我一直認為，如果你想成功，你需要模仿他人的成功并避免失敗。當我開始我的職業生涯時，沒有像Raspberry Pi這樣的單板計算機，沒有人認真對待工業應用Arduino。你可以想象我第一次在我設計的通用控制器上進行維護時有多糟糕。這是一個火災報警控制器，手動擰上50多根電線。我不得不更換有故障的8針電可擦除可編程只讀存儲器（EEPROM）。客戶感到不高興，我很有壓力要快速完成工作而且沒有錯誤。那時我開始將通用控制器設計分離成單獨的物理模塊。同樣，今天，您會發現Raspberry Pi在工業應用中發揮作用。這不僅是因為它的成本，還因為它的模塊化設計。

什么是通用控制器？

隨著組件和人工成本的繼續為了增加電子行業，擁有最小的設計足跡似乎是合乎邏輯的。然而，在設計通用控制器時，從長遠來看，這可能不是最佳選擇。

與消費類電子產品（如智能手機和電視）不同，通用控制器采用通用規格設計并經常使用在較小的范圍內。對于不同的固件，同一個控制器可以具有不同的功能。例如，它們可以用作支付機器控制器，安全管理控制器或簡單的數據監控站。

典型的通用控制器包括

微控制器（MCU）

存儲芯片，例如SRAM，FRAM，閃存，EEPROM

外設接口（以太網，USB，RS485）

輸入（模擬，數字，光耦合器）

輸出（繼電器，數字）

電源管理

< p>線對板連接器

實際上，來自外部傳感器，開關和設備的電纜在各自的連接器處端接到通用控制器的PCB。然后將通用控制器固定在工業機箱或終端機架上，定期對其進行維修。

在某些行業，停機意味著損失收入和憤怒的客戶。

為什么應該為通用控制器使用模塊化設計

從設計到成本的角度來看，在單個PCB上設計通用控制器是有意義的。但是，如果您考慮使用這些通用控制器的應用程序，節省成本的設計實際上可能會變成昂貴的支持和升級工作。由于通用控制器用于經受惡劣電氣環境的應用，因此最好使用具有多個PCB的模塊化設計。它們的需求隨著時間的推移而不斷變化，需要進行升級，因此在一些應用程序中保持最小的停機時間至關重要。

精心設計的模塊化通用控制器允許用戶在不拆除重要設備的情況下移除關鍵設備。從外殼整個單元或在耗時的操作中移除所有連接的電纜。只需移除故障模塊并插入新模塊即可完成更換。

通用控制器上的典型MCU模塊

最佳模塊化通用控制器設計實踐

將通用控制器分成兩個或多個模塊將使維修或升級更加方便。但是，如果您未能將組件正確地分離到適當的模塊上，那么這將是一種浪費的努力。關于如何設計模塊化通用控制器沒有標準的做法，但是這里有迄今為止很好的原則。

在我的設計中，我將我的通用控制器分成兩個模塊， I/O模塊和MCU模塊。 I/O模塊最終安裝并擰入外殼，MCU模塊可以輕松插入I/O模塊。

強大且壽命長的無源元件依賴于I/O模塊。這包括電源管理電路，線對板連接器，通信IC，光耦合器和繼電器。 MCU模塊包括更智能的組件，如MCU，內存芯片，以太網電路和藍牙或WiFi模塊。

根據我作為設計工程師的經驗，我發現組件，如MCU與電壓調節器或繼電器相比，存儲芯片更容易出現故障。這就是隔離/無源組件有意義的原因。如果一個組件可能發生故障，可以在易于拆卸的MCU模塊上找到它。

除了將組件分離到模塊中之外，您還需要確保模塊之間的互連，并且正確放置板到 - 板連接器。由于MCU模塊依靠I/O模塊供電，因此需要在板間連接器上分配足夠的電壓和接地引腳。

在一天結束時，設計通用控制器不僅僅是優先考慮短期制造成本。要真正有效，您需要考慮長期的品牌聲譽和易于支持。設計模塊化通用控制器將使您專注于優化設計和固件增強，支持團隊將能夠以最小的不適和停機時間更換故障模塊。

如果您想開始隔離您的一般將控制器轉換為模塊，您需要最好的PCB軟件才能開始使用。 AltiumDesigner?能夠管理各種原理圖塊并同步PCB上的網絡。

對通用控制器有疑問嗎？現在聯系Altium的專家。

檢查Altium的運行情況......

強大的PCB設計