現(xiàn)代工程比以往任何時候,都有更多的機會,將多個印刷電路板和多個子系統(tǒng)集成在一起。直白點說就是,你一個稍微復雜點的電子產(chǎn)品或系統(tǒng),都不可能只有一塊電路板。一個完整的電子產(chǎn)品大體都需要好幾塊PCB板,比如電源板,信號輸入模塊板,中央處理單元模塊板,核心控制板,信號輸出放大板,驅(qū)動板,模擬信號部分板,數(shù)字信號部分板......等等等等五花八門。咱一個電子工程師做這么多事情容易嗎我?!
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先小小嘚瑟一下。
本篇開頭這張圖片里,大概包含哪些東東?
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上面一塊PCB板
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下面一塊PCB板
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板與板之間的連接器件
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板下面的基座
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板上面的外殼
這些你眼中所見,所有的東西都是在一個項目里的!一個項目里的!一個項目里的!
PCB設(shè)計常規(guī)的現(xiàn)狀是怎樣的?
從若干年前到現(xiàn)在,我經(jīng)常會收到來自客戶的問題:你們的一個項目只能對應(yīng)一塊PCB板嗎?可不可以把原理圖不同的部分分別導入到不同的PCB板中?
每次我都回答:對不起,一個項目只能對應(yīng)一塊PCB板,不管你的原理圖有多少張圖紙,只能全部一股腦兒導入到一個PCB中。然后心里就有點愧疚,沒有能解決到客戶的需求,幫到客戶從繁瑣的操作步驟中盡量解脫出來,而將設(shè)計靈感專注于開發(fā)本身。
眾所周知,Altium向來就一直以解決客戶手頭的煩惱,幫客戶把精力轉(zhuǎn)向完美設(shè)計本身,推出客戶滿意的作品為己任。幾十年如一日地全方位收集客戶提出的各種要求,對軟件工具進行打造升級,力圖使得Altium Designer成為廣大工程師在設(shè)計之路上的頂級裝備和得力工具。
簡單一些的應(yīng)用情況
那么,PCB設(shè)計常規(guī)的現(xiàn)狀是這樣的。
比如要做的是一個WIFI連接的物聯(lián)網(wǎng)小產(chǎn)品,智能插座??梢杂?a target="_blank">手機對家中的該插座進行遠程控制,進而遙控家中的空調(diào),洗衣機,電視,電飯鍋,烤箱等等家用電器。
所以對于簡單點的應(yīng)用場合,或一人能獨擋一面的情況下,下面的流程您一定很熟悉。
到這里,整個電子產(chǎn)品的電子部分基本上做完了。接下來設(shè)計插座的外殼機械部分。將設(shè)計好的外殼機械部分拿去加工,檢查配合度。如下圖所示。
然后將智能插座這款小產(chǎn)品的機械外殼部分與電子組合部分進行裝配。沒有一次就完美匹配的,總會出現(xiàn)這樣那樣的問題。比如下圖所示,機械外殼部分本來做了兩個感光頭塑料件,在安裝的過程中,下面的感光頭OK,但上面那個被里面的電路板部分擠斷了!擠斷了!擠斷了!
復雜系統(tǒng)的應(yīng)用情況
簡單的系統(tǒng),一般是同一個人來經(jīng)手,自己心里對每塊板的要求都有數(shù),雖然要一塊一塊地設(shè)計,打樣,裝貼,測試,再配合,但畢竟每塊板之間怎樣配合的溝通環(huán)節(jié)可以省掉。
但對于復雜系統(tǒng)的應(yīng)用情況,就又會多加了各個PCB之間各個板的連接情況的溝通。板與板之間用什么方式連接?用哪種連接器連接?這些數(shù)據(jù)如果不依靠軟件而是人力溝通的話,很容易出現(xiàn)信息的碰撞和錯漏,從而導致不斷改版改方案的情況發(fā)生。
比如下面的例子,關(guān)于電器設(shè)備在物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用中的解決方案(廚房電器項目)。我們要做的項目致力于打造智能物聯(lián)網(wǎng)連接的廚房電器設(shè)備。將廚房智能料理機連接到物聯(lián)網(wǎng)平臺,用戶可以通過手機,Ipad等智能電子終端甚至是網(wǎng)頁來對機器進行控制,操作和信息管理。
該項目解決方案整合以下五大部分的技術(shù)為一體:
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控制面板硬件PCB設(shè)計、
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Wifi通信接入模塊設(shè)計、
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嵌入式軟件開發(fā)、
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智能終端安卓系統(tǒng)和IOS系統(tǒng)APP設(shè)計、
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云端服務(wù)器平臺應(yīng)用開發(fā)
機器的大概構(gòu)造如下:

需要設(shè)計的與電子相關(guān)的硬件部分大致有:
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人機接口板(機械部分,需ECAD-MCAD協(xié)作)
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電源供應(yīng)PCB板(Power Board)
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控制主板PCB(Control Panel)
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Wifi接口板(Wifi Board)
然后分工合作,一部分機械工程師設(shè)計人機控制界面板的機械部分,該板的按鍵位置,LCD顯示位置等等都要與控制主板PCB一一對應(yīng)。
以下是有人在忙人機接口板(機械部分,需ECAD-MCAD協(xié)作)

有人在忙電源供應(yīng)PCB板(Power Board)

有人在忙控制主板PCB(Control Panel)

有人在忙Wifi接口板(Wifi Board)

然后各自完成自己的模塊之后,在往一起整合的時候,問題來了。
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控制主板PCB與電源供應(yīng)PCB板(Power Board)之間的接口怎么接?
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Wifi接口板(Wifi Board)與控制主板PCB之間的接口怎么接?
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Wifi接口板(Wifi Board)與控制主板PCB之間的信號通信怎么工作?
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控制主板PCB需要電源板哪里改一下,或電源板需要控制板哪里改一下?
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Wifi接口板(Wifi Board)與控制主板之間的軟件firmware需要協(xié)調(diào)?
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人機接口板與控制面板之間的機電ECAD-MCAD配合總是出問題?
接下來各位看官可以欣賞一下各設(shè)計模塊負責人之間的溝通協(xié)作的部分工作。
這些調(diào)試用的板間接插件,要在各板之間仔細定義好,標出來,以免出錯!


然后在各板之間打樣,調(diào)試,聯(lián)調(diào)的過程中,我要改這個,你要改那個,來來回回的電話郵件溝通。截取一部分郵件內(nèi)容如下:

然后是文件發(fā)來發(fā)去,外加各種解釋,提出要求,互相溝通,并協(xié)調(diào)各部分相關(guān)設(shè)計人員,保持信息的共享與一致性。

如下所示為某一個問題來來回回郵件多達30幾封,消耗大量的時間進行溝通,更新和迭代過程。

等到項目中各部分PCB板功能都調(diào)試完成之后(往往需要多次打樣,調(diào)試,多次更改替換),還需要將產(chǎn)品設(shè)計的電子部分放到機器中進行機電配合和測試。
下面是放的電源板在機器中,各種亂,排線,接頭眼花繚亂?。?!
下面是在配合控制主板PCB(Control Panel)與機器之間的連接。
綜上所述,這一系列的問題和困擾,都是各個獨立PCB板之間需要溝通,整合,聯(lián)合調(diào)試等帶來的時間和精力上的巨大耗費。那么,如果所有這些各個分立的PCB板(包括各板的原理圖設(shè)計文件,PCB文件),以及各PCB與PCB板之間的連接情況的管理都在同一個項目中,會是怎樣的體驗?打開Altium Designer18,你會發(fā)現(xiàn)世界真的變化太快。。。。。。
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