硬件详细设计模板

活动编号（ID）：EE-60项目阶段□概念阶段■开发阶段□发布阶段□计划阶段□验证阶段□生命周期阶段产品名称产品型号/版本总页数××××××××共××页硬件详细设计模板（仅供内部使用）文件编号：KDC-版本号：V0.1实施日期：yyyy-mm-dd保密等级：□秘密□机密□绝密编制：审核：会签：批准：修订记录日期版本号描述作者yyyy-mm-dd0.1初稿完成范建根yyyy-mm-dd1.0批准发布×××yyyy-mm-dd1.1修改××××××yyyy-mm-dd1.2修改××××××……………..……yyyy-mm-dd2.0修改××××××文件的版本号由“V×.×”组成，其中：a）小数点前面的×为主版本号，取值范围为“0～9”。文件进行重大修订时主版本号递增1；b）小数点后面的×为次版本号，取值为“0～9，a～z”。文件每修改一次时次版本号递增1；主版本号发生改变时，次版本号重新置0；c）未批准发布的文件版本号为V0.×版，批准发布时为V1.0版。当主版本号发生改变时，前面只有次版本号不同的修订记录可以删除。目录1概述1.1背景1.2单板功能描述1.3单板运行环境说明1.4重要性能指标1.5单板功耗1.6必要的预备知识(可选)1.7关键器件2单板各单元详细说明2.1单板功能单元划分2.2单元详细描述2.2.1单元12.2.2单元22.3单元间配合描述2.3.1总线设计2.3.2时钟分配2.3.3复位逻辑2.3.4各单元间的时序关系2.3.5单板整体可测试性设计3硬件单板主要接口定义、与相关板的关系3.1板际接口3.2系统接口3.3软件接口3.4大规模逻辑接口3.5调测接口3.6用户接口4单板可靠性综合设计说明4.1单板可靠性指标4.2单板故障管理设计4.2.1主要故障模式和改进措施4.2.2故障定位率计算4.2.3冗余单元倒换成功率计算4.2.4冗余单板倒换流程4.2.5单板复位、断电重启流程4.3器件应用可靠性设计说明4.3.1单板器件可靠应用分析结论4.3.2器件工程需求符合度分析4.3.3单板硬件返修率预计及改进对策4.3.4上、下电过程分析4.3.5器件可靠应用薄弱点分析4.3.6替代容差分析4.3.7器件离散性、最坏情况容限分析5单板可维护性设计说明6单板信号完整性设计说明6.1关键器件及相关信息6.2信号串扰、毛刺、过冲的限制范围和保障措施6.3其他重要信号及相关处理方案6.4物理实现关键技术分析7EMC、ESD、防护及安规设计说明7.1单板电源、地的分配图7.2关键器件和关键信号的EMC设计7.3安规、环境适应性和防护设计8单板工艺设计说明8.1PCB工艺方案8.2元器件工艺要求8.3预计的加工路线8.4单板装配8.5新工艺需求8.6配线9单板热设计说明10单板电源设计说明10.1单板供电原理框图10.2单板电源各功能模块详细设计11单板结构设计说明11.1拉手条或机箱结构11.2指示灯、面板开关11.3紧固件11.4特殊器件结构配套设计12其他13附件13.1安规器件清单13.2FMEA分析结果14参考资料清单关键词：能够体现文档描述内容主要方面的词汇。摘要：概要说明本文档主要描述的内容缩略语清单：对本文所用缩略语进行说明，要求提供每个缩略语的英文全名和中文解释。.如下表：缩略语原文中文含义DTIDigtalTruckInterface数字中继接口板VLANVirtualLocalAreaNetwork虚拟局域网FEFastEthernet快速以太网IPInternetProtocol互联网协议DSLDigitalServiceLine数字用户线MTBFMeanTimeBetweenFailure平均故障间隔时间EMCElectronicMagneticCompatible电磁兼容性SDHSynchronousDigitalHierarchy同步数字系列1概述本标题下的正文内容，正文内容可以包括表格和插图；1.1背景a)该文档对应的单板硬件正式名称和版本号；b)简要说明单板在系统中的位置、作用、采用的标准。1.2单板功能描述在本节中简述单板功能，内容参照单板硬件概要设计方案中的相关章节1.3单板运行环境说明需要说明各种可能的物理环境和逻辑环境、软件支持环境等。参照单板硬件概要设计方案中的相关章节。1.4重要性能指标列出单板的主要性能指标，例如处理器性能，缓存容量，端口通信速率等等这些指标；说明指标分配的计算过程和设计思路等。应该说明这些指标的参考标准，比如时钟方面、EMC方面等，参照单板硬件概要设计方案中的相关章节。表1性能指标描述表性能指标名称性能指标要求说明1.5单板功耗可以在原理图基本完成后，再根据器件参数、数量来计算单板的功耗。如果计算的功耗大于系统分配给本板的电源功率，则需要与系统工程师协调商议解决方案。1.6必要的预备知识(可选)为可选项，仅用于介绍较生僻的特殊技术。1.7关键器件这部分由硬件开发人员负责，采购工程师协助完成。对单板中的关键器件详细说明其软硬件特性并分析优缺点，如果曾经有多个可选对象，应说明目前选择该器件的原因和不选其他可能性的原因。如果单板硬件概要设计方案中说明已经充分，本节可以不写，或稍作补充。2单板各单元详细说明2.1单板功能单元划分从系统的角度阐述单板的逻辑实现，提供单板的逻辑框图，划分功能单元，对其中的各单元的功能进行简要说明。在这里先划分单元，阐述单元之间的关系，再按单元分章节，在单元章节中分别描述各单元的功能、接口、数据结构和可编程器件。本节主要描述各单元内部的详细结构和相互之间的接口。如果没有《单板硬件概要设计方案》，则本部分应详细描述单元划分情况。2.2单元详细描述电路单元如果是公司规范且有详细文档，可以直接引用（说明单元电路的参考资料名称），并说明调整细节（与参考电路不同的部分）。2.2.1单元12.2.1.1单元1功能描述详细描述本单元的功能，给出本单元的功能框图。(图号已在单元样式中，必须放在附图的下面，紧跟着附图，内容描述写：2.2.1.2单元1与其他单元的接口详细说明本单元对其他单元接口每个/组信号的详细定义，包括时序说明。2.2.1.3单元1的实现方式详细说明本单元的实现方法，包括使用的芯片、主要电路分析和解释。如果本单元使用了可编程器件，此处应提供可编程器件的外部管脚图（含说明）、内部逻辑框图（含说明）。对于CPU单元，需要说明存储器的地址分配。2.2.1.4单元1可测试性设计从以下几方面说明单元是否符合可测性设计要求：单元提供哪些自诊断、自测试功能，实际的硬件实现方式、需要哪些软件的支持。请说明单元JTAG链连接方式，接口定义。单元内其他针对可测性需求的硬件设计。2.2.2单元22.2.2.1单元2功能描述详细描述本单元的功能，给出本单元的功能框图。(图号已在单元样式中，必须放在附图的下面，紧跟着附图，内容描述写：……）2.2.2.2单元2与其他单元的接口详细说明本单元对其他单元接口每个/组信号的详细定义，包括时序说明。2.2.2.3单元2的实现方式详细说明本单元的实现方法，包括使用的芯片、主要电路分析和解释。如果本单元使用了可编程器件，此处应提供可编程器件的外部管脚图（含说明）、内部逻辑框图（含说明）。对于CPU单元，需要说明存储器的地址分配。2.2.2.4单元2可测试性设计从以下几方面说明单元是否符合可测性设计要求：单元提供哪些自诊断、自测试功能，实际的硬件实现方式、需要哪些软件的支持。请说明单元JTAG链连接方式，接口定义。单元内其他针对可测性需求的硬件设计。2.3单元间配合描述2.3.1总线设计详细说明采用什么总线，什么工作方式，下挂什么单元。需要给出图示和文字解释。2.3.2时钟分配详细说明有什么时钟源，提供给什么单元，时钟之间关系如何。对于输出时钟要增加时钟指标设计、对于输入时钟要写清楚始终要求及裕量设计。需要给出图示和文字解释。2.3.3复位逻辑详细说明单元间复位顺序、Watchdog设计、复位单元加载顺序。如果提供局部及全局分级复位请说明其层次关系。需要给出图示和文字解释。2.3.4各单元间的时序关系说明各单元的信号经过哪些逻辑的处理，符合什么样的时序关系，再输出到另一个单元。需要说明主要时序关系。逻辑器件外部接口信号的时序及简单逻辑内部的时序，也应该在本文中说明（建议给出时序图）。如果内容比较多，这部分也可以以单独的文档形式输出。对不同类型芯片、不同类型信号的时序容限要求和保障措施：注意考虑高速信号CAD/SI与逻辑时序设计的配套关系。一般建议至少保证器件手册的要求，并注意考虑在极限环境条件下（高温或严寒），器件的参数变化造成时序变化、器件参数的离散性，以及布线时延与逻辑内部时延叠加后，也能满足器件手册规定的时序容限。并注意器件替代型号和不同批次间的差异容限。图1时序关系图2.3.5单板整体可测试性设计对于需要由各单元配合实现的可测试性设计，从以下几方面说明单板是否符合可测性设计要求：单板提供哪些自诊断、自测试功能，实际的硬件实现方式、需要哪些软件的支持。请说明单板JTAG链连接方式，接口定义。单板上其他针对可测性需求的硬件设计。3硬件单板主要接口定义、与相关板的关系3.1板际接口以表格形式列出单板与母板插座信号的位置和定义，并详细说明单板对其他单板接口，包括每一个/组信号与哪块单板相连，输入/输出关系。以波形图的形式说明每组接口的时序，如果接口是标准接口（或其子集），如PCI，只需给出必要的说明。接口信号仅仅给出定义是不够的，表格形式可以使读者很快找到信号的准确位置。表2本单板与其他单板的接口信号表本板连接器编号本板信号名称I/O信号功能相连的其他板名称及连接器编号、信号名其他说明（注：以上表格形式仅供参考）（画出时序图）图2接口时序图3.2系统接口单板与本系统外设备的接口。对于需要通过电缆或光纤连接的接口部分请注明，并同时给出对连接电缆性能指标的要求；3.3软件接口在《单板硬件概要设计方案》的基础上，对单板软硬件接口部分进行进一步的补充设计描述。单板软硬件接口描述主要从以下几个方面入手：1、单板片选信号分配及说明；2、中断信号分配及说明；3、通信端口分配及说明；4、寄存器分配及说明；5、关键器件操作说明；其中1、2、3三部分在单板总体设计阶段基本完成，可注明参见。单板硬件详细设计阶段主要是对4、5两部分进行详细描述。3.4大规模逻辑接口本节需说明单板硬件各单元与大规模逻辑的接口定义、处理信息类型、配套控制方式、接口时序等。3.5调测接口详细说明单板上所有调试用接口，包括调试专用指示灯、跳线、拨码开关、电源保险丝、ISP接口、软件测试接口、硬件测试点等。3.6用户接口详细说明单板的面板上所有与用户有关的接口，包括面板指示灯、光口、以太网口、同轴电缆接口、串口、跳线、拨码开关等。4单板可靠性综合设计说明4.1单板可靠性指标本节由硬件开发人员负责，可靠性工程师提供指导和审核。参照单板硬件概要设计方案中的内容。本节需要修正单板硬件概要设计方案中的估算数据。当单板的失效率预计值大于目标值时，需要参考器件应用工程师的意见给出提高前四类失效率较大的元器件可靠性的措施。下表中的预计值，应该与单板硬件概要设计方案中的有关内容保持一致。表3单板可靠性指标评估表单板失效率预计值：FIT单板失效率修正值：FIT单板失效率目标值：FIT器件类别器件失效率器件失效率所占比重（％）提高可靠性的措施备注分析：4.2单板故障管理设计4.2.1主要故障模式和改进措施结合单板器件级FMEA（故障模式影响分析）可靠性分析结果，列出单板分析前存在的影响较大的故障模式，并对软件、硬件分别提出检测和补偿方案、对测试提出故障验证需求。a)器件级FMEA分析重点问题汇总表仅需从详细的器件级FMEA分析报告中摘录出改进前严酷度类别是I、II类故障的故障模式表4器件级FMEA分析重点问题汇总表器件名称故障对本板的对系统的最终影响严酷度类别（改进建议增加故障检测方法建议增加检测灵敏建议增加补偿措施严酷度类别（改进模式影响前）度后）b)软件故障管理需求