數(shù)字電路工裝設(shè)計(jì)研究

王凱++凡兆龍++郭鑫宇++車(chē)博山++郭燕波

摘要：工裝是調(diào)試數(shù)字電路所必需的輔助性設(shè)備，對(duì)縮短項(xiàng)目研制周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量有著十分重要的意義。但實(shí)際應(yīng)用中工裝本身的設(shè)計(jì)常較為隨意，專(zhuān)用性強(qiáng)，且缺乏有效的管理機(jī)制。這導(dǎo)致工裝設(shè)計(jì)效率及利用率低，拖延了項(xiàng)目進(jìn)度。本文針對(duì)以上問(wèn)題提出了一系列改進(jìn)措施。首先，從工裝的軟硬件、結(jié)構(gòu)等設(shè)計(jì)角度提高了工裝的調(diào)試性能；其次提出總體人員自頂向下、設(shè)計(jì)人員自底向上的方法，提高工裝的通用性；提出采用標(biāo)準(zhǔn)元件和典型電路的方法來(lái)提高工裝的標(biāo)準(zhǔn)化水平；最后提出對(duì)工裝采用信息化管理，提高工裝設(shè)計(jì)的信息化水平。

關(guān)鍵詞：數(shù)字電路 工裝設(shè)計(jì) 通用化 標(biāo)準(zhǔn)化 信息化

中圖分類(lèi)號(hào)：TN702 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1007-9416（2016）10-0234-01

工裝是數(shù)字電路調(diào)試過(guò)程中所必需的輔助性電路和設(shè)備，但實(shí)際中工裝設(shè)計(jì)還存在諸多問(wèn)題。首先，工裝的尺寸、結(jié)構(gòu)、電路設(shè)計(jì)均較為隨意，不利于調(diào)試和故障定位。其次，目前工裝大多是依據(jù)項(xiàng)目具體需求而設(shè)計(jì)，未形成系列化和標(biāo)準(zhǔn)化。由于不同項(xiàng)目的設(shè)備接口不同、功能不同，使調(diào)試工裝種類(lèi)多，利用率低，重用設(shè)計(jì)較少，效率低。最后，工裝管理的信息化水平低下，各部門(mén)之間沒(méi)有信息共享。本文針對(duì)數(shù)字電路工裝設(shè)計(jì)中的現(xiàn)有問(wèn)題提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。

1 提高數(shù)字電路工裝調(diào)試性能的設(shè)計(jì)

工裝設(shè)計(jì)時(shí)可以從硬件電路、軟件功能和界面、結(jié)構(gòu)等角度來(lái)提高調(diào)試性能，提高調(diào)試效率。

硬件方面，可以從以下幾點(diǎn)增強(qiáng)工裝的安全實(shí)用性。（1）在數(shù)字電路的調(diào)試初期，要確認(rèn)供電電路是否正常，而且首先需要判斷設(shè)備及電路板是否有短路的問(wèn)題。因此工裝可以增加反接保護(hù)電路和短路保護(hù)電路，且在兩種電路中加入LED燈，便于觀察。還應(yīng)該增加電源、重要信號(hào)的指示燈，這樣既保證了設(shè)備加電后的安全，又可以快速地判斷設(shè)備有無(wú)短路和大致工作情況。（2）重要信號(hào)如電源、地、時(shí)鐘等引出到專(zhuān)門(mén)插座上，便于測(cè)試。（3）工裝電路設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意兼容性，增強(qiáng)通用性。例如在設(shè)計(jì)COMe模塊工裝時(shí)，可對(duì)i7和E6兩種不同的模塊信號(hào)兼容，同時(shí)滿(mǎn)足兩種模塊的定義。

軟件方面，可根據(jù)設(shè)備功能編寫(xiě)自檢程序，對(duì)于每個(gè)功能是否正常編寫(xiě)提示信息，實(shí)現(xiàn)故障的快速定位。同時(shí)界面宜簡(jiǎn)單易操作。

結(jié)構(gòu)方面，工裝需耐插拔，易于調(diào)試。設(shè)計(jì)時(shí)可增加工裝電路板厚度，控制電路板尺寸，使得工裝更加耐用。

2 數(shù)字電路工裝設(shè)計(jì)的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化

通用化工裝設(shè)計(jì)可以使工裝適應(yīng)同一接口的電子設(shè)備，提高通用性，縮短研制周期。一方面，項(xiàng)目總體可對(duì)工裝的接口及功能要求規(guī)范化，選用通用的接口，如LRM連接器等。固化關(guān)鍵信號(hào)的定義以利于工裝設(shè)計(jì)。另一方面，設(shè)計(jì)人員把標(biāo)準(zhǔn)接口如串口、網(wǎng)口、CAN、USB、VGA顯示接口等引出，便于復(fù)用。同時(shí)采用FPGA等可編程芯片，通過(guò)下載不同程序來(lái)實(shí)現(xiàn)不同硬件功能，以滿(mǎn)足不同設(shè)備的需求。自頂向下和自底向上雙管齊下，使工裝通用性更強(qiáng)。如圖1為數(shù)字電路工裝通用化設(shè)計(jì)框圖。

工裝從標(biāo)準(zhǔn)元件庫(kù)中選取器材，采用典型電路，力求設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)化。在設(shè)計(jì)過(guò)程中對(duì)設(shè)計(jì)人員提供標(biāo)準(zhǔn)支持，擴(kuò)大通用工裝的覆蓋范圍。

3 數(shù)字電路工裝的信息化管理

將設(shè)計(jì)過(guò)程納入標(biāo)準(zhǔn)的信息化控制中，為工裝的快速設(shè)計(jì)提供支持，以便準(zhǔn)確快速利用以往設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。可完成以下目標(biāo)：

（1）建立信息化管理流程。工裝設(shè)計(jì)流程歸到電子設(shè)備流程中，用現(xiàn)有制度管理工裝。

（2）建立集成化工裝數(shù)據(jù)庫(kù)管理。包括工裝基本數(shù)據(jù)庫(kù)和設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)庫(kù)。

（3）提供快速設(shè)計(jì)支持。按不同接口標(biāo)準(zhǔn)將工裝分類(lèi)，實(shí)現(xiàn)工裝設(shè)計(jì)快速移植。

4 結(jié)語(yǔ)

針對(duì)數(shù)字電路工裝設(shè)計(jì)研究中存在的問(wèn)題提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。從工裝本身硬件電路、軟件功能和界面、結(jié)構(gòu)等角度提高工裝實(shí)用性。研究了工裝設(shè)計(jì)的通用化和標(biāo)準(zhǔn)化方法，提出總體和設(shè)計(jì)人員雙管齊下完成工裝通用化的思路。采用標(biāo)準(zhǔn)器件和電路，實(shí)現(xiàn)標(biāo)準(zhǔn)化。提出建立電子工裝庫(kù)，建立信息化管理。提出完成工裝網(wǎng)絡(luò)化流程管理，建立工裝數(shù)據(jù)庫(kù)，提供快速設(shè)計(jì)支持的方案。以上措施可有效地提高工裝設(shè)計(jì)水平，縮短調(diào)試時(shí)間，縮短項(xiàng)目研制周期，提高產(chǎn)品質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)

[1]黃健宇.實(shí)施工裝標(biāo)準(zhǔn)化，提高工裝和產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造質(zhì)量與效率[J].企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)化，2001.

[2]李亞明.多功能電路板檢測(cè)系統(tǒng)研究[D].長(zhǎng)春：長(zhǎng)春理工大學(xué)，2013.

[3]蘇奕豪.工裝典型結(jié)構(gòu)標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)探討[J].航空標(biāo)準(zhǔn)化與質(zhì)量，2015（1）：16-18.

[4]涂成義.面向快速設(shè)計(jì)的裝配工裝管理系統(tǒng)的研究與開(kāi)發(fā)[D].南京：南京航空航天大學(xué)，2008.

[5]周華鋒.工裝的快速設(shè)計(jì)、精益制造與數(shù)據(jù)管理[J].中國(guó)新技術(shù)新產(chǎn)品，2011（17）：3-4.

收稿日期：2016-09-18

作者簡(jiǎn)介：王凱（1987—），男，山西清徐人，碩士，助理工程師，研究方向：嵌入式。