第四十五章 新版素子傳送模塊

　　對于素子傳送模塊這部分的電路，在時光旅行膠囊中幾乎找不到可以參考的資料，因為時光旅行膠囊只有進行時間上的傳送而沒有進行空間上的傳送，所以現(xiàn)在只能全靠自己的本事了。我再一次把這部分的電路認認真真地看來一遍，我已經(jīng)記不得這是我第幾遍看這部分電路了，之前無論看多少遍都覺得這部分電路已經(jīng)完美，沒有再修改的必要了，但不知道為什么，現(xiàn)在的我再看的時候，卻發(fā)現(xiàn)，其實我可以設(shè)計得更好。

　　我盡力去遺忘現(xiàn)有的設(shè)計資料，因為只有這樣，我才能真正意義上構(gòu)思出全新的設(shè)計方案。這次設(shè)計我打算以穩(wěn)定性為重點，來展開設(shè)計。我閉上雙眼，在腦海中想象素子傳送模塊的全新設(shè)計框架，包括需要哪些功能，要使用什么類型的芯片，以及最小系統(tǒng)的設(shè)計方案。

　　腦補完大致的框架后，我便在工作站上打開了原理圖設(shè)計軟件，新建一個工程文件去設(shè)計一個全新的素子傳送模塊。我直接調(diào)用現(xiàn)有的庫文件，從中挑選出我所需要的最新款的芯片，直接拉到原理圖內(nèi)。因為重視穩(wěn)定性，每一個阻容器件的參數(shù)都經(jīng)過縝密的計算，不敢有半點馬虎。我一直不停地畫著原理圖，手速甚至已經(jīng)跟不上大腦思考的速度，我已經(jīng)構(gòu)想到了很遠的部分，可自己卻還在畫前幾秒想到的原理圖。靈感就噴泉一樣噴涌而出，根本停不下來。

　　經(jīng)過這么多個月的研究?，F(xiàn)在所使用到的芯片我都已經(jīng)了如指掌，芯片手冊的大部分內(nèi)容皆諳熟于心，省去了翻閱的時間，大大縮短了作業(yè)時間，提高了設(shè)計效率。原理圖就像蜘蛛織網(wǎng)一樣，由里到外，一點一點地繪制而成。

　　然而一切并沒有那么順利，繪制到大概三分之一位置的時候，我的靈感就枯竭了，我坐在屏幕前深思熟慮。這時我才注意到，現(xiàn)在已經(jīng)是凌晨3點了。即便靈感繼續(xù)涌現(xiàn)，也不可能在一天之內(nèi)完成的。正所謂身體是革命的本錢，想到郝工的事后，我決定還是先去睡覺，明天再繼續(xù)奮斗。

　　我連洗漱都懶得做了，拖著僵硬的身軀直接就倒在了便攜式折疊床上。

　　第二天早晨一醒來就跟打了雞血似的，睜開眼睛就清醒了，飛快的洗漱之后，連早餐也懶得吃了，直接坐到工作站前，繼續(xù)昨天的繪圖。人在疲憊的時候工作果然會事倍功半，昨晚深夜的時候效率越來越低，睡一晚上后，靈感就繼續(xù)噴涌而出，這張蜘蛛網(wǎng)般的原理圖也被越織越大，一頁接著一頁的增加，工程文件也一點一點的增大。每次沉浸在電子的世界里，總是覺得時間過得特別的快，我感覺才畫了沒多久，卻已經(jīng)12點了。由于早上沒有吃飯，饑餓的感覺迫使我停止了手頭的工作，我覺得此時我需要補充大量的糖分，補充足夠的葡萄糖后我的大腦才能繼續(xù)高速運轉(zhuǎn)。

　　我沒有選擇去小倩那里蹭飯，因為料理機器人做飯也需要一點時間，現(xiàn)在的我連一點時間都不想浪費，爭分奪秒地小跑向了負一樓的食堂，隨便點了些看上去比較甜的食物。饑餓的時候無論吃什么東西都覺得特別好吃，我如狼似虎地吞咽著，短短幾分鐘后就連盤子都舔干凈了。

　　拖著沉重的身軀，我回到了電路實驗室。要是平日里，我可能會選擇午休一小會兒，可今天從早上就處于亢奮狀態(tài)，完全沒有想要休息的意思。我回到工作站前，接著早上的原理圖繼續(xù)繪制。

　　當天晚上8點，在H市聽完宣講會的牛工馬不停蹄的回到了電路實驗室，明明已經(jīng)過了下班的時間，可他卻趕回來，跟我的狀態(tài)一樣亢奮，激動地拉住我說“石工，石工，換芯片，換芯片?！?p>　　“俄州儀器的芯片嗎？”

　　“對啊，宣講會結(jié)束后我就馬上找在場的工程師索要了芯片的原理圖庫文件和封裝庫文件，芯片的出廠數(shù)據(jù)手冊PDF檔也帶回來了。”

　　“噢，那正好，我現(xiàn)在正在構(gòu)思新的素子傳送模塊方案，我看看哪些能替換的都給替換成俄州儀器的芯片?！?p>　　“噢，新的方案已經(jīng)有啦，不錯嘛，我本來還想著就替換舊方案上的芯片先試試?！?p>　　“我是覺得既然要優(yōu)化，就大面積優(yōu)化，以前看了很多遍都覺得沒有地方可以優(yōu)化了。當我把設(shè)計重心轉(zhuǎn)移到穩(wěn)定性上后，就豁然開朗了。等我新方案設(shè)計完給你看看，如果可以就畫PCB了。”

　　“嗯，好，那你先畫你的新方案，反正樣片還沒那么快能到?！?p>　　“順利的話明天就能畫好原理圖了。”

　　“可以啊，小伙子，這部分原理圖的舊方案我可是構(gòu)思了5個月啊?！?p>　　“哈哈，靈感來了，停不下來啊?！?p>　　“哈哈哈哈，那你繼續(xù)，我就不打擾你了?！?p>　　牛工開心的離開了電路實驗室，估計是就這么回家了。我暫時停止了原理圖的繪制工作，轉(zhuǎn)而開始閱讀俄州儀器最新推出的通信芯片的數(shù)據(jù)手冊。我先是只看了每種芯片的數(shù)據(jù)手冊的前幾頁，前幾頁有大致描述芯片的功能、特點及應(yīng)用，對于能否運用在素子傳送模塊上，可以很直觀的看出。全部篩選下來，發(fā)現(xiàn)有3款芯片的功能似乎符合自己的需求，所以對這3款芯片的數(shù)據(jù)手冊又進行了詳細的研究，每一份數(shù)據(jù)手冊都是上千頁，因此看起來花費了大量的時間。

　　經(jīng)過一輪細致的閱讀后，每一個引腳的功能、工作電壓、最大輸出電流、IO口工作模式、數(shù)據(jù)傳輸速率、內(nèi)部時鐘頻率、AD轉(zhuǎn)換精度、串口類型、芯片工作溫度、封裝類型等等，所有的信息都被保存到了大腦中，方便隨時調(diào)用。

　　由于一時間所接受的信息量太大，大腦有些缺氧，出現(xiàn)了頭暈的癥狀。看了下時間，已經(jīng)凌晨4點了，看來這是身體給我發(fā)出的警告信號，如果再不休息，明天估計得出事。我遵從身體的指示停止了工作，累趴在了折疊床上。

　　翌日，牛工叫醒了睡夢中的我，應(yīng)該是因為昨天工作太久的緣故，今天睡到了早上9點，要不是牛工看不下去，把我給叫醒了，還真指不定什么時候能起得來。一醒來我就帶著朦朧的嗓音對牛工說“我看完你帶來的資料了，其中有3款芯片可以用。分別是CC6500RTKR、BQ9830YMA-95、OPA5137Z，可以替換舊圖里位號為U143、U197、U204這3片。”

　　牛工回答說“很好，和我想的一樣。你剛才還在睡覺的時候，我就已經(jīng)把舊圖的替換好了?！?p>　　“不愧是牛工，牛啊。”

　　“但是比起舊圖，我更期待你現(xiàn)在畫的新圖，加上最新的芯片后說不定實驗就能成功了?！?p>　　“呵呵呵，別太期待了，說不定效果還比舊圖更差呢。”

　　“不管怎樣，試過才知道，你趕緊起來繼續(xù)畫圖吧，等實驗成功后再讓你睡個夠?！?p>　　“好?！?p>　　我緩慢地坐起身，戀戀不舍地離開了我的便攜式折疊床。反正都這個點了，我就懶得再去吃早飯了，洗漱完后就返回電路研究室?；氐诫娐费芯渴液蟀l(fā)現(xiàn)牛工已經(jīng)不見了，估計去忙別的事情去了。這樣也好，一個人在實驗室里更能集中精力工作。

　　我的思維和我的雙手都沒有停下來的意思，要不是膀胱的逼迫和饑餓感的騷擾，我可以像個雕像一樣在屏幕面前坐上一整天，不動如山。即使知道久坐對身體不好，可現(xiàn)在的我又哪里管得了那么多，一心只想快點完成自己的作品，生怕拖延一會兒，靈感就馬上消失了。在我又持續(xù)奮戰(zhàn)了一整天后，終于完成了新版的素子傳送模塊原理圖，我把自己畫的原理圖欣賞了一遍又一遍，像是在欣賞藝術(shù)品一樣，愛不釋手。在確認沒有發(fā)現(xiàn)問題后，我發(fā)郵件給了程矢，連同工程文件一起發(fā)給他，請求他按照原理圖進行仿真測試，仿真時所使用的示例代碼讓他自己去找小倩索要。素子傳送模塊的原理圖還算比較復(fù)雜的，要進行全面仿真測試估計得要花上幾天時間，前提還是程矢沒有別的事情要處理，在此期間，我的唯一任務(wù)就是盡快完成PCB圖的繪制。之前學習過了程矢繪制的PCB圖后，我覺得現(xiàn)在的我一定也能設(shè)計出那種藝術(shù)品等級的PCB圖。

　　根據(jù)克洛諾斯的結(jié)構(gòu)設(shè)計尺寸，我先預(yù)設(shè)好PCB板的形狀和尺寸，然后將原理圖所用到的所有器件導(dǎo)入進PCB工程文件中，確認好所有器件導(dǎo)入成功后，接下來便是擺件的工作。所謂擺件，就是將原理圖中導(dǎo)入進來的所有器件擺放在預(yù)設(shè)的板子的正反面，擺件工作看似簡單，實際上卻對后面的走線造成極大的影響，合理的擺件能夠使走線更加輕松，信號間干擾減小，節(jié)省板子空間。擺件的技術(shù)考驗的是工程師是想象力和經(jīng)驗，理論知識再怎么牢固，對擺件這塊也不是很有幫助。

　　就擺件而言，在大學時期我的水平和程矢是不相上下的，然而我在魔方研究所的這段時間里，程矢對PCB布線的研究已經(jīng)大有提升，單從經(jīng)驗上看就已經(jīng)超過我了。理論上來說這次的PCB圖layout交給程矢會比較合適，可是程矢已經(jīng)有郝工的工作在身，還得幫我仿真，不可能再給他增加負擔了。雖然經(jīng)驗不足，但是我對自己的想象力還是很有自信的。

　　我閉上雙眼，背靠在椅子上，雙手架在了椅子兩邊的扶手上，微微仰起頭，緩慢地深呼吸幾下后。我的大腦變成了一片黑暗，就像繪制PCB圖的軟件背景一樣。在黑暗中慢慢浮現(xiàn)出了板子的框架，板子的旁邊又出現(xiàn)了所用到的的元器件，都是我所熟悉的元器件。元器件先是集中在一團里，然后突然就像爆炸一樣的散亂開來，各自飛向了PCB板子的正面和背面。當所有的元器件在腦海中已經(jīng)都鑲嵌在板子上的時候，元器件自動發(fā)生了位移，就如同自己產(chǎn)生了意識一般，在做微小的位置調(diào)整。一切都調(diào)整完畢后，元器件不再移動，并且漸變成了紅和藍兩種顏色，貼在正面的是紅色，貼在背面的是藍色。緊接著板子從二維的狀態(tài)變成了三維狀態(tài)，在我腦海的想象中旋轉(zhuǎn)了起來，旋轉(zhuǎn)的速度非常的緩慢，這給我了足夠的時間去分析這樣的布局是否合理。在一段時間的深思熟慮后，我對極個別的器件做了調(diào)整，最后決定就以這樣的擺件布局作為新素子傳送模塊PCB圖的第一版。

　　在大腦沒有忘記剛才所想象的擺件布局之前，我爭分奪秒的在工作站上畫圖，期間大腦中浮現(xiàn)的圖像不斷與實際繪制的PCB圖進行對比。差不多每隔5秒，腦海中就會閃現(xiàn)出想象的PCB圖畫面，只有頻繁的閃現(xiàn)才能盡可能長時間保留這種臨時想象的畫面。我的大腦進入了高度緊張的狀態(tài)，我可以感覺得出自己身體的部分機能進入了待機模式，體溫在逐漸的下降，而呼吸卻在逐漸地加快，身體里的血液正加速向大腦供氧。

　　這種高度集中的狀態(tài)一直持續(xù)將近了1個小時，才把大腦中的圖像完美的復(fù)制到了工作站上。擺件完成后，我依舊沒有任何放松的意思，趁著現(xiàn)在狀態(tài)好，我緊接著繼續(xù)布線的作業(yè)。一個好的擺件可以大大降低布線的難度，可即便如此，素子傳送模塊這樣比較復(fù)雜的板子也沒那么容易布線。我將板子設(shè)置為24層板，頂層和底層用作擺放元器件，中間的22層走超高速信號線，每隔一層都會穿插一層電源層或地層，電源層和地層按照習慣我都設(shè)置為了內(nèi)電層。新版的素子傳送模塊用到的電源分為模擬電源和數(shù)字電源，按照電壓級別的不同又分割為很多塊。地則分為數(shù)字地、模擬地、功率地、信號地、機殼地。由于所用到的電源和地的種類繁多，設(shè)計起來比較困難，就我的經(jīng)驗來看，將電源層和地層設(shè)置為內(nèi)電層是合理的做法。

　　根據(jù)以往的設(shè)計習慣，在PCB布線的時候，我會先從主要的芯片開始布線，而主要芯片往往有上百個引腳，我會先從電源和地的引腳開始布線。把所有的電源和地都布置完成后，再回頭處理信號線。其中布置電源線和地線就是很大一門學問了，根據(jù)計算可以知道每一路將會走的電流大小，根據(jù)電流大小和板材銅厚可以計算出所需要的線寬尺寸，布線的時候必須嚴格按照合理的線寬尺寸來作業(yè)。而地線的布線規(guī)則更為復(fù)雜，各個種類的地要嚴格區(qū)分，不然會產(chǎn)生各種意想不到的故障，尤其是信號地，根據(jù)信號頻率不同來選擇是單點接地還是多點接地，同時跟地線的長度也有關(guān)聯(lián)。地線如果能設(shè)計的好，就能盡可能提高板子的抗噪聲能力，降低EMI和EMC，提高板子功能的穩(wěn)定性，這一點也是這套新素子傳送模塊所追求的。

　　這種24層板子的PCB布線顯然不是一兩天之內(nèi)能搞定的事情，不過反正要等程矢的仿真結(jié)果，也要等牛工拿到樣片，所以我也就沒有必要那么急?？墒敲髦獰o需著急，亢奮的狀態(tài)并沒有讓我停下來的意思。我不斷的連著粗細不同、色彩斑斕的各種線條，線條折來折去，縱橫交錯，相互疊加，與之前看程矢繪制的PCB圖有種異曲同工之妙。如果把工程師比作畫家的話，那么擺件就是畫底稿，連上各種顏色的線條就像是給底稿上色一般。藝術(shù)家們在靈感來臨時的感受應(yīng)該和我現(xiàn)在的感覺是一樣的，處于極度亢奮的狀態(tài)，精神高度集中，手速跟不上思考的速度，恨不得自己再多幾雙手。

　　即使擺件做得再好，面對這種比較復(fù)雜的板子，在布線的過程中還是遇到了不少問題。線沒有地方可以走，或是繞來繞去不好看，我就重新調(diào)整了元器件的位置，往往調(diào)整一個元器件會影響到一大片的元器件，所以不得不進行大面積的調(diào)整，這也是PCB布線耗時的一個地方。這幾天不知道是沒有人進來實驗室，還是我根本就沒有察覺，反正我覺得我一個人閉關(guān)在實驗室里畫圖，沒有受到任何外界干擾。

　　經(jīng)過幾天的不懈努力，新版的素子傳送模塊PCB圖終于大功告成。保存好工程文件，郵件發(fā)送給牛工叫他審閱后，我累趴在了折疊床上，我覺得我需要用一整天的時間來補覺。整個人就像高速運轉(zhuǎn)了幾天的電機，突然斷電停止了運行。體溫就如同被噴了急冷劑一樣瞬間冷卻，大腦也不再充血，進入了睡眠模式。

　　這一覺，我做了一個很長的夢，夢見的是朱雀和年輕時的袁天罡、李淳風。以前的夢做的都很模糊，連人物的臉都看不清，甚至一醒來就忘了，而這次出現(xiàn)在我夢中的人卻是清晰可見，五官分明。醒來之后仍記憶猶新，就像是親身經(jīng)歷過的一樣。