数字电路工装设计研究

摘要：工装是调试数字电路所必需的辅设备，对缩短项目研制周期，提高产品质量有着十分重要的意义。但实际应用中工装本身的设计常较为随意，专用性强，且缺乏有效的管理机制。这导致工装设计效率及利用率低，拖延了项目进度。本文针对以上问题提出了一系列改进措施。首先，从工装的软硬件、结构等设计角度提高了工装的调试性能；其次提出总体人员自顶向下、设计人员自底向上的方法，提高工装的通用性；提出采用标准元件和典型电路的方法来提高工装的标准化水平；最后提出对工装采用信息化管理，提高工装设计的信息化水平。

关键词：数字电路 工装设计 通用化 标准化 信息化

中图分类号：TN702 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2016）10-0234-01

工装是数字电路调试过程中所必需的辅电路和设备，但实际中工装设计还存在诸多问题。首先，工装的尺寸、结构、电路设计均较为随意，不利于调试和故障定位。其次，目前工装大多是依据项目具体需求而设计，未形成系列化和标准化。由于不同项目的设备接口不同、功能不同，使调试工装种类多，利用率低，重用设计较少，效率低。最后，工装管理的信息化水平低下，各部门之间没有信息共享。本文针对数字电路工装设计中的现有问题提出了相应的改进措施。

1 提高数字电路工装调试性能的设计

工装设计时可以从硬件电路、软件功能和界面、结构等角度来提高调试性能，提高调试效率。

硬件方面，可以从以下几点增强工装的安全实用性。（1）在数字电路的调试初期，要确认供电电路是否正常，而且首先需要判断设备及电路板是否有短路的问题。因此工装可以增加反接保护电路和短路保护电路，且在两种电路中加入LED灯，便于观察。还应该增加电源、重要信号的指示灯，这样既保证了设备加电后的安全，又可以快速地判断设备有无短路和大致工作情况。（2）重要信号如电源、地、时钟等引出到专门插座上，便于测试。（3）工装电路设计时应注意兼容性，增强通用性。例如在设计COMe模块工装时，可对i7和E6两种不同的模块信号兼容，同时满足两种模块的定义。

软件方面，可根据设备功能编写自检程序，对于每个功能是否正常编写提示信息，实现故障的快速定位。同时界面宜简单易操作。

结构方面，工装需耐插拔，易于调试。设计时可增加工装电路板厚度，控制电路板尺寸，使得工装更加耐用。

2 数字电路工装设计的通用化和标准化

通用化工装设计可以使工装适应同一接口的电子设备，提高通用性，缩短研制周期。一方面，项目总体可对工装的接口及功能要求规范化，选用通用的接口，如LRM连接器等。固化关键信号的定义以利于工装设计。另一方面，设计人员把标准接口如串口、网口、CAN、USB、VGA显示接口等引出，便于复用。同时采用FPGA等可编程芯片，通过下载不同程序来实现不同硬件功能，以满足不同设备的需求。自顶向下和自底向上双管齐下，使工装通用性更强。如图1为数字电路工装通用化设计框图。

工装从标准元件库中选取器材，采用典型电路，力求设计的标准化。在设计过程中对设计人员提供标准支持，扩大通用工装的覆盖范围。

3 数字电路工装的信息化管理

将设计过程纳入标准的信息化控制中，为工装的快速设计提供支持，以便准确快速利用以往设计经验。可完成以下目标：

（1）建立信息化管理流程。工装设计流程归到电子设备流程中，用现有制度管理工装。

（2）建立集成化工装数据库管理。包括工装基本数据库和设计数据库。

（3）提供快速设计支持。按不同接口标准将工装分类，实现工装设计快速移植。

4 结语

针对数字电路工装设计研究中存在的问题提出了相应的改进措施。从工装本身硬件电路、软件功能和界面、结构等角度提高工装实用性。研究了工装设计的通用化和标准化方法，提出总体和设计人员双管齐下完成工装通用化的思路。采用标准器件和电路，实现标准化。提出建立电子工装库，建立信息化管理。提出完成工装网络化流程管理，建立工装数据库，提供快速设计支持的方案。以上措施可有效地提高工装设计水平，缩短调试时间，缩短项目研制周期，提高产品质量。

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收稿日期：2016-09-18

作者简介：王凯（1987―），男，山西清徐人，硕士，助理工程师，研究方向：嵌入式。