概述
CAD 软件
PCB 采用 KiCAD 进行设计，KiCAD 是一款用于 PCB 设计的开源工具。设计文件可在 Github 仓库的 hardware/V1_revB 文件夹中找到：
- 0_ramn 包含 RAMN 主 PCB 的设计数据。
- 1_screens 至 5_debuggers 包含 RAMN 扩展模块的设计数据。
KiCAD 中 RAMN 的 PCB CAD 视图
KiCAD 中 RAMN 的 3D 视图
设计
RAMN 的主控板是一块信用卡尺寸的 PCB，配备 4 个 ECU、一个 CAN FD 总线和一个 USB 接口。
RAMN 的主控板
RAMN 的主控板可通过扩展板进行功能扩展，以添加诸如传感器和执行器等功能。
使用 4 个扩展模块简单配置 RAMN：SCREENS（网关)、CHASSIS、POWERTRAIN、BODY。
ECU（电子控制单元）
RAMN 上共有 4 个 ECU（ECU A、ECU B、ECU C 和 ECU D），它们均采用相同的设计：
ECU A 还配备了一个 USB 接口。该 USB 端口是整个电路板的主要 5V 电源，同时也用于对所有 ECU 进行重新编程。ECU A 拥有 6 个 GPIO 引脚，用于控制：
- ECU B、ECU C 和 ECU D 的电源
- ECU B、ECU C 和 ECU D 的引导模式（BOOT0 引脚）
ECU D 配备了一个额外的分流电阻以及夹式探头，以方便进行测量。
CAN/CAN FD 总线
RAMN 配备了一条 CAN FD 总线，用于连接这 4 个 ECU，并且总线两端均采用 120 欧姆分压终端。
默认情况下，RAMN 仅使用经典 CAN 报文，并可与经典 CAN 控制器配合使用。
CAN FD 总线还配备了分流电阻和夹式探头，以方便进行测量。
CAN FD 总线可通过端子排从外部访问。
框图
RAMN 主板的简单框图。
RAMN 的框图，显示了 ECU 之间的连接
硬件设计规范
指南
RAMN 致力于推动汽车系统领域的教育与研究。为了贴近汽车电子的实际应用，我们在 ECU 网络板中采用了 AEC-Qxxx 等级 0（或同等水平）的元器件。为使电路板尺寸更小且成本更低，省略了许多保护措施（例如 ESD 防护、上拉/下拉电阻等），因此该电路板无法达到安全关键系统所要求的可靠性水平。
RAMN PCB 正面在焊接元器件之前的实物图
RAMN PCB 背面尺寸图，元件焊接前
所有电路板均采用双层设计，所有元件均位于同一侧。这些电路板具有较大的制造公差（例如较大的走线宽度和间距），并且我们仅选用外部引脚可见的元件，除非确实没有可行的替代方案。所有这些因素确保了 PCB 能够以低成本进行制造和组装。此外，该电路板也便于希望自行制作和焊接的爱好者使用。
RAMN 的 PCB 设计公差
阻抗匹配
由于 RAMN 中涉及的频率相对较低，因此适当的阻抗匹配并非高优先级事项。不过，在可能的情况下仍遵循了良好的设计规范。
CAN/CAN-FD 总线
尽管 CAN/CAN-FD 总线的质量受到紧凑布局、大量连接以及仅使用两层布线的限制，但我们仍努力将 CAN-FD 总线的差分阻抗保持在 120 欧姆。具体而言，我们采用了 0.45 毫米的走线宽度和 0.2 毫米的间距，根据 EEWeb 的边缘耦合微带线阻抗计算工具，这种配置应在标准 35 微米铜厚、1.6 毫米 FR-4 板材上实现约 120 欧姆的差分阻抗。
CAN-FD 总线布局
USB
对于 USB 线路，未尝试阻抗匹配。相反，我们遵循 FTDI 关于 USB 硬件设计的建议：
- D+和 D-等长
- D+和 D-下方设置接地层
- 等等
USB 连接的布局