硬件开发流程及规范---第三章 个人总结
硬件开发流程及规范---第三章个人总结
文章是从技术层面的“点”上来说，而真正的“开发流程”要解决的是，用设计的过程来保证一个设计结果能够更好的符合产品设计要求、更大限度的满足用户的需求。这些只靠点是无法做到的，要有个一完善、建全的流程体系来保证。所以，这里也想给大家分享一下一般企业的基于IPD的硬件开发流程的参考。
一般硬件的开发流程都会被分为5个阶段：
(1)C0-项目需求与计划阶段：开始于项目需求分析，结束于总体技术方案确定。主要进行硬件设
计需求分解，包括硬件功能需求、性能指标、可靠性指标、可制造性需求（DFM）、可服务性需求(DFS)及可测试性（DFT）等需求；对硬件需求进行量化，并对其可行性、合理性、可靠性等进行评估，硬件设计需求是硬件工程师总体技术方案设计的基础和依据。(2)C1-原型阶段：输入为总体技术方案，直到完成硬件概要设计为止。主要对硬件单元电路、局
部电路或有新技术、新器件应用的电路的设计与验证及关键工艺、结构装配等不确定技术的验证及调测，为概要设计提供设计依据和设计支持。
(3)C2-开发阶段：又称为“初样开发阶段”，开始于硬件概要设计评审通过后，结束于初样成功
转为试样。主要有原理图及详细设计、PCB设计、初样研制/加工及调测，每一了阶段都要进行严格、有效的技术评审，以保证“产品的正确”。
(4)C3-验证阶段：又称为“试样研制阶段”，从DFX各要素进行验证、优化的阶段，为大批量
投产做最后的准备，开始于初样评审通过，结束于试样成功转产。主要有试样生产及优化改进、试样样机评审、转产；验证、改进过程要及时、同步修订、受控设计文档、图纸、料单等。
(5)C4-维护阶段：维护阶段开始于产品成功转产后，结束于产品生命周期结束。
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硬件开发流程及规范
一．硬件开发的基本过程
1.明确硬件总体需求情况，如CPU处理能力、存储容量及速度，I/O端口的分配、接口要求、电平要求、特殊电路（厚膜等）要求等等。
2.根据需求分析制定硬件总体方案，寻求关键器件及电路的技术资料、技术途径、技术支持，要比较充分地考虑技术可能性、可靠性以及成本控制，并对开发调试工具提出明确的要求。关键器件索取样品。
3.总体方案确定后，做硬件和单板软件的详细设计，包括绘制硬件原理图、单板软件功能框图及编码、PCB布线，同时完成发物料清单。
4.领回PCB板及物料后由焊工焊好1～2块单板，作单板调试，对原理设计中的各功能进行调测，必要时修改原理图并作记录。
5.软硬件系统联调，一般的单板需硬件人员、单板软件人员的配合，特殊的单板（如主机板）需比较大型软件的开发，参与联调的软件人员更多。一般地，经过单板调试后在原理及PCB布线方面有些调整，需第二次投板。
6.内部验收及测试，硬件项目完成开发过程。
二．硬件开发规范化管理
2.1硬件开发流程详解
硬件开发流程对硬件开发的全过程进行了科学分解，规范了硬件开发的五大任务。
硬件需求分析硬件系统设计
硬件开发及过程控制系统联调
文档归档及验收申请。
1.硬件需求分析
项目组接到任务后，首先要做的硬件开发工作就是要进行硬件需求分析，撰写硬件需求规格说明书。硬件需求分析在整个产品开发过程中是非常重要的一环，硬件工程师更应对这一项内容加以重视。一项产品的性能往往是由软件和硬件共同完成的，哪些是由硬件完成，哪些是由软件完成，项目组必须在需求时加以细致考虑。
硬件需求分析主要有下列内容：系统工程组网及使用说明基本配置及其互连方法运行环境硬件系统的基本功能和主要性能指标功能模块的划分关键技术的攻关外购硬件的名称型号、生产单位、主要技术指标主要仪器设备可靠性、稳定性、电磁兼容讨论电源、工艺结构设计硬件测试方案2.硬件总体设计
硬件总体设计的主要任务就是从总体上进一步划分各单板的功能以及硬件的总体结构描述，规定各单板间的接口及有关的技术指标。硬件总体设计主要有下列内容：
系统功能及功能指标系统总体结构图及功能划分单板命名系统逻辑框图组成系统各功能块的逻辑框图，电路结构图及单板组成单板逻辑框图和电路结构图关键技术讨论关键器件从上可见，硬件开发总体方案把整个系统进一步具体化。硬件开发总体设计是最重要的环节之一。总体设计不好，可能出现致命的问题，造成的损失有许多是无法挽回的。
3.硬件开发及过程控制
一个好的产品，特别是大型复杂产品，总体方案进行反复论证是不可缺少的。只有经过多次反复论证的方案，才可能成为好方案。
总体审查包括两部分，一是对有关文档的格式，内容的科学性，描述的准确性以及详简情况进行审查。再就是对总体设计中技术合理性、可行性等进行审查。如果评审不能通过，项目组必须对自己的方案重新进行修订。
硬件总体设计方案通过后，即可着手关键器件的申购，主要工作由项目组来完成。关键器件落实后，即要进行结构电源设计、单板总体设计。
单板总体设计需要项目与CAD配合完成。单板总体设计过程中，对电路板的布局、走线的速率、线间干扰以及EMI等的设计应与CAD室合作。CAD室可利用相应分析软件进行辅助分析。单板总体设计完成后，出单板总体设计方案书。总体设计主要包括下列内容：
单板在整机中的的位置：单板功能描述单板尺寸单板逻辑图及各功能模块说明单板软件功能描述单板软件功能模块划分接口定义及与相关板的关系重要性能指标、功耗及采用标准开发用仪器仪表等
每个单板都要有总体设计方案，且要经过总体办和管理办的联系评审。否则要重新设计。只有单板总体方案通过后，才可以进行单板详细设计。单板详细设计包括两大部分：
单板软件详细设计单板硬件详细设计单板软、硬件详细设计，要遵守公司的硬件设计技术规范，必须对物料选用，以及成本控制等上加以注意。
不同的单板，硬件详细设计差别很大。但应包括下列部分：单板整体功能的准确描述和模块的精心划分。接口的详细设计。
关键元器件的功能描述及评审，元器件的选择。符合规范的原理图及PCB图。对PCB板的测试及调试计划。
单板详细设计要撰写单板详细设计报告。详细设计报告必须经过审核通过。单板软件的详细设计报告由管理办组织审查，而单板硬件的详细设计报告，则要由总体办、管理办、CAD室联合进行审查，如果审查通过，方可进行PCB板设计，如果通不过，则返回硬件需求分析处，重新进行整个过程。这样做的目的在于让项目组重新审查一下，某个单板详细设计通不过，是否会引起项目整体设计的改动。
如单板详细设计报告通过，项目组一边要与计划处配合准备单板物料申购，一方面进行PCB板设计。PCB板设计需要项目组与CAD室配合进行，PCB原理图是由项目组完成的，而PCB画板和投板的管理工作都由CAD室完成。PCB投板有专门的PCB样板流程。PCB板设计完成后，就要进行单板硬件过程调试，调试过程中要注意多记录、总结，勤于整理，写出单板硬件过程调试文档。当单板调试完成，项目组要把单板放到相应环境进行单板硬件测试，并撰写硬件测试文档。如果PCB测试不通过，要重新投板，则要由项目组、管理办、总体办、CAD室联合决定。
4.系统联调
在结构电源，单板软硬件都已完成开发后，就可以进行联调，撰写系统联调报告。联调是整机性能提高，稳定的重要环节，认真周到的联调可以发现各单板以及整体设计的不足，也是验证设计目的是否达到的唯一方法。因此，联调必须预先撰写联调计划，并对整个联调过程进行详细记录。只有对各种可能的环节验证到才能保证机器走向市场后工作的可靠性和稳定性。联调后，必须经总体办和管理办，对联调结果进行评审，看是不是符合设计要求。如果不符合设计要求将要返回去进行优化设计。
如果联调通过，项目要进行文件归档，把应该归档的文件准备好，经总体办、管理办评审，如果通过，才可进行验收。
总之，硬件开发流程是硬件工程师规范日常开发工作的重要依据，全体硬件工程师必须认真学习。
2.2硬件开发文档规范详解
为规范硬件开发过程中文档的编写，明确文档的格式和内容，规定硬件开发过程中所需文档清单，与《硬件开发流程》对应制定了《硬件开发文档编制规范》。开发人员在写文档时往往会漏掉一些该写的内容，编制规范在开发人员写文档时也有一定的提示作用。规范中共列出以下文档的规范：
硬件需求说明书硬件总体设计报告单板总体设计方案单板硬件详细设计单板软件详细设计
单板硬件过程调试文档单板软件过程调试文档单板系统联调报告单板硬件测试文档硬件信息库1．硬件需求说明书
硬件需求说明书是描写硬件开发目标，基本功能、基本配置，主要性能指标、运行环境，约束条件以及开发经费和进度等要求，它的要求依据是产品规格说明书和系统需求说明书。它是硬件总体设计和制订硬件开发计划的依据，
具体编写的内容有：硬件整体系统的基本功能和主要性能指标、硬件分系统的基本功能和主要性能指标以及功能模块的划分等。
2．硬件总体设计报告
硬件总体设计报告是根据需求说明书的要求进行总体设计后出的报告，它是硬件详细设计的依据。编写硬件总体设计报告应包含以下内容：
系统总体结构及功能划分，系统逻辑框图、组成系统各功能模块的逻辑框图，电路结构图及单板组成，单板逻辑框图和电路结构图，以及可靠性、安全性、电磁兼容性讨论和硬件测试方案等。
3．单板总体设计方案
在单板的总体设计方案定下来之后应出这份文档，单板总体设计方案应包含单板版本号，单板在整机中的位置、开发目的及主要功能，单板功能描述、单板逻辑框图及各功能模块说明，单板软件功能描述及功能模块划分、接口简单定义与相关板的关系，主要性能指标、功耗和采用标准。
4．单板硬件详细设计
在单板硬件进入到详细设计阶段，应提交单板硬件详细设计报告。在单板硬件详细设计中应着重体现：单板逻辑框图及各功能模块详细说明，各功能模块实现方式、地址分配、控制方式、接口方式、存贮器空间、中断方式、接口管脚信号详细定义、时序说明、性能指标、指示灯说明、外接线定义、可编程器件图、功能模块说明、原理图、详细物料清单以及单板测试、调试计划。有时候一块单板的硬件和软件分别由两个开发人员开发，因此这时候单板硬件详细设计便为软件设计者提供了一个详细的指导，因此单板硬件详细设计报告至关重要。尤其是地址分配、控制方式、接口方式、中断方式是编制单板软件的基础，一定要详细写出。
5．单板软件详细设计
在单板软件设计完成后应相应完成单板软件详细设计报告，在报告中应列出完成单板软件的编程语言，编译器的调试环境，硬件描述与功能要求及数据结构等。要特别强调的是：要详细列出详细的设计细节，其中包括中断、主程序、子程序的功能、入口参数、出口参数、局部变量、函数调用和流程图。在有关通讯协议的描述中，应说明物理层，链路层通讯协议和高层通讯协议由哪些文档定义。
6．单板硬件过程调试文档
开发过程中，每次所投PCB板，工程师应提交一份过程文档，以便管理阶层了解进度，进行考评，另外也给其他相关工程师留下一份有参考价值的技术文档。每次所投PCB板时应制作此文档。这份文档应包括以下内容：单板硬件功能模块划分，单板硬件各模块调试进度，调试中出现的问题及解决方法，原始数据记录、系统方案修改说明、单板方案修改说明、器件改换说明、原理图、PCB图修改说明、可编程器件修改说明、调试工作阶段总结、调试进展说明、下阶段调试计划以及测试方案的修改。
7．单板软件过程调试文档
每月收集一次单板软件过程调试文档，或调试完毕（指不满一月）收集，尽可能清楚，完整列出软件调试修改过程。单板软件过程调试文档应当包括以下内容：单板软件功能模块划分及各功能模块调试进度、单板软件调试出现问题及解决、下阶段的调试计划、测试方案修改。
8．单板系统联调报告
在项目进入单板系统联调阶段，应出单板系统联调报告。单板系统联调报告包括这些内容：系统功能模块划分、系统功能模块调试进展、系统接口信号的测试原始记录及分析、系统联调中出现问题及解决、调试技巧集锦、整机性能评估等。
9．单板硬件测试文档在单板调试完之后，申请内部验收之前，应先进行自测以确保每个功能都能实现，每项指标都能满足。自测完毕应出单板硬件测试文档，单板硬件测试文档包括以下内容：单板功能模块划分、各功能模块设计输入输出信号及性能参数、各功能模块测试点确定、各测试参考点实测原始记录及分析、板内高速信号线测试原始记录及分析、系统I/O口信号线测试原始记录及分析，整板性能测试结果分析。
10．硬件信息库为了共享技术资料，我们希望建立一个共享资料库，每一块单板都希望将的最有价值最有特色的资料归入此库。硬件信息库包括以下内容：典型应用电路、特色电路、特色芯片技术介绍、特色芯片的使用说明、驱动程序的流程图、源程序、相关硬件电路说明、PCB布板注意事项、单板调试中出现的典型及解决、软硬件设计及调试技巧。
2.3与硬件开发相关的流程文件介绍
项目立项流程项目实施管理流程软件开发流程系统测试工作流程中试接口流程内部接收流程
1．项目立项流程：
是为了加强立项管理及立项的科学性而制定的。其中包括立项的论证、审核分析，以期做到合理进行开发，合理进行资源分配，并对该立项前的预研过程进行规范和管理。立项时，对硬件的开发方案的审查是重要内容。
2.项目实施管理流程：
主要定义和说明项目在立项后进行项目系统分析和总体设计以及软硬件开发和内部验收等的过程和接口，并指出了开发过程中需形成的各种文档。该流程包含着硬件开关、软件开发、结构和电源开发、物料申购并各分流程。
3.软件开发流程：
与硬件开发流程相对应的是软件开发流程，软件开发流程是对大型系统软件开发规范化管理文件，流程目的在对软件开发实施有效的计划和管理，从而进一步提高软件开发的工程化、系统化水平，提高XXXX公司软件产品质量和文档管理水平，以保证软件开发的规范性和继承性。软件开发与硬件结构密切联系在一起的。一个系统软件和硬件是相互关联着的。
4.系统测试工作流程：
该流程规定了在开发过程中系统测试过程，描述了系统测试所要执行的功能，输入、输出的文件以及有关的检查评审点。它规范了系统测试工作的行为，以提高系统测试的可控性，从而为系统质量保证提供一个重要手段。
项目立项完成，成立项目组的同时要成立对应的测试项目组。在整个开发过程中，测试可分为三个阶段，单元测试、集成测试、系统测试。测试的主要对象为软件系统。
5.中试接口流程
中试涉及到中央研究部与中试部开发全过程。中研部在项目立项审核或项目立项后以书面文件通知中试部，中试部以此来确定是否参与该项目的测试及中试准备的相关人选，并在方案评审阶段参与进来对产品的工艺、结构、兼容性及可生产性等问题进行评审，在产品开发的后期，项目组将中试的相关资料备齐，提交《新产品准备中试联络单》，由业务部、总体办、中研计划处审核后，提交中试部进行中试准备，在项目内部验收后转中试，在中试过程中出现的中试问题，由中试部书面通知反馈给项目组，进行设计调整直至中试通过。
由上可见中试将在产品设计到验收后整个过程都将参与，在硬件开发上，也有许多方面要提早与中试进行联系。甚至中试部直接参与有关的硬件开发和测试工程。
6.内部验收流程
制定的目的是加强内部验收的规范化管理，加强设计验证的控制，确保产品开发尽快进入中试和生产并顺利推向市场。项目完成开发工作和文档及相关技术资料后，首先准备测试环境，进行自测，并向总体办递交《系统测试报告》及项目验收申请表，总体办审核同意项目验收申请后，要求项目组确定测试项目，并编写《测试项目手册》。测试项目手册要通过总体办组织的评审，然后才组成专家进行验收。
由上可见，硬件开发过程中，必须提前准备好文档及各种技术资料，同时在产品设计时就必须考虑到测试。
附录一.硬件设计流程图：阶段硬件需求评估硬件详细设计硬件实现测试流程图硬件测试计划硬件需求分析（包括技术风险评估）表单硬件需求分析报告硬件开发计划硬件测试计划硬件开发计划和配置管理计划详细硬件设计内部设计评审硬件详细设计说明书硬件电路原理图硬件BOM硬件设计内部评审记录PCB毛坯图设计关键器件采购LCD认证流程PCB布板流程投板前审查软件硬件调试打样、试产硬件内部评审PCB贴片PCB数据器件规格书硬件子系统软件装配图硬件单元测试分析报告电装总结报告硬件系统测试版本硬件系统测试分析报告硬件评审验证报告发布版本硬件修改整机测试评审后发布并归档N001单板硬件总体设计硬件项目组a.硬件总体设计方案b.软件总体设计方案开始002单板软件总体设计硬件项目组003产品测试流程测试组004005单板软件总体设计评审总体组单板硬件总体设计评审总体组NYY006007单板硬件详细设计硬件项目组单板软件详细设计硬件项目组接单板硬件详细设计流程008单板硬件详细设计报告009单板软件详细设计报告a.单板装备设计报告b.单板PCB设计要求报告
010011审核硬件项目组N审核硬件项目组NYPCB设计CAD012Y013编码软件开发工程师接PCB设计投板归档申请流程014调试硬件开发工程师015调试软件开发工程师016提交系统测试/联调前版本版本管理员/PDT016a单板软硬件版本申请单017系统联调PDT结束
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