硬件详细设计阶段，是指具备可以启动绘制原理图的条件了，直至投板，这个阶段。

这个阶段已经完成总体设计

关于总体设计 点击 ：《硬件的总体设计》进行了解。

进入详细设计之后需要做的主要事项，除了绘制原理图和PCB图本身之外，还有不少事情需要做的。按照时间顺序，和依赖关系，绘制了一幅图，如下。

结构要素图

1、PCB外形轮廓尺寸

包括结构所需的倒角、凸凹槽、内部开窗等信息。

2、PCB板厚度

常用的厚度有1mm、1.6mm、2mm、2.4mm规格。

单独列出来是因为厚度是直接参与到结构设计的叠加累计尺寸当中，需要重视。

3、外部接口器件的位置和外形

LED的位置；网口、串口；光口；电源开关；电源插座；复位按键；背板连接器；导套、导销；USB。

外形一般在3D设计的时候，就会把接口零件模型组装到PCB，一起投影到DXF文档，同时提供定位参考点。

4、PCB安装孔的位置、孔径及其禁布区要求

选用什么型号的螺丝，提供相应孔径的尺寸，提供螺帽禁布区尺寸，并提供文字说明。所选焊接器件的料号、位置和放置面

其他需要焊接到PCB上的与结构相关器件的规格型号，位置信息，禁布信息，放置到PCB哪一面等信息。例如焊接螺母、螺柱；较大尺寸的电源砖；较大尺寸的芯片；需要散热的芯片；

5、PCB的TOP和BOTTOM面对器件高度的限制要求

由于PCBA需要与结构件装配，所以需要提供允许摆放电子元件的高度要求，需考虑间隙余量。

6、光纤半径和路径要求

光纤有弯曲半径要求，所以盘纤的方式、盘纤的路径和路径的宽度都要提前规划好，这些信息与PCB相互影响。

7、直接安装到PCB表面的零件

有些金属结构件直接安装到PCB表面， 表面一般禁布线，并且金属外围轮廓需增大，留足余量，比如零件制造装配公差引起短路。

有些塑胶零件安装到PCB表面，表面一般禁布元件，禁布区外围余量留足。

8、插板式PCB标示出插槽限高或禁布区域以及行程要求

有一种插板式PCB，两侧边直接与导轨插槽滑动装配，两边禁布区要求，以及注意模拟行程当中其他结构件会发生撞击干涉的空间，明确限高或者禁布要求。有一种PCB装配方式带滑动行程，注意模拟装配行程当中与结构件会发生撞击干涉的长度和面积，明确限高或者禁布要求。

9、焊接器件引脚长度要求

10、连接器的PIN序列信息

11、散热器安装位置，高度、禁布区要求

12、特殊器件的安装要求，例如摄像头、陀螺仪传感器、ToF等器件可能需要有安装位置的特定要求。

器件级FMEA

常见的电子元器件失效如下：

FMEA不单纯是一种故障后果防范的工具，更是一种设计理念。也就是说：在你设计电路或者设计软件的时候，就需要考虑某个部件如果损坏了，可能对系统的影响，并且在设计的时候就能够预见，并制定对策。

看下图，你可以发现可靠性不是靠测试出来问题，解决问题实现的。而是设计出来的。也就是我们经常说的“质量是设计出来的”。

看着下图简略的描述，可以看到，在设计的概念阶段、就介入的可靠性的设计，而在计划阶段和开发阶段的起始，就需要完成FMEA的分析报告。

1、帮助决策者从各种方案中选择满足可靠性要求的最佳方案

2、通过系统级FEMA分析并确定系统最合理的可靠性架构，功能模块划分，冗余策略，复位策略，集中式/分散式控制策略等

3、通过板级/器件级FEMA保证所有单元的各种故障模式及其影响都被周密考虑

4、找出系统的可靠性薄弱环节，分析每个单元故障后对系统功能影响及其影响程度，为进一步改进产品可靠性设计以及可靠性定量计算提供资料

绘制原理图

1、绘制原理图必须遵循电路图绘制规范。如果有公司级规范，按照公司规范。如果公司没有统一规范，部门或者团队应该自发组织统一风格，形成规范。

2、在原理图绘制之前，要组织原理图绘制人员一起学习公司规范和部门规范，就信号命名等习惯达成一致。

3、原理图在绘制前划分好模块，同时有多块单板开发时要提取公共模块并优先完成绘制供其他人借用。对于多人合作分模块画原理图的，需要先列出模块接口信号列表，然后再画原理图。

4、当相同模块数量大于等于5时，可以酌情使用层次图。如果规模不大，不建议使用层次图。

5、公司如果有公用器件库，不要私自建库。

6、使用公司器件库，一般不要修改属性，而是调用不同的库。例如每个器件都自己的器件编码。我们选择1k电阻，和10k电阻，需要建两个lib，不要通过修改阻值。因为每个器件最好有一个器件编码，便于采购管理和库存管理，包括加工管理。

原理图检视、降额审查

这部分前期已经写文章详述，点击查看

华为是怎样研发的23——原理图检视

华为是怎样研发的（26）——降额设计

元器件降额规范（第一部分）持续更新

元器件降额规范（第二部分）持续更新

元器件降额规范（第三部分）持续更新

BOM审查

1、原理图完成初稿后就马上启动详细清单的早期BOM评审，如有风险高的器件必须考虑替代方案并慎重权衡，完成可采购性评审要素表

2、所有风险器件必须逐一和供应商确认，详细评估风险，有风险的器件要选择替代方案。

3、按照可靠性维度进行审查，例如温度范围、接口器件的EMC要求、供应性审查、高单价、容易失效等等维度进行分门别类，分工审查。

规则驱动表

1、PCB走线长度、等长的约束

2、散热的约束要求

3、结构的约束要求

4、电源走线通流能力的要求

5、EMC的一些要求

自检进入PCB的条件是否满足

1、原理图所有的EDA提示的错误或者告警需要处理、生成网表

2、BOM审查完成，并通过评审

3、PCB的系统设计评审完成

4、预布局、热设计完成，并通过评审

5、规则驱动表完成并通过评审

6、关键高速数字信号SI前仿真完成并符合规格要求

7、结构要素图完成并通过评审

8、降额审查完成

关于详细设计文档，可以同步进行撰写。相关内容，点击：

《硬件详细设计文档》解析合集