的，使用標準2.54mm的DIP：
??

232切換口

??是否輸出rs232，如果輸出，那么需要將芯片電平輸出轉換切換至5V。
??同“芯片轉換口”

輸出DIP口

??要很好的伸出來，考慮到水平，所以選擇90彎折的DIP針，其實大部分類似模塊也是這么做的。
??

透明熱縮管

??做成長條狀，我們可能需要把他包住，選個透明管吧
??
??得根據實際設計出得PCB再選擇尺寸。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的硬件开发笔记（二）：硬件开发基本流程，制作一个USB转RS232的模块（一）：开发基本过程和元器件选型的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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