【導讀】如何正確有效地選擇和使用電子元器件是提高電子產品可靠性水平的一項重要工作。以下將講解CPU、外設功能模塊選型以及整個原理圖設計過程的注意事項。
電子元器件的可靠性分為固有可靠性和使用可靠性。固有可靠性主要由設計和制造工作來保證，這是元器件生產廠的任務。但是國內外失效分析資料表明，有近一半的元器件失效并非由于元器件的固有可靠性不高，而是由于使用者對元器件的選擇不當或使用有誤造成的。因此為了保證電子產品的可靠性，就必須對電子元器件的選擇和應用加以嚴格控制。
對CPU進行選型時，設計人員要先詳細理解設計需求，從需求中整理出電路功能模塊和性能指標要求。根據功能和性能需求制定總體設計方案。
總的來說，CPU選型具有以下幾點要求：
a)性價比高;
b)容易開發：體現在硬件調試工具種類多，參考設計多，軟件資源豐富，成功案例多，但是比較難找;
c)可擴展性好;
針對已經選定的CPU芯片，選擇一個與我們需求比較接近的成功參考設計，一般CPU生產商或他們的合作方都會對每款CPU芯片做若干開發板進行驗證，比如440EP就有yosemite開發板和bamboo開發板，我們參考得是yosemite開發板，廠家最后公開給用戶的參考設計圖雖說不是產品級的東西，也應該是經過嚴格驗證的，否則也會影響到他們的芯片推廣應用，縱然參考設計的外圍電路有可推敲的地方，CPU本身的管腳連接使用方法也絕對是值得我們信賴的。
當然如果萬一出現多個參考設計某些管腳連接方式不同，可以細讀CPU芯片手冊和勘誤表，或者找廠商確認；另外在設計之前，最好我們能外借或者購買一塊選定的參考板進行軟件驗證，如果沒問題那么硬件參考設計也是可以信賴的;但要注意一點，現在很多CPU都有若干種啟動模式，我們要選一種最適合的啟動模式，或者做成兼容設計。
根據需求對外設功能模塊進行元器件選型，元器件選型應該遵守以下原則：
a)普遍性原則：所選的元器件要被廣泛使用驗證過的盡量少使用冷偏芯片，減少風險;
b)高性價比原則：在功能、性能、使用率都相近的情況下，盡量選擇價格比較好的元器件，減少成本;
c)采購方便原則：盡量選擇容易買到，供貨周期短的元器件;
d)持續發展原則：盡量選擇在可預見的時間內不會停產的元器件;
e)可替代原則：盡量選擇pin to pin兼容種類比較多的元器件;
f)向上兼容原則：盡量選擇以前老產品用過的元器件;
g)資源節約原則：盡量用上元器件的全部功能和管腳;
對選定的CPU參考設計原理圖外圍電路進行修改，修改時對于每個功能模塊都要找至少3個相同外圍芯片的成功參考設計，如果找到的參考設計連接方法都是完全一樣的，那么基本可以放心參照設計，但即使只有一個參考設計與其他的不一樣，也不能簡單地少數服從多數，而是要細讀芯片數據手冊，深入理解那些管腳含義，多方討論，聯系芯片廠技術支持，最終確定科學、正確的連接方式，如果仍有疑義，可以做兼容設計。
這是整個原理圖設計過程中最關鍵的部分，我們必須做到以下幾點：
a)對于每個功能模塊要盡量找到更多的成功參考設計，越難的應該越多，成功參考設計是“前人”的經驗和財富，我們理當借鑒吸收，站在“前人”的肩膀上，也就提高了自己的起點;
b)要多向權威請教、學習，但不能迷信權威，因為人人都有認知誤差，很難保證對哪怕是最了解的事物總能做出最科學的理解和判斷，開發人員一定要在廣泛調查、學習和討論的基礎上做出最科學正確的決定;
c)如果是參考已有的老產品設計，設計中要留意老產品有哪些遺留問題，這些遺留問題與硬件哪些功能模塊相關，在設計這些相關模塊時要更加注意推敲，不能機械照抄原來設計，比如我們老產品中的IDE經常出問題，經過仔細斟酌，廣泛討論和參考其他成功設計，發現我們的IDE接口有兩個管腳連線方式確實不規范;還有，針對FGPI通道丟視頻同步信號的問題，可以在硬件設計中引出硬件同步信號管腳，以便進一步驗證，更好發現問題的本質;
硬件原理圖設計還應該遵守一些基本原則，這些基本原則要貫徹到整個設計過程，雖然成功的參考設計中也體現了這些原則，但因為我們可能是“拼”出來的原理圖，所以我們還是要隨時根據這些原則來設計審查我們的原理圖，這些原則包括：
a)數字電源和模擬電源分割;
b)數字地和模擬地分割，單點接地，數字地可以直接接機殼地(大地)，機殼必須接大地;
c)保證系統各模塊資源不能沖突，例如：同一I2C總線上的設備地址不能相同，等等;
d)閱讀系統中所有芯片的手冊(一般是設計參考手冊)，看它們的未用輸入管腳是否需要做外部處理，如果需要一定要做相應處理，否則可能引起芯片內部振蕩，導致芯片不能正常工作;
e)在不增加硬件設計難度的情況下盡量保證軟件開發方便，或者以小的硬件設計難度來換取更多方便、可靠、高效的軟件設計，這點需要硬件設計人員懂得底層軟件開發調試，要求較高;
f)功耗問題;
g)產品散熱問題，可以在功耗和發熱較大的芯片增加散熱片或風扇，產品機箱也要考慮這個問題，不能把機箱做成保溫盒，電路板對“溫室”是感冒的;還要考慮產品的安放位置，最好是放在空間比較大，空氣流動暢通的位置，有利于熱量散發出去;
硬件原理圖設計完成之后，設計人員應該按照以上步驟和要求首先進行自審，自審后要達到有95%以上把握和信心，然后再提交他人審核，其他審核人員同樣按照以上要求對原理圖進行嚴格審查，如發現問題要及時進行討論分析，分析解決過程同樣遵循以上原則、步驟;
只要開發和審核人員都能夠嚴格按以上要求進行電路設計和審查，我們就有理由相信，所有硬件開發人員設計出的電路板一版成功率都會很高的，所以提出以下幾點：
a)設計人員自身應該保證原理圖的正確性和可靠性，要做到設計即是審核，嚴格自審，不要把希望寄托在審核人員身上，設計出現的任何問題應由設計人員自己承擔，其他審核人員不負連帶責任;
b)其他審核人員雖然不承擔連帶責任，也應該按照以上要求進行嚴格審查，一旦設計出現問題，同樣反映了審核人員的水平、作風和態度;
c)普通原理圖設計，包括老產品升級修改，原則上要求原理圖一版成功，最多兩版封板，超過兩版將進行績效處罰，有點吹噓之嫌;
d)對于功能復雜，疑點較多的全新設計，原則上要求原理圖兩版內成功，最多三版封板，超過三版要進行績效處罰;
e)原理圖封板標準為：電路板沒有任何原理性飛線和其他處理點。
