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技術(shù)專題
電路設(shè)計(jì)硬件模塊化
現(xiàn)如今在電路設(shè)計(jì)模塊化成為主流，模塊化硬件是一個(gè)概念，其中電路被分成模塊而不是一個(gè)完整的設(shè)置。在電子設(shè)計(jì)中，這意味著將整個(gè)電路分成幾個(gè)電路。然后，電路設(shè)計(jì)通過電纜或連接器相互連接。
如果您看一下計(jì)算機(jī)的組裝方式，那么這個(gè)概念并不是什么新鮮事物。帶有用于圖形卡，聲卡和其他外圍設(shè)備的插槽的單個(gè)主板就是模塊化硬件的全部目的。
的確，只為整個(gè)電路創(chuàng)建一個(gè)電路設(shè)計(jì)時(shí)，麻煩就少了。但是，有時(shí)采用模塊化方法是更好的選擇。
空間限制
可以擠壓到電路上的組件數(shù)量有限制。如果要針對(duì)空間有限的產(chǎn)品進(jìn)行設(shè)計(jì)，則單電路設(shè)計(jì)可能不適合外殼。將設(shè)計(jì)分為幾個(gè)模塊，以確保它們都適合機(jī)械限制。
考慮到過去十年來產(chǎn)品的萎縮情況以及IoT的出現(xiàn)，模塊化硬件是一個(gè)概念，作為設(shè)計(jì)師，您不能沒有這個(gè)概念。
易于升級(jí)
在電子設(shè)計(jì)中，有些組件的發(fā)展速度比其他組件快。例如，I / O模塊是非常標(biāo)準(zhǔn)的，但微控制器和網(wǎng)絡(luò)IC每2-3年進(jìn)行一次升級(jí)。
在產(chǎn)品的生命周期中，某些組件可能會(huì)過時(shí)。通過將快速變化的組件保留在同一模塊上，僅在需要升級(jí)時(shí)才需要對(duì)電路的一小部分進(jìn)行返工。
可重用性
很有可能設(shè)計(jì)的某些部分可以在其他產(chǎn)品中復(fù)制。例如，同一微控制器模塊可用于濕度記錄器和警報(bào)控制器。
通過使設(shè)計(jì)保持模塊化，您可以輕松地將同一模塊用于不同的產(chǎn)品。這樣可以節(jié)省重新設(shè)計(jì)的成本，并且當(dāng)您生產(chǎn)更多相同的模塊時(shí)，您的單位成本就會(huì)降低。
測(cè)試和故障排除
當(dāng)電路設(shè)計(jì)上有數(shù)百個(gè)組件時(shí)，很難進(jìn)行測(cè)試和故障排除。當(dāng)您測(cè)試原型時(shí)，尤其如此，因?yàn)殛P(guān)于設(shè)計(jì)是否完全功能尚有許多未知數(shù)。
構(gòu)建模塊化的硬件可以將測(cè)試限制在電路的特定部分，而無需借助斷線。故障排除和維護(hù)也更容易，因?yàn)榭梢暂p松檢測(cè)和更換故障模塊。
設(shè)計(jì)模塊化硬件的關(guān)鍵策略
有一些策略可以使您在模塊化硬件設(shè)計(jì)方面保持正確的方向：
分割零件
您需要確定需要?jiǎng)?chuàng)建多少個(gè)模塊以及如何對(duì)組件進(jìn)行分組。通常，嵌入式系統(tǒng)可以分為微控制器，通信，I / O，電源和模擬量。
互連
最后，需要將這些模塊組合在一起以發(fā)揮整體功能。您需要考慮將它們與連接器堆疊還是與電纜鏈接。要求穩(wěn)定性并具有高速信號(hào)的模塊通常通過板對(duì)板連接器連接。
可擴(kuò)展性
在處理模塊時(shí)，應(yīng)考慮將來可能的應(yīng)用程序和可伸縮性設(shè)計(jì)。例如，您可能只在微控制器上使用了80％的I / O引腳，但是您可以將備用引腳路由到接口連接器，以備將來使用。
機(jī)械精度
如果您發(fā)現(xiàn)模塊無法裝配在一起，因?yàn)槟鷮⒒ミB連接器未對(duì)齊幾毫米，那將是一場(chǎng)噩夢(mèng)。在某些情況下，模塊在Z軸上超出機(jī)箱的尺寸。
在使用模塊化硬件時(shí)，如果要使用可堆疊連接器，請(qǐng)務(wù)必確保坐標(biāo)正確。