物聯(lián)網、智能家居的發(fā)展，加深了人與物的連接互動，使得我們的生活更加豐富多彩、溝通更為便捷、連接越來越緊密。人、物（設備）的連接依賴于Internet無線組網無線連接，然而連接協(xié)議卻品類多多，這樣一來，難免會給工程師產品開發(fā)前期帶來困擾：產品適合選用什么協(xié)議？需要哪些參數做衡量？又有什么測試測量手段？今天模組FPC小編就以瑞昱的RTL8710WiFi模塊為例，從研發(fā)選型、生產過程兩大方面，輔以芯片封裝、PCB生產、及SMT加工的過程工藝來給大家做個細致的講述，爭取能撥開云霧見明月。

  芯片到模組的四個階段

  一、芯片（本階段模組FPC小編自認淺薄，大家飄過~）

、

  從度娘拿來的芯片生產過程，貼圖共同學習。

  重點說說模組研發(fā)、生產過程；

  一張導圖、分段說明；

  二、模組研發(fā)

  主要涉及硬件設計、軟件設計兩方面；

  所謂謀而后動，模組動手設計之前。需要從這幾個方面去考量，方案選型、原理圖及l(fā)ayout設計、PCB板子及PCBA打樣、指標調試與參數測試； 其中，方案選型為重中之重。

  1、方案選型

  核心是滿足功能、供貨生產容易、價格匹配；

  （1）需求分析

  功能考量：wifi使用的組網方式，一對一，還是一對多。終端產品取一對一，用在網關、路由上則是一對多。

  在傳輸速率上，分流量類，控制類，如果模塊應用在智能家電控制方面的，選擇偏控制類的芯片，比如ESP8266即可；如果用在路由器這樣的產品，就要選擇流量類芯片，比如MTK的7620；

  在功能接口方面，模組開發(fā)商考慮更多的可能就是芯片的接口數量，功能支持等，比如GPIO功能口、SPI flash擴展口、I2C接口；其實這個很好理解，比如RTL8710這款物聯(lián)網WiFi芯片，它的GPIO多達二十多個，支持多的輸入輸出設備，或是更多的外部連接或控制；同樣在接口功能方面的考慮也是不能忽視的，比如這款芯片其有的接口在無工作狀態(tài)下可自動將功耗降低到最低狀態(tài)，待進入工作狀態(tài)時可自動從睡眠模式喚醒，這樣可大大降低產品的功耗。

  另外，在應用功能方面，開發(fā)商根據需要選擇透傳類，還是非透傳類的芯片方案。

  （2）優(yōu)劣分析

  除對芯片方案的市場需求進行分析外，模組開發(fā)商還需要考慮芯片的性價比與穩(wěn)定性，以及原廠及供貨渠道；

  一款好的產品就算各個方面都過硬，但是價格脫離市場高的離譜，那么絕對是沒有人敢選擇的。當然也不能單單只看價格，俗話說便宜沒好貨是非常有道理的。如果兩款芯片方案優(yōu)勢差異比較明顯，但是優(yōu)勢占優(yōu)的芯片方案即使價格高一點也阻擋不了大家選擇的。說到芯片方案的穩(wěn)定性，這個尤為關鍵。倘若是一款功耗高易引起發(fā)熱而造成死機的芯片，你如何讓產品開發(fā)商、消費者選擇呢。當然發(fā)熱可能是造成不穩(wěn)定眾多因素中的一種，如芯片廠商對軟件代碼的優(yōu)化不到位，同樣會引起上述問題。

  不同廠商或者不同品牌提供的芯片方案，可能是各有千秋，甚至是千差萬別。在芯片行業(yè)，大家似乎有一種共識，歐美芯片方案優(yōu)先選擇，接著是日韓，再者就是臺灣，最后才選擇大陸芯片方案，當然這是在芯片方案價格差異不大的前提之下。當然這樣籠統(tǒng)的說是不太科學，但是參照意義還是有的。上述我們提到的模組芯片方案就是來自臺灣廠商。

  最后，再好的芯片方案，供貨渠道不穩(wěn)定，或者經常出現短缺，對于模組開發(fā)商同樣是非常致命的。

  2、原理圖設計

  模組開發(fā)商選擇好芯片方案后，就就要進行模組開發(fā)設計。模組研發(fā)設計最先做的工作就是，設計原理圖。

  穩(wěn)定性：開發(fā)商需要根據芯片廠商提供的芯片資料，按照規(guī)格要求設計出穩(wěn)定性高的原理圖。

  成本優(yōu)勢： 原理圖有多種設計方案，但是不能忽視對成本考量。如兩層電路板設計，四層電路板設計都可以使用，四層電路板也更優(yōu)，但是價格就更貴。當然這只是成本考慮的一個方面而已。

  兼容設計：原理圖設計時的電磁兼容設計考慮，就是要考慮模組在各種電磁環(huán)境中仍能夠協(xié)調、有效地進行工作。目的就是確保模組既能抑制各種外來的干擾，使模組在特定的電磁環(huán)境中能夠正常工作，同時又能減少模組本身對其它電子設備的電磁干擾。電磁兼容設計考慮，涉及到整個模塊的穩(wěn)定性和性能。

  量產難易程度：原理圖設計還要考慮日后是否方便加工，好加工也就意味著加工費用少。如果設計的原理圖致使實際加工的良品率低的話，同樣會造成成本增加。

  3、繪制PCB板

  上部分的原理圖設計，與畫PCB板一塊，被統(tǒng)稱為PCB Layout。兩者都是相輔相成的，原理圖設計的就是要在畫PCB板上得到體現，原理圖要考慮的畫PCB板時同樣需要考慮，并且畫PCB板還需要考慮的更多。比如，射頻考量、穩(wěn)定性考量，結構考量，甚至畫PCB板還需要考慮到板子的美觀度。因為從板子的畫法上就可以看出模組廠商到底是不是專業(yè)。

  當然根據PCB Layout設計方案設所涉及的PCB選型，電阻、電容類型和數量等各項物料情況，都會在BOM（Bill of Material）物料清單體現，同樣PCB、貼片生產等也按此表單來確定物料。

  4、PCB打樣

  PCB(Printed Circuit Board)稱為”印刷電路板”，由環(huán)氧玻璃樹脂材料制成，有不同信號層數，而芯片等貼片元件就貼在PCB上。

  廠商選擇：對于PCB打樣，模組廠商如果尋找外部廠商，通常需要考慮這些廠商是否有模組PCB打樣經驗，廠商的設備是否滿足需要，廠商管理是否過硬等等。

  工藝要求：如果模組PCB要多層打樣，就要找有多層PCB打樣經驗的廠家。

  5、PCBA打樣

  PCBA（Printed Cirruit Board +Assembly,）也就是說PCB空板經過SMT上件,再經過DIP插件的整個制程,簡稱PCBA，可能理解其為成品線路板。

  6、調試

  對于模組的調試，主要在于硬件電路調試和軟件調試。

Wi-Fi產品的一般射頻設計框圖

  一般Wi-Fi產品的射頻部分由幾大部分組成，藍色的虛線框內統(tǒng)一看成是功率放大器部分。無線收發(fā)器（Radio Transceiver）一般是一個設計的核心器件之一，除了與射頻電路的關系比較密切以外，一般還會與CPU有關，這里我們只關注其與射頻電路相關的一些內容。發(fā)送信號時，收發(fā)器本身會直接輸出小功率的微弱的射頻信號，送至功率放大器（Power Amplifier，PA）進行功率放大，然后通過收發(fā)切換器（Transmit/Receive Switch）經由天線（Antenna）輻射至空間。接收信號時，天線會感應到空間中的電磁信號，通過切換器之后送至低噪聲放大器（Low Noise Amplifier，LNA）進行放大，這樣放大后的信號就可以直接送給收發(fā)器進行處理，進行解調。

  硬件調試主要涉及射頻電路、功能電路調試。射頻調試包括發(fā)送和接收兩個大的方面，其中發(fā)送又包括了發(fā)送功率、相位誤差調試等，接收包括靈敏度、接收電平等。而功能電路調試更多的涉及到具體的某項硬件功能模塊的電路調試。

  射頻參數的調試，發(fā)射TX方面主要為功率Power、誤差向量幅度EVM、以及頻偏Freq；在接收RX方面主要是接收靈敏度 Sensitivity，這些參數影響著WiFi數據信號傳輸是否穩(wěn)定；需要專門的儀器來測試。比如LitePointd的IQ2010、極致匯儀的WT-200； 目前，該行業(yè)RFsister開放實驗室提供這些方面測試服務。

  另外，軟件調試主要在于穩(wěn)定性、功能的完整性調試。一般而言，只是單一，或者部分功能進行的具體調測，下一步則需要進行更全面的測試

  7、測試

  所謂電子電路的測試,是以達到電路設計指標為目的而進行的一系列的測量、判斷、調整、再測量的反復進行過程。

  功能測試：根據模塊支持的特性、操作描述和用戶方案，測試該模塊的特性和可操作行為以確定其是否滿足設計需求。

  性能測試：主要涉及測試模塊各個功能電路，以及信號的傳輸距離等還其他參數。

  穩(wěn)定性測試：對涉及模塊的實際傳輸速率、實際功耗、吞吐量 、無線連接等穩(wěn)定性方面測試。

  老化測試：就是對模組壽命和在使用過程中能達到最佳效果而進行的一項測試。因系統(tǒng)長時間的處于工作狀態(tài)，在其工作時對各器件進行負荷運轉，只要在這些條件下能保證設備的性能穩(wěn)定，那么在正常環(huán)境下工作模組的使用壽命就會更久。

  認證測試:某些產品必須經相關國家指定的認證機構認證合格，取得相關證書并加施認證標志后，方能出廠、進口、銷售和在經營服務場所使用，尤其是通信類產品，而國際比較普及的認證如FCC(美國)、CE(歐洲)、RoHS(歐洲)等。

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