本周開(kāi)始了嵌入式系統(tǒng)入門課程的[敏感詞]部分 - PCB設(shè)計(jì)。我們這個(gè)課程的目標(biāo)設(shè)定為：

• 掌握一項(xiàng)PCB設(shè)計(jì)的技能

• 掌握一門未來(lái)有用的編程語(yǔ)言

• 深刻理解“嵌入式系統(tǒng)”的構(gòu)成和核心要點(diǎn)

• 培養(yǎng)迅速使用新產(chǎn)品、解決未知問(wèn)題的方法

• 培養(yǎng)舉一反三、觸類旁通的能力

從系統(tǒng)層面理解嵌入式系統(tǒng)的硬件、軟件構(gòu)成。硬件構(gòu)成需要通過(guò)自己動(dòng)手設(shè)計(jì)PCB開(kāi)始。多數(shù)的嵌入式系統(tǒng)入門者還沒(méi)有硬件設(shè)計(jì)的經(jīng)驗(yàn)，因此在開(kāi)始正式的PCB設(shè)計(jì)之前，需要具備一些對(duì)PCB的基本認(rèn)識(shí)。

PCB的作用就是將電路設(shè)計(jì)中的各個(gè)器件放置在一塊板上，并能夠講這些器件進(jìn)行正確的電氣連接。

很多同學(xué)見(jiàn)過(guò)PCB，因?yàn)槿魏我粋€(gè)電子產(chǎn)品中都會(huì)有PCB，但PCB上都有哪些基本的元素？下面這張圖給出了一個(gè)簡(jiǎn)單的匯總

我們用的很多器件，同一個(gè)型號(hào)有不同的封裝，根據(jù)自己的需要選用合適的

表面貼裝SMD的器件被大量采用，因?yàn)槠潴w積小巧、便宜、電路板加工/生產(chǎn)比較容易，板密度可以更高、速度更快：

元器件和PCB板的連接都是通過(guò)焊盤 - PAD來(lái)實(shí)現(xiàn)的，你可以把PAD想象成我們的腳趾頭觸地的接觸點(diǎn)，所謂PCB的封裝Footprint可以看成是我們踩在地上的腳印。

由于元器件有通孔封裝，也有SMD封裝，因此PAD的形狀也就有很多種。

在PCB上管腳之間的電氣連接在PCB設(shè)計(jì)工具中被稱為Trace或Track，相當(dāng)于我們生活中的小路，對(duì)應(yīng)于原理圖上的一根根連線。

就像我們?cè)诘貓D上看到的路徑，原理圖上的連線都是理想化的，沒(méi)有距離、沒(méi)有粗細(xì)、沒(méi)有阻抗，連線之間沒(méi)有互相影響的關(guān)系，但在實(shí)際的PCB上這些“小路”的長(zhǎng)度、粗細(xì)會(huì)對(duì)信號(hào)的傳輸產(chǎn)生影響的，線和線之間也會(huì)產(chǎn)生相互的影響。理想和現(xiàn)實(shí)之間的差距可以用電磁場(chǎng)理論來(lái)解釋。

我們經(jīng)常提到的單面板、單層板、雙面板、雙層板、4層板什么意思？在PCB的設(shè)計(jì)工具中“層”的概念是不同的。

我們生活中會(huì)用到樓梯連接不同的層，會(huì)通過(guò)過(guò)街天橋、地下通道從馬路一側(cè)到另外一側(cè)，在PCB的走線過(guò)程中我們也會(huì)用到過(guò)孔Via來(lái)進(jìn)行跨層走線。為什么在高速的信號(hào)傳輸過(guò)程中盡可能少用Via？大家熟知的結(jié)論 - 不要直角走線，難道過(guò)孔不是直角走線？是不是也不能使用過(guò)孔了？

絲印就像我們生活中的門牌號(hào)、路標(biāo)一樣，在PCB上也起著指示的作用，必要而不能雜亂，如何擺放，也能反映出一個(gè)工程師的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和審美：

我們經(jīng)常看到不同顏色的板子，差別在哪里？實(shí)際上是一層用于Mask的阻焊油漆，不僅是讓你的板子好看的，更重要的就像我們戴的口罩給我們的PCB上的焊盤、連線以保護(hù)。

我習(xí)慣于在每個(gè)PCB的四角都放上直徑3mm的安裝孔，為什么？它不僅被用來(lái)固定、安裝板子，還能夠幫助我們調(diào)試的時(shí)候與雜亂的桌面保持一定的距離，防止被桌上的導(dǎo)線短路，而且方便對(duì)底層的信號(hào)進(jìn)行測(cè)量。

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