2026.01.06 PCB设计+嵌入式硬件开发实战营 课程明细

一、基础能力奠基阶段（第1-8课时）：Cadence Allegro16.6 全流程通关

课时1-2：软件环境搭建与工程规范

• Cadence Allegro16.6+OrCAD完整安装与破解步骤（Windows系统适配）
• 软件界面布局与常用工具位置熟悉（菜单栏/工具栏/命令行）
• 工程文件架构规范：项目文件夹分类（原理图/PCB/库文件/文档）
• 硬件开发常用规范解读（PCB设计命名规范、器件选型基本原则）

课时3-4：库文件创建与原理图绘制

• 封装库创建：常用器件（电阻/电容/二极管/MCU）封装绘制方法，封装尺寸校验
• 器件库导入：第三方库文件筛选、导入与兼容性处理
• OrCAD原理图绘制：器件放置、导线连接、网络标签设置、电源/地符号添加
• 原理图检查：ERC电气规则检查，常见错误（短路/未连接/器件选型错误）修正

课时5-6：原理图与PCB联动配置

• 网表导出与导入：OrCAD原理图网表生成，Allegro PCB网表导入与错误排查
• PCB板框设计：根据产品需求绘制板框，设置板框尺寸、定位孔位置
• 层叠设计：2层板/4层板层叠结构规划，电源层/信号层/地层分配原则
• 器件封装匹配：网表导入后器件封装匹配检查与替换方法

课时7-8：基础布局布线与DRC检查

• 布局原则：器件散热考虑、信号走向优化、强弱电隔离、接口器件靠近板边
• 基础布线：手动布线技巧，线宽设置（电源/信号/地不同线宽标准），过孔使用规范
• 铜皮铺覆：地层/电源层铜皮铺覆方法，铜皮连接方式（全连接/十字连接）选择
• DRC规则设置与检查：自定义DRC规则（线宽/间距/过孔），DRC错误解读与修正

二、核心实战阶段（第9-50课时）：6大真实嵌入式项目全流程落地

项目1：物联网核心板（STM32F103）设计与调试（第9-14课时）

• 项目需求解读：物联网核心板功能（串口通信/SPI存储/I2C传感器接口）
• 器件选型：STM32F103芯片选型，LDO电源芯片（AMS1117）选型，外围器件匹配
• 原理图绘制：核心电路（电源电路/复位电路/时钟电路）设计，接口电路（SPI/I2C/UART）设计
• 原理图评审：ERC检查，电路稳定性、兼容性优化

• PCB板框与层叠设计：2层板设计，预留接口位置（USB/传感器接口）
• 布局优化：STM32芯片居中布局，电源器件靠近核心芯片，接口器件靠近板边
• 高速信号布线：SPI/I2C/UART信号布线优化，减少信号干扰，设置合理线宽与间距
• 铜皮铺覆与接地设计：单点接地/多点接地选择，电源层铜皮优化，减少地弹噪声
• DRC检查与优化：针对高速信号调整DRC规则，修正设计错误

• 焊接工艺：SMT器件（STM32芯片）焊接技巧，热风枪/电烙铁使用规范，焊点质量检查
• 硬件调试：万用表测量电源电压，示波器检测电源纹波，核心芯片供电验证
• 功能验证：串口通信测试，SPI存储芯片数据读写，I2C传感器接口检测
• 嵌入式驱动：GPIO口配置，串口驱动编写，程序烧录与调试

项目2：工业控制板（继电器+传感器）设计与调试（第15-20课时）

• 项目需求：工业场景下的继电器控制（4路继电器），模拟量传感器（温度/湿度）采集，过流保护
• 器件选型：STM32F103芯片，继电器驱动芯片（ULN2003），ADC传感器（LM35），保险丝选型
• 原理图设计：强电/弱电隔离电路设计，继电器驱动电路，传感器ADC接口电路，过流保护电路
• EMC防护设计：TVS管静电防护，滤波电容选型，接地保护电路

• PCB布局：强电区域与弱电区域严格分离，继电器远离敏感传感器，电源滤波器件靠近供电端
• 布线设计：继电器驱动电路布线加粗，传感器信号线短而直，模拟地与数字地分开铺覆
• EMC优化：增加接地过孔密度，关键信号加屏蔽铜皮，强电线路加绝缘防护
• DRC检查：重点检查强弱电间距，满足工业级PCB设计标准

• 焊接实操：继电器、保险丝等插件器件焊接，SMT器件与插件器件混合焊接技巧
• 硬件调试：继电器吸合/断开测试，过流保护阈值校准，传感器数据采集精度测试
• 抗干扰测试：模拟工业现场干扰，验证电路稳定性
• 功能实现：工业控制逻辑编写（继电器时序控制），上位机串口通信联调

项目3：锂电池电源管理板设计与调试（第21-26课时）

• 项目需求：3.7V锂电池充放电管理，电量显示（LED指示灯），过充/过放/过流保护，低功耗设计
• 器件选型：充电管理芯片（BQ24070），保护芯片（DW01+），电量检测芯片（CS706），MOS管选型
• 原理图设计：锂电池充电电路（恒流/恒压模式），放电保护电路，电量检测电路，LED指示电路
• 低功耗设计：待机模式电路优化，多余功耗器件屏蔽

• PCB布局：充电芯片与保护芯片靠近锂电池接口，散热器件（功率电阻）靠近板边，LED指示灯便于观察
• 布线设计：充放电电流回路布线加粗（≥2mm），检测信号线精细布线，避免与功率线平行
• 散热优化：功率器件铺覆散热铜皮，增加散热过孔，优化铜皮面积
• DRC检查：重点检查电流回路线宽，满足大电流PCB设计要求

• 焊接实操：功率器件焊接注意事项，避免虚焊导致大电流发热
• 硬件调试：充电电流/电压测试，放电保护阈值校准，电量显示精度校准
• 性能测试：充放电循环测试，待机功耗测试，散热性能测试（长时间工作温度检测）
• 优化调整：根据测试结果调整电路参数，提升电源转换效率

项目4：蓝牙温湿度采集板（nRF52832）设计与调试（第27-32课时）

• 项目需求：蓝牙低功耗（BLE）通信，温湿度数据（SHT30传感器）采集，电池供电，手机APP数据显示
• 器件选型：nRF52832蓝牙芯片，SHT30温湿度传感器，锂电池充电芯片（TP4056），电源管理芯片
• 原理图设计：蓝牙芯片最小系统（电源/复位/时钟），传感器I2C接口电路，锂电池充放电电路，天线匹配电路
• 射频电路设计：阻抗匹配网络（π型匹配），静电防护电路

• PCB布局：蓝牙芯片居中，天线区域预留足够净空（≥20mm×10mm），传感器靠近板边，电源器件靠近芯片
• 射频布线：天线匹配电路布线短而直，减少过孔，阻抗控制在50Ω，射频线周围铺覆接地铜皮
• 接地设计：采用单点接地，射频地与数字地一体化铺覆，增加接地过孔密度
• DRC检查：严格控制射频线间距与净空，满足射频PCB设计规范

• 焊接实操：射频芯片焊接技巧，避免高温损坏芯片，天线焊接注意事项
• 硬件调试：电源电压测试，传感器数据采集精度校准，蓝牙芯片供电验证
• 蓝牙测试：蓝牙配对测试，通信距离测试（≥10米），数据传输稳定性验证
• APP联调：蓝牙协议栈配置，传感器数据封装与发送，手机APP数据接收与显示

项目5：电机驱动控制板（STM32G431）设计与调试（第33-38课时）

• 项目需求：直流电机（12V）驱动，正反转/无级调速，编码器测速，过流保护，上位机参数配置
• 器件选型：STM32G431芯片（高性能电机控制），H桥驱动芯片（L298N），编码器，电流采样电阻，TVS管
• 原理图设计：H桥电机驱动电路，编码器接口电路，电流采样电路，隔离型串口通信电路，过流保护电路
• 电源电路设计：12V转5V（给芯片供电），电机电源与控制电源隔离

• PCB布局：电机驱动芯片与功率器件（MOS管）靠近电机接口，控制芯片与编码器远离功率区域，散热器件靠近发热元件
• 布线设计：电机电流回路布线加粗（≥3mm），编码器信号线屏蔽布线，控制信号线与功率线垂直交叉
• 稳定性优化：增加电源滤波电容（高频+低频），功率器件铺覆散热铜皮，接地过孔密集分布
• DRC检查：重点检查功率线线宽与间距，避免大电流发热导致的PCB损坏

• 焊接实操：功率器件焊接注意事项，避免虚焊导致大电流烧板，编码器机械安装与焊接
• 硬件调试：电机正反转测试，调速功能验证，编码器测速精度校准，过流保护阈值测试
• 算法实现：PID调速算法编写与参数整定，电机转速闭环控制
• 上位机联调：串口通信协议设计，转速参数配置，实时转速监控与数据存储

项目6：CAN总线汽车数据采集板设计与调试（第39-44课时）

• 项目需求：汽车12V电源适配，CAN总线通信（符合CAN 2.0协议），汽车电瓶电压监测，发动机转速采集，故障诊断
• 器件选型：STM32F103芯片，CAN收发器（TJA1050），电压采集芯片（ADC0832），保险丝，TVS管
• 原理图设计：CAN总线电路（TJA1050外围电路），汽车电源滤波与稳压电路，电压/转速采集电路，故障诊断接口电路
• 汽车级抗干扰设计：电源浪涌防护，静电防护，EMC滤波电路

• PCB布局：CAN收发器靠近CAN总线接口，电源滤波器件靠近电源输入端，采集电路靠近传感器接口
• 布线设计：CAN总线差分线（CAN_H/CAN_L）等长布线，间距控制在2-3mm，远离功率线，采用屏蔽布线
• 汽车级优化：PCB板材选择（耐高温），功率器件散热设计，接地采用星型接地，增加防护过孔
• DRC检查：符合汽车电子PCB设计标准，重点检查间距与防护设计

• 焊接实操：汽车级器件焊接要求，避免高温损坏防护器件，CAN总线接口焊接注意事项
• 硬件调试：汽车电源适配测试（12V输入，5V输出），电压/转速采集精度校准，CAN总线电平测试
• CAN通信测试：CAN总线波特率设置（500kbps），数据帧发送/接收测试，总线负载率测试
• 故障诊断：模拟CAN总线故障（短路/断路），验证故障诊断功能

项目复盘与经验总结（第45-50课时）

• 高速信号布线、EMC抗干扰、射频电路、大电流驱动等核心难点解决方案总结
• 项目中常见错误（PCB设计错误、焊接错误、调试错误）案例分析与规避方法
• 不同应用场景（物联网/工业/汽车）PCB设计差异与适配技巧

• Gerber文件导出与检查：标准Gerber文件导出步骤，CAM350软件检查Gerber文件
• BOM清单制作：规范BOM清单格式，包含器件型号、封装、数量、供应商信息
• 设计报告编写：项目设计报告模板，包含需求分析、原理图设计、PCB设计、调试结果等内容

• 6大项目作品集整理：筛选核心设计文件、调试报告、实物图，制作规范作品集
• 硬件工程师求职技巧：简历项目描述优化，面试技术问题预判与解答
• 一对一项目答疑：针对学员项目中遗留问题进行专项解答

三、高级技能进阶阶段（第51-60课时）：复杂场景与问题排查

课时51-52：复杂PCB设计高级技巧

• 4层板深度设计：层叠结构优化（信号层-电源层-地层-信号层），跨层信号处理，盲埋孔使用技巧
• 差分线高级设计：USB 2.0/以太网差分线布线，阻抗匹配计算（使用阻抗计算工具），差分线等长控制
• 高密度PCB设计：BGA封装器件布局布线，扇出设计，EscapeRouting技巧，减少信号串扰

课时53-56：硬件故障排查实战

• 常见故障排查：短路故障（电源短路/信号短路）定位方法，虚焊/假焊排查技巧，器件损坏检测
• 信号干扰排查：EMI干扰源定位，示波器高级使用技巧（差分探头使用，信号频谱分析），干扰抑制方案
• 电源故障排查：电源纹波过大问题解决，电压不稳排查，LDO/DC-DC芯片故障检测
• 实战案例：针对6大项目中常见故障进行模拟排查，掌握排查思路与工具使用

课时57-60：综合项目实战与答辩

• 综合项目需求：学员自主选择1个应用场景（如智能穿戴/工业传感器），完成PCB设计与调试全流程
• 一对一指导：老师针对学员综合项目进行阶段性指导，解决设计与调试问题
• 项目答辩：学员展示综合项目成果，讲解设计思路与调试过程，老师点评与优化建议