如果您是一位電子產(chǎn)品設(shè)計(jì)師，并且對(duì)軟件開發(fā)有所了解，或許已經(jīng)感受到了新產(chǎn)品技術(shù)發(fā)展的迅猛態(tài)勢(shì)。在工業(yè)、商業(yè)和消費(fèi)領(lǐng)域等各個(gè)領(lǐng)域的新產(chǎn)品，都開始使用嵌入式系統(tǒng)。這些產(chǎn)品不僅采用先進(jìn)的 PCB 設(shè)計(jì)，還需搭配定制軟件。要讓這些新產(chǎn)品成功上市，應(yīng)采用怎樣的最佳開發(fā)流程呢？

硬件設(shè)計(jì)師正在借鑒軟件開發(fā)團(tuán)隊(duì)的經(jīng)驗(yàn)，在開發(fā)初期實(shí)施系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)。了解系統(tǒng)建模和抽象層次在硬件和軟件設(shè)計(jì)中的作用，不僅可以促進(jìn)跨職能開發(fā)團(tuán)隊(duì)的溝通，還能幫助團(tuán)隊(duì)高效協(xié)作，打造更具競(jìng)爭(zhēng)力的產(chǎn)品，并嚴(yán)格遵守開發(fā)時(shí)間表。

為什么要使用系統(tǒng)級(jí)建模和設(shè)計(jì)？

隨著時(shí)間的推移，新設(shè)計(jì)和產(chǎn)品日趨復(fù)雜，開發(fā)工作量也大幅增加。如今，越來越多的產(chǎn)品已發(fā)展為嵌入式系統(tǒng)，需要硬件和軟件同時(shí)開發(fā)，才能滿足嚴(yán)苛的設(shè)計(jì)時(shí)間要求。設(shè)計(jì)復(fù)用和驗(yàn)證方法可以幫助產(chǎn)品開發(fā)團(tuán)隊(duì)嚴(yán)格執(zhí)行開發(fā)進(jìn)度計(jì)劃，將成本控制在預(yù)算范圍內(nèi)。

這時(shí)就可以體現(xiàn)系統(tǒng)級(jí)建模的價(jià)值。所謂“設(shè)計(jì)復(fù)用”，并非將現(xiàn)有的 IC 或 PCB 直接重新設(shè)計(jì)為新產(chǎn)品，而是將舊設(shè)計(jì)中的現(xiàn)有功能模塊集成至分層原理圖中，基于成熟的硬件模塊構(gòu)建新系統(tǒng)。

通過復(fù)用現(xiàn)有硬件模塊，設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)可以采用模塊化設(shè)計(jì)方法，重點(diǎn)關(guān)注電子功能的開發(fā)。就 PCB 設(shè)計(jì)而言，只要各功能模塊之間的電氣連接經(jīng)過嚴(yán)格定義并實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化，每個(gè)模塊均可歸入其自己的原理圖。這雖然增加了前期的工作量，但從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，有助于優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程，尤其適用于經(jīng)常使用多個(gè)模塊的情況。

了解系統(tǒng)建模和抽象層次

確定新產(chǎn)品的設(shè)計(jì)要求并構(gòu)建其功能模塊圖，是使用系統(tǒng)建模和抽象層次開發(fā)電子產(chǎn)品的核心所在。要實(shí)施系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)流程并成功推進(jìn) PCB layout，首要任務(wù)是確定新產(chǎn)品的功能需求。這為新產(chǎn)品開發(fā)奠定了基礎(chǔ)，有助構(gòu)建功能模塊圖，直觀呈現(xiàn)系統(tǒng)功能。

電子產(chǎn)品開發(fā)中設(shè)計(jì)抽象層次的演進(jìn)

作為系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)和建模的一部分，在設(shè)計(jì)復(fù)用時(shí)，應(yīng)重點(diǎn)關(guān)注器件采購。如果計(jì)劃在新系統(tǒng)中復(fù)用舊功能模塊，則務(wù)必確認(rèn)該模塊中的器件是否在市場(chǎng)上穩(wěn)定供應(yīng)，并確認(rèn)這些所需器件是否會(huì)停產(chǎn)，否則將影響新產(chǎn)品的持續(xù)生產(chǎn)。

如果采用模塊化方法設(shè)計(jì)每個(gè)功能模塊的原理圖，則可以將它們以分層的方式鏈接在一起，確保系統(tǒng)能夠充分體現(xiàn)模塊圖中定義的預(yù)期功能。在 PCB layout 中捕獲原理圖、排列器件并為電路板布線后，便可進(jìn)行最終的設(shè)計(jì)驗(yàn)證步驟，包括布線后仿真、批量設(shè)計(jì)規(guī)則檢查和 DFM 檢查。

正確的器件有助于系統(tǒng)建模：SoM 和 SoC

隨著 5G/電信、汽車、航空航天乃至光子學(xué)領(lǐng)域中的系統(tǒng)日趨復(fù)雜，零部件市場(chǎng)做出了積極響應(yīng)，提供系統(tǒng)級(jí)模塊（SoM）和系統(tǒng)級(jí)芯片（SoC）器件。這些 ASIC 將大量功能集成至單個(gè)器件中，加速了系統(tǒng)建模和抽象層次的過渡，因?yàn)檫@些器件的功能和接口經(jīng)過嚴(yán)格定義，可以輕松集成至針對(duì)特定應(yīng)用的新產(chǎn)品中。

SoC 通過系統(tǒng)建模和抽象層次加速設(shè)計(jì)進(jìn)程

在設(shè)計(jì)期間，除了在更高的抽象層次上處理和定義復(fù)雜功能外，SoC 和 SoM 還為版圖設(shè)計(jì)工程師帶來了更多優(yōu)勢(shì)。這些器件將多種功能集成至單一器件中，不僅減少了器件總數(shù)，還降低了電路板的空間需求。這些模塊化器件也經(jīng)過嚴(yán)格測(cè)試和認(rèn)證，確保在您的 layout 中正常運(yùn)行。

在硬件開發(fā)過程中，貫穿設(shè)計(jì)、系統(tǒng)建模和抽象層次可能充滿挑戰(zhàn)。但借助適當(dāng)?shù)?PCB 設(shè)計(jì)和分析軟件包，您的團(tuán)隊(duì)能夠有序協(xié)作，快速復(fù)用和驗(yàn)證設(shè)計(jì)模塊，并根據(jù)需要對(duì)設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行仿真。Allegro X PCB Designer 和 Cadence 的全套分析工具讓您輕松實(shí)現(xiàn)各種設(shè)計(jì)流程，包括系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)。