本周開始了嵌入式系統(tǒng)入門課程的[敏感詞]部分 - PCB設計。我們這個課程的目標設定為：

• 掌握一項PCB設計的技能

• 掌握一門未來有用的編程語言

• 深刻理解“嵌入式系統(tǒng)”的構(gòu)成和核心要點

• 培養(yǎng)迅速使用新產(chǎn)品、解決未知問題的方法

• 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)成需要通過自己動手設計PCB開始。多數(shù)的嵌入式系統(tǒng)入門者還沒有硬件設計的經(jīng)驗，因此在開始正式的PCB設計之前，需要具備一些對PCB的基本認識。

PCB的作用就是將電路設計中的各個器件放置在一塊板上，并能夠講這些器件進行正確的電氣連接。

很多同學見過PCB，因為任何一個電子產(chǎn)品中都會有PCB，但PCB上都有哪些基本的元素？下面這張圖給出了一個簡單的匯總

我們用的很多器件，同一個型號有不同的封裝，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，因為其體積小巧、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板的連接都是通過焊盤 - PAD來實現(xiàn)的，你可以把PAD想象成我們的腳趾頭觸地的接觸點，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設計工具中被稱為Trace或Track，相當于我們生活中的小路，對應于原理圖上的一根根連線。

就像我們在地圖上看到的路徑，原理圖上的連線都是理想化的，沒有距離、沒有粗細、沒有阻抗，連線之間沒有互相影響的關系，但在實際的PCB上這些“小路”的長度、粗細會對信號的傳輸產(chǎn)生影響的，線和線之間也會產(chǎn)生相互的影響。理想和現(xiàn)實之間的差距可以用電磁場理論來解釋。

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的設計工具中“層”的概念是不同的。

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

絲印就像我們生活中的門牌號、路標一樣，在PCB上也起著指示的作用，必要而不能雜亂，如何擺放，也能反映出一個工程師的設計經(jīng)驗和審美：

我們經(jīng)常看到不同顏色的板子，差別在哪里？實際上是一層用于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。

我習慣于在每個PCB的四角都放上直徑3mm的安裝孔，為什么？它不僅被用來固定、安裝板子，還能夠幫助我們調(diào)試的時候與雜亂的桌面保持一定的距離，防止被桌上的導線短路，而且方便對底層的信號進行測量。

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