PCB设计及硬件编程学习

1 说明

本来是做软件，然有任务需求，转而学习硬件相关知识，并制作了电机控制相关的简单控制板。因为之前不懂硬件知识，且为了能够顺利解决问题，保证制作成功，因此加紧时间学习，缺失博客书写很长时间。由于任务完成，因此特接续之前，接着写。
先就近期学习硬件经验及结果简单总结。

2 任务内容及完成结果

2.1 任务内容

光栅尺信号技术、电机控制、工业相机控制、感兴趣区域获取等功能，主要处理一系列控制信号。最终提供PC控制软件及PCB控制板

2.2 成果

（1）PC控制软件一个：MFC制作，控制效果良好
（2）控制板一个：FPGA作为主控制器，Altera Quartus Verilog编程，Cadence设计PCB，4层板，支持USB/RS232/RS422通信。
（3）时间：时间耗费在两个多月，中间还有其他事情打断，实际耗费时间再两个月左右吧。

3 硬件学习

Cadence进行PCB设计推荐于争博士的讲课视频，是我目前看到的讲授最为系统和逻辑完整的视频。在原理图设计、PCB设计中曾多次反复观看。

（1）原理图设计
原理图设计绘制过程较为简单，但是器件原理是关键，多看器件DataSheet，尤其要关心各个管脚的意义。以保证接线正确。

（2）PCB设计
PCB封装制作：设计焊盘->绘制封装。
焊盘有多个层次，可以检索“焊盘”进行了解，封装需要制作多个层，一般以顶层为基础制作，丝印层、soildmask、nonplace、DEV、Ref等。
封装需要跟购买的器件对上，在DataSheet里有Package一节，可以找到名称及对应的封装，一般在最后有尺寸图，尺寸图和表格中的编号对应，需要自己确认，否则容易画错
PCB电源处一般铺铜进行连接，大电流处加粗走线，多层板有推荐层数分布，插件口一般要余量够大。FPGA管脚功能及连线，要确认，Config脚要连接上拉。
RX/TX要确认是否需要交叉（公头、母头、是否中间进行了转换）。

（3）相关设计软件
CAM350可以查看生产的各个光绘文件，确保各个光绘映射成PCB的正确性。
LP WIZARD 提供封装参考
TI switcherPro 可以生产TI芯片的外围电路
Si9000可以计算走线阻抗，设计差分走线。差分走线一般标准90欧姆正负10%，单端45欧姆。差分线下尽量保证地平面完整，使其阻抗可调整。

（4）Verilog编程
看夏宇闻书了解语法，类似C，熟悉C且有编程经验的人，很容易入手。唯一关键的是要有硬件思想，因为语言描述的实际上是一个一个电路，有基础的数据电路知识即可，然后会画时序图，简单问题基本都可以解决。

（5）Quartus使用
一些视频可以看，但大多不是很好，讲的很简略。可以推荐黑金的开发板及相应的代码和说明书作为参考。
建立工程->设定Top->写各个单独的模块（.v）->在top例化->modulesim仿真->板级调试->signaltap，其中还有时序约束等。