數字電路工裝設計研究

王凱++凡兆龍++郭鑫宇++車博山++郭燕波

摘要：工裝是調試數字電路所必需的輔助性設備，對縮短項目研制周期，提高產品質量有著十分重要的意義。但實際應用中工裝本身的設計常較為隨意，專用性強，且缺乏有效的管理機制。這導致工裝設計效率及利用率低，拖延了項目進度。本文針對以上問題提出了一系列改進措施。首先，從工裝的軟硬件、結構等設計角度提高了工裝的調試性能；其次提出總體人員自頂向下、設計人員自底向上的方法，提高工裝的通用性；提出采用標準元件和典型電路的方法來提高工裝的標準化水平；最后提出對工裝采用信息化管理，提高工裝設計的信息化水平。

關鍵詞：數字電路 工裝設計 通用化 標準化 信息化

中圖分類號：TN702 文獻標識碼：A 文章編號：1007-9416（2016）10-0234-01

工裝是數字電路調試過程中所必需的輔助性電路和設備，但實際中工裝設計還存在諸多問題。首先，工裝的尺寸、結構、電路設計均較為隨意，不利于調試和故障定位。其次，目前工裝大多是依據項目具體需求而設計，未形成系列化和標準化。由于不同項目的設備接口不同、功能不同，使調試工裝種類多，利用率低，重用設計較少，效率低。最后，工裝管理的信息化水平低下，各部門之間沒有信息共享。本文針對數字電路工裝設計中的現有問題提出了相應的改進措施。

1 提高數字電路工裝調試性能的設計

工裝設計時可以從硬件電路、軟件功能和界面、結構等角度來提高調試性能，提高調試效率。

硬件方面，可以從以下幾點增強工裝的安全實用性。（1）在數字電路的調試初期，要確認供電電路是否正常，而且首先需要判斷設備及電路板是否有短路的問題。因此工裝可以增加反接保護電路和短路保護電路，且在兩種電路中加入LED燈，便于觀察。還應該增加電源、重要信號的指示燈，這樣既保證了設備加電后的安全，又可以快速地判斷設備有無短路和大致工作情況。（2）重要信號如電源、地、時鐘等引出到專門插座上，便于測試。（3）工裝電路設計時應注意兼容性，增強通用性。例如在設計COMe模塊工裝時，可對i7和E6兩種不同的模塊信號兼容，同時滿足兩種模塊的定義。

軟件方面，可根據設備功能編寫自檢程序，對于每個功能是否正常編寫提示信息，實現故障的快速定位。同時界面宜簡單易操作。

結構方面，工裝需耐插拔，易于調試。設計時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 數字電路工裝設計的通用化和標準化

通用化工裝設計可以使工裝適應同一接口的電子設備，提高通用性，縮短研制周期。一方面，項目總體可對工裝的接口及功能要求規范化，選用通用的接口，如LRM連接器等。固化關鍵信號的定義以利于工裝設計。另一方面，設計人員把標準接口如串口、網口、CAN、USB、VGA顯示接口等引出，便于復用。同時采用FPGA等可編程芯片，通過下載不同程序來實現不同硬件功能，以滿足不同設備的需求。自頂向下和自底向上雙管齊下，使工裝通用性更強。如圖1為數字電路工裝通用化設計框圖。

工裝從標準元件庫中選取器材，采用典型電路，力求設計的標準化。在設計過程中對設計人員提供標準支持，擴大通用工裝的覆蓋范圍。

3 數字電路工裝的信息化管理

將設計過程納入標準的信息化控制中，為工裝的快速設計提供支持，以便準確快速利用以往設計經驗。可完成以下目標：

（1）建立信息化管理流程。工裝設計流程歸到電子設備流程中，用現有制度管理工裝。

（2）建立集成化工裝數據庫管理。包括工裝基本數據庫和設計數據庫。

（3）提供快速設計支持。按不同接口標準將工裝分類，實現工裝設計快速移植。

4 結語

針對數字電路工裝設計研究中存在的問題提出了相應的改進措施。從工裝本身硬件電路、軟件功能和界面、結構等角度提高工裝實用性。研究了工裝設計的通用化和標準化方法，提出總體和設計人員雙管齊下完成工裝通用化的思路。采用標準器件和電路，實現標準化。提出建立電子工裝庫，建立信息化管理。提出完成工裝網絡化流程管理，建立工裝數據庫，提供快速設計支持的方案。以上措施可有效地提高工裝設計水平，縮短調試時間，縮短項目研制周期，提高產品質量。

參考文獻

[1]黃健宇.實施工裝標準化，提高工裝和產品設計、制造質量與效率[J].企業標準化，2001.

[2]李亞明.多功能電路板檢測系統研究[D].長春：長春理工大學，2013.

[3]蘇奕豪.工裝典型結構標準化設計探討[J].航空標準化與質量，2015（1）：16-18.

[4]涂成義.面向快速設計的裝配工裝管理系統的研究與開發[D].南京：南京航空航天大學，2008.

[5]周華鋒.工裝的快速設計、精益制造與數據管理[J].中國新技術新產品，2011（17）：3-4.

收稿日期：2016-09-18

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