《1. Altium Designer电子产品开发概述》.pdf

Altium Designer 电子产品开发概述 摘要：本文从工程师的视角描述使用FPGA 上嵌入式系统的产品的完整开发周期。 如每个工程师所知，电子产品开发是一个高度精细的多步骤过程。从写在信封背面的点 子到准备装入封套的工作板，有许多任务要完成，有许多机会会浪费项目时间和预算。此外， 工程师必须掌握必威体育精装版技术。只有在设计中运用最合适的技术，工程师才能保持自身竞争力并 促进公司的成功。 从不可企及的梦到可以实现的现实，Altium Designer 为硬件工程师、嵌入式软件开发者 和有经验的FPGA 工程师提供了一个在FPGA 中执行嵌入式系统的真正机会。本文为您展 示这一过程。 一站式的电子产品设计环境 最近，一家医学研究公司雇我给一种血液处理机设计一个控制器模块。这个控制器模块 要求的不多——用于输入输出的一个小键盘和一个触摸式 LCD ，用于操作员指令和机器响 应处理的一个够用的处理器，基于CAN 的一个通信接口，这些就是计划书所要求的全部。 其中的挑战是，他们希望它支持现有的各种血液处理机，并且在设计上要灵活到只作固件升 级就可适应还处在酝酿中的新技术。 他们有一个最后的要求——像我的多数客户一样，他们昨天就需要这个控制器——希望 在两个月内拿到一个工作样机以便血液处理机开发小组能正常运转。接下来，我就能与他们 的开发同步改进并完成这个控制器。 这些要求，连同允许生产成本计算模型，使我想到应该考虑用基于 FPGA 的嵌入式系 统来做控制器。通过将处理器、触摸式LCD 和CAN 通信系统嵌入FPGA ，可以使设计的主 体部分保持一种易变或软的形态，从而在获得物理PCB 的最大灵活性和寿命的同时使开发 时间依然紧凑。从概念上讲，这听上去很棒。唯一的障碍是，我没有在 FPGA 内设计嵌入 式系统的经验。 由于已经在用Altium 的板级系统设计产品设计硬件，并且听说Altium Designer 系统也 支持在FPGA 中设计嵌入式系统且在HDL 编码和验证中无需PhD ，所以我访问了他们的网 站来了解这种方法的更多情况。 仔细探究Altium Designer 的FPGA 能力后，我发现Altium 被称为NanoBoard 2 的新 FPGA 开发板其实就含有一个触摸式LCD 和一个CAN 接口。那意味着我有可能就在这一开 发平台上实现控制器模块的大部分——开发日程太紧，这真是一个意外的惊喜。这是决定性 的因素。我确定，在考虑了所有因素后，这一方案的综合风险最小——试试看！ 我的运气也不错。Altium 正好开办了一个培训班可以迅速提高我的 FPGA 中嵌入式系 统技能，所以我把它考虑到我的项目成本中，报了名。打个电话，刷一下信用卡，我将自己 的Altium Designer 许可证扩展成包含嵌入式FPGA 设计能力，而我的新NanoBoard 也在路 上了。是把我的系统设计从脑子里搬出来并开始在Altium Designer 环境中拟出其梗概的时 候了。 1 多个工程 我的控制器具有三个截然不同的要素——板子、含有处理器和大部分硬件的 FPGA 设 计，以及运行在该处理器上的嵌入式应用程序。机壳是给定的，因为他们的项目说明书包含 外形尺寸和接口位置的详细要求。 您在Altium Designer 中创建的每个设计都有它自己的工程。工程的类型取决于具体实 现。所以，我给布局原理图创建一个PCB 工程，给芯片原理图/HDL 设计创建一个FPGA 工 程，给应用软件创建一个嵌入式工程。接着我把它们全部保存在同一个设计工作区中，所以 我可以一次看到所有设计文档，并可同时处理不同的工程。 我优先考虑板子，因为它最费工夫。我知道在把CAM 文件送到板件制造厂后，我还有 时间完成 FPGA 中硬件和编写嵌入式代码。如果一切按计划发展，到板子返回来时我就会 对FPGA 设计进行元件放置和布线。 包含在各工程中的所有设计