1). 簡介

在以前的博客文章中，我們已經(jīng)在一個硬件項目中使用計算機模塊提出了許多討論，因此，這里我們假設你已經(jīng)在項目中決定采用計算機模塊SoM，下一步想知道如何開展計算機載板的設計。我想給你一些有價值的信息和見解，可以幫助成功設計一個低成本的Toradex模塊載板。

計算機載板的開發(fā)可以分為三個主要任務：系統(tǒng)設計，原理圖設計和PCB布局。在這篇文章中，我將討論前兩個主題。我將在以后的博客中討論PCB布局的主題。

2). 系統(tǒng)構(gòu)架設計

在開始新的計算機載板的系統(tǒng)設計之前，你必須決定在載板上使用哪個計算機模塊 系列。是采用應用廣泛的Colibrimodule模塊系列，還是你需要具備某種特有高速接口的高性能Apalis modules模塊？最終你可以把它縮小到兩個系列之一的某幾個模塊，我們的產(chǎn)品選擇器有助于幫助你找到合適的計算機模塊SoM。

基于ARM的計算機模塊和基于x86的計算機模塊之間的主要區(qū)別在于ARM模塊通常具有可以提供更多種類的不同接口。單個模塊引腳通常可以復用到不同的接口，如UART、SPI、I2C、SDIO或簡單的GPIO。甚至可能有處理器的多個引腳連接到模塊邊緣連接器單個引腳。這使得基于ARM計算機載板的系統(tǒng)設計比其引腳僅具有一個特定功能的x86板更復雜。工程師需要為引腳選擇適當?shù)墓δ堋４隧椚蝿辗Q為引腳復用，圖1中顯示了一個示例。

圖 1: System Design

當Toradex設計一個新的計算機模塊時，我們總是盡量使它與同一系列的其他模塊兼容。這意味著我們會盡量保持常用接口的設置成為標準接口并引腳兼容。這些標準接口同時對應于我們的現(xiàn)有計算機載板所具有的接口功能。這是一個聰明的決定，符合我們的載板引腳復用。載板最多只能有三個UART接口。但是，如果你需要的超出這三個UART接口，你如何處理？我們的一些計算機模塊提供多達七個UART接口。問題是這些額外的UART接口僅在部分模塊上存在，而相應的引腳可能已經(jīng)被其它接口需要。正如我之前提到的，這個任務可能變得相當復雜。

為了減少引腳復用任務的復雜性，我們開發(fā)了一個強大的工具，Toradex Pinout Designer（圖2）。 該工具允許比較不同Toradex模塊的接口。該工具檢查引腳是否使用了兩次發(fā)生沖突或某個模塊上的功能是否可用。還有助于輕松設計可與不同Toradex計算機模塊兼容的計算機載板，引腳設計器工具考慮到這方面的應用。查找更多信息，并在以下地址免費下載該工具:http://developer.toradex.com/knowledge-base/pinout-designer。

圖 2: Toradex Pinout Designer

3). 設計原理圖

當創(chuàng)建了你的原理框圖后，知道你要使用的計算機模塊的哪個引腳，你就可以開始設計原理圖。最聰明的方法總是從參考設計的原理圖開始，由于我們知道這一點，你可以免費下載我們的計算機載板的原理圖。如果你使用Altium Designer設計計算機載板，你可以直接下載我們常用的計算機載板的整個Altium項目。你不僅可以獲得原理圖。該項目還包括板上所有組件的庫，包括用于3D設計的3D文件。所有參考設計可以在這里下載：http://developer.toradex.com/carrier-board-design/reference-designs

圖 3: Schematic Capture

和原理圖相關(guān)的重要信息來源于我們的載板設計指南。分別有一個單獨的指南針對Apalis和Colibri模塊系列。在這些指南中，集中了模塊系列的所有標準接口信息。還可以找到關(guān)于電源管理和控制信號的指導。文檔為每個接口提供了附加的參考原理圖。指南可以在這里下載：http://developer.toradex.com/carrier-board-design/carrier-board-design-guides

設計原理圖通常意味著需要評估新的元器件。例如，你必須評估具有某個特性的新的晶體管（）MOSFET）。很可能你會發(fā)現(xiàn)面臨數(shù)百個晶體管都符合你的要求，但是選擇最合適的是最難的部分。我會根據(jù)我的個人選擇策略提供一些建議。

我的第一步總是檢查我們選擇的晶體管是否適合其它項目需求。如果我可以在多個項目中使用相同的元件，我們的采購部門將會非常便利。如果公司組件庫沒有真正適合的，我嘗試找到兼容晶體管的概述。為了得到這樣的列表，通常使用我們首選的晶體管制造商以及主要分銷商的參數(shù)搜索引擎。我通常創(chuàng)建一個具有不同組件及其主要規(guī)格的表。為了找到最適合元件，我需要對于元件參數(shù)評價因子進行分級。例如，我可以將這個元器件是否有兼容的第二個選擇作為最高優(yōu)先級。價格和長期供貨通常也是重要的標準。由于我不想等待這個列表（有時可能是很長的）中的每個晶體管的報價，我喜歡用一個方法來篩選列表中的幾個真正的候選元器件來報價。依我看來，www.ciiva.com 的SmartParts Search（圖4）是提供有價值指標的不錯選擇。網(wǎng)站提供許多不同分銷商的批量價格突庫存水平，無需在每個分銷商上搜索設相關(guān)元件，它還提供了設備是否即將停產(chǎn)的告警，并提供了查看歷史價格和庫存水平的選項。如果晶體管在許多不同的分銷商有庫存，并且?guī)齑嫠讲▌?，它使我相信這個元件被廣泛使用，不太可能很快停止。我使用價格信息僅作為指示，因為我們的采購部門將在我們的首選分銷商中要求自己的報價

圖 4: Smart Parts Search

完成原理圖設計后，有一個非常重要的步驟，原理圖的審查。我知道，這可能是一個非常煩人的任務。但是花費幾個小時甚至幾天的時間進行密集的審查總好過一個月的硬件等待。請一個同事通過整個原理圖，甚至在網(wǎng)表級別校驗。他就像一個無聊的四歲男孩，想知道每一個細節(jié)。進入每個電路的對話框。嘗試向你的同事解釋為什么你用這種方式處理電路。在和同事的面前爭論電路設計時，發(fā)現(xiàn)了我的原理圖中許多嚴重的錯誤。

這就是所有。希望我能夠讓你對系統(tǒng)設計和原理圖設計過程有一些了解。 如果你也有興趣了解更多關(guān)于PCB布局階段，你可以查找我的下一篇文章。 我會盡量與大家分享一些我的經(jīng)驗，以避免PCB布局陷阱。