電(diàn)路设计硬件模块化

2020-08-21

现如今在電(diàn)路设计模块化成為(wèi)主流，模块化硬件是一个概念，其中電(diàn)路被分(fēn)成模块而不是一个完整的设置。在電(diàn)子设计中，这意味着将整个電(diàn)路分(fēn)成几个電(diàn)路。然后，電(diàn)路设计通过電(diàn)缆或连接器相互连接。

如果您看一下计算机的组装方式，那么这个概念并不是什么新(xīn)鲜事物(wù)。带有(yǒu)用(yòng)于图形卡，声卡和其他(tā)外围设备的插槽的单个主板就是模块化硬件的全部目的。 

的确，只為(wèi)整个電(diàn)路创建一个電(diàn)路设计时，麻烦就少了。但是，有(yǒu)时采用(yòng)模块化方法是更好的选择。

空间限制

可(kě)以挤压到電(diàn)路上的组件数量有(yǒu)限制。如果要针对空间有(yǒu)限的产品进行设计，则单電(diàn)路设计可(kě)能(néng)不适合外壳。将设计分(fēn)為(wèi)几个模块，以确保它们都适合机械限制。 

考虑到过去十年来产品的萎缩情况以及IoT的出现，模块化硬件是一个概念，作為(wèi)设计师，您不能(néng)没有(yǒu)这个概念。 

易于升级

在電(diàn)子设计中，有(yǒu)些组件的发展速度比其他(tā)组件快。例如，I / O模块是非常标准的，但微控制器和网络IC每2-3年进行一次升级。 

在产品的生命周期中，某些组件可(kě)能(néng)会过时。通过将快速变化的组件保留在同一模块上，仅在需要升级时才需要对電(diàn)路的一小(xiǎo)部分(fēn)进行返工。 

可(kě)重用(yòng)性

很(hěn)有(yǒu)可(kě)能(néng)设计的某些部分(fēn)可(kě)以在其他(tā)产品中复制。例如，同一微控制器模块可(kě)用(yòng)于湿度记录器和警报控制器。 

通过使设计保持模块化，您可(kě)以轻松地将同一模块用(yòng)于不同的产品。这样可(kě)以节省重新(xīn)设计的成本，并且当您生产更多(duō)相同的模块时，您的单位成本就会降低。 

测试和故障排除

当電(diàn)路设计上有(yǒu)数百个组件时，很(hěn)难进行测试和故障排除。当您测试原型时，尤其如此，因為(wèi)关于设计是否完全功能(néng)尚有(yǒu)许多(duō)未知数。

构建模块化的硬件可(kě)以将测试限制在電(diàn)路的特定部分(fēn)，而无需借助断線(xiàn)。故障排除和维护也更容易，因為(wèi)可(kě)以轻松检测和更换故障模块。

设计模块化硬件的关键策略

有(yǒu)一些策略可(kě)以使您在模块化硬件设计方面保持正确的方向：

分(fēn)割零件

您需要确定需要创建多(duō)少个模块以及如何对组件进行分(fēn)组。通常，嵌入式系统可(kě)以分(fēn)為(wèi)微控制器，通信，I / O，電(diàn)源和模拟量。 

互连

最后，需要将这些模块组合在一起以发挥整體(tǐ)功能(néng)。您需要考虑将它们与连接器堆叠还是与電(diàn)缆链接。要求稳定性并具有(yǒu)高速信号的模块通常通过板对板连接器连接。 

可(kě)扩展性

在处理(lǐ)模块时，应考虑将来可(kě)能(néng)的应用(yòng)程序和可(kě)伸缩性设计。例如，您可(kě)能(néng)只在微控制器上使用(yòng)了80％的I / O引脚，但是您可(kě)以将备用(yòng)引脚路由到接口连接器，以备将来使用(yòng)。 

机械精度

如果您发现模块无法装配在一起，因為(wèi)您将互连连接器未对齐几毫米，那将是一场噩梦。在某些情况下，模块在Z轴上超出机箱的尺寸。 

在使用(yòng)模块化硬件时，如果要使用(yòng)可(kě)堆叠连接器，请務(wù)必确保坐(zuò)标正确。