嵌入式系统硬件设计与实践（第一步下载eda软件）

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        现实生活中，我们经常发现有的人定了很多的目标，但是到最后一个都没有实现。这听上去有点奇怪，但确实是实实在在发生的事情。朋友们虽然有了目标，但是往往第一步都还没有迈出去，就打起了退堂鼓。

        所以，对于想学习硬件设计的朋友来说，第一步就是下载eda软件。早期读书的时候，大家都用protel，现在国内很多人慢慢开始用lceda。就我个人而言，基本上算半路出家，所以也就习惯了用lceda。目前lceda有标准版本、专业版本，对于需求不高、器件不多的人，其实标准版就可以了；而对于有复杂电路需求的人来说，建议还是用专业版本。

1、设定合理的目标

        在学习eda软件之前，设定合理的目标是非常有必要的。归根到底，每一行要学深学透，都需要花费很多的时间，但是每个人的时间和精力都是有限的。那么这个时候，就需要对时间进行分配下，问一下自己，愿意花多少时间来学习硬件设计。

        这里面，我总结了一下，主要分四个层次。第一个层次，看得懂原理图。大部分公司并不要求嵌入式软件工程师画原理图，所以这个层次只是相当于要求软件工程师看得懂原理图，甚至可以画一些简单的原理图交给硬件工程师进行补充和修正就可以了。

        第二个层次，独立设计原理图。独立设计，这意味着自己可以完成所有的原理图的绘制工作。比如说输入、输出、电源、晶振、复位、屏幕、摄像头等等。相比较第一层，这一层要求更加细致和具体，它要求工程师知道信号细节、器件选型、功率估算等等。硬件工程师拿着这个原理图，基本直接进行layout pcb设计就好了。

        第三个层次，设计原理图和一般的pcb。这个时候，工程师可以应付所有的原理图设计了，并且进行一般的pcb设计了。之所以是一般的pcb设计，这主要是因为对于复杂的pcb设计，工程师实在精力有限，不可能方方面面照顾到，无法像专业的硬件工程师考虑到所有的细节。那什么样的pcb设计，软件工程师是可以完全自己应付的呢？比如说51电路设计、mcu设计、ad设计、da设计、soc的底板设计，这些都没有问题。但是如果是复杂的soc核心板、高速电路、高端fpga开发板，建议原理图自己出，找专门的硬件工程师直接layout就可以了，毕竟术业有专攻。

        第四个层次，这个层次的软件工程师几乎可以干所有硬件工程师干的活了。不是说不可以，但是中间花费的精力和时间是否值得，就要自己权衡了。个人建议大家根据自己的兴趣爱好，灵活选择这四个层次来作为自己的目标。

2、下载eda软件

        可以直接访问lceda.cn，选择下载标准版，或者是专业版。大家可以从标准版学起，只要标准版学好了，完全可以实现上面前三个层次的目标。

        此外，lceda支持网页版本和离线软件版本，可以根据需求灵活来选择。

3、原理图和pcb

        虽然我们最终实现的目标是pcb，但是需要用原理图来建模。原理图本身其实就是对真实的电子元器件进行建模处理，至于真实的元器件是什么样，根本不重要，它所要考虑的就是器件之间信号是怎么流通的，用eda的专有名词来说，这就是构建网络。

        但是到了pcb阶段就不一样了，以电容为例，选用的电容是什么材质的、分不分正负、尺寸大小多少、贴在顶层还是底层、信号从哪一层走，这都是实实在在需要考虑的问题。

4、根据初中物理知识画第一个原理图

        电路不复杂，就是一个利用一个电源来点亮一个二极管的led灯。中间为了防止短路，增加一个电阻；为了演示开关功能，增加一个开关。

        器件和期间之间的信号都是用绿色的连线完成的。如果两者有相连，代表相互是导通的；如果不相连，则代表相互之间是不导通的。

5、 第一个pcb图

        上面原理图中的每一个元器件都有自己的封装。所谓的封装，就是这些元器件对应的真实形态是什么样的，大小、正负、pin引脚个数等等。这些所有的元器件放到一个pcb上面，用铜线连在一起，那就构成了pcb电路图了。

         这个pcb图和原理图差不多，只是连线部分换成了红色的。可以在此基础上铺一层铜，这样pcb电路图更好看点，

         细心的同学可以发现，这里led1和key1之间的连线没有了。这主要是因为整个电路板做了铺铜处理。上面的电路板，大家如果还是觉得不好看，可以看下2d效果，

         2d效果不过瘾的话，可以看下3d效果，

        有了这个3d效果，其实与最终我们想要的效果本身已经很接近了。

6、打板和购买元器件

        有了原理图和pcb图，这个时候怎么加工成pcb板子呢。目前网上打板子的地方很多，大家可以找到很多的代工厂。但是我们怎么把文件导出来，转成代工厂需要的文件呢，这就需要用eda工具，将pcb转成gerber文件，

         把这个gerber文件交给pcb厂家，它就可以做出板子来了。下面的问题就是统计一下，需要购买哪些元器件了。eda也可以帮助我们导出bom元器件，

         有了这个bom表，就可以拿着它去各大电商网站买零件了。接着有了pcb、有了从从电商买过来的元器件，下面要做的就是拿起烙铁自己焊接了。一番操作之后，硬件设计就上路了，自己的第一块pcb也就可以完成了。