通過(guò)軟件來(lái)識(shí)別PCBA硬件版本的六種方式

PCBA（Printed Circuit Board Assembly）是指將電子元器件安裝在印刷電路板（PCB）上，形成一個(gè)完整的電子產(chǎn)品的過(guò)程。PCBA是電子行業(yè)的基礎(chǔ)，幾乎所有的電子設(shè)備都是由PCBA組成的。PCBA的質(zhì)量和性能直接影響了電子產(chǎn)品的壽命，速度，穩(wěn)定性和可靠性。

PCBA的設(shè)計(jì)和制造是一個(gè)復(fù)雜的過(guò)程，需要經(jīng)過(guò)多次的修改和優(yōu)化，才能達(dá)到最佳的效果。因此，對(duì)PCBA進(jìn)行版本管理是非常必要的，以便于區(qū)分不同的設(shè)計(jì)階段，追蹤問(wèn)題和改進(jìn)，匹配軟件功能和客戶(hù)需求等。

PCBA的版本管理可以幫助開(kāi)發(fā)者和維護(hù)者更好地控制和管理PCBA的生命周期。

PCBA的版本管理有多種方式，本文將介紹其中的六種，分別是：

GPIO上下拉電阻方式

I2C擴(kuò)展GPIO方式

AD采樣電壓方式

Flash保存方式

EEPROM保存方式

OTP保存方式

GPIO上下拉電阻方式

這種方式是利用CPU的GPIO（General Purpose Input Output）引腳，通過(guò)連接不同的上下拉電阻，來(lái)表示不同的PCBA版本。例如，如圖1所示，如果有四個(gè)GPIO引腳，那么可以表示16種不同的版本，從0000到1111，分別對(duì)應(yīng)V0到V15。CPU只需要讀取GPIO引腳的電平，就可以知道當(dāng)前的PCBA版本。

這種方式的優(yōu)點(diǎn)是：

1、成本低，只需要幾個(gè)電阻，幾分錢(qián)就可以搞定。

2、實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，只需要讀取GPIO電平即可。

這種方式的缺點(diǎn)是：

1、占用了CPU的GPIO資源，如果需要同時(shí)管理PCB和BOM（Bill of Materials）的版本，那么需要更多的GPIO引腳。例如，如果要表示8種PCB版本和8種BOM版本，那么至少需要6個(gè)GPIO引腳，這對(duì)于GPIO緊張的CPU來(lái)說(shuō)是一種浪費(fèi)。

2、需要注意電阻的選取，避免產(chǎn)生過(guò)大的漏電流或者電平不穩(wěn)定的問(wèn)題。

I2C擴(kuò)展GPIO方式

這種方式是利用一個(gè)I2C（Inter-Integrated Circuit）擴(kuò)展芯片，來(lái)增加GPIO的數(shù)量，從而實(shí)現(xiàn)PCBA版本管理。例如，如圖2所示，如果使用一個(gè)8位的I2C擴(kuò)展芯片，那么可以表示256種不同的版本，從00000000到11111111，分別對(duì)應(yīng)V0到V255。CPU只需要通過(guò)I2C總線(xiàn)讀取擴(kuò)展芯片的寄存器，就可以知道當(dāng)前的PCBA版本。

這種方式的優(yōu)點(diǎn)是：

1、解決了GPIO資源不足的問(wèn)題，可以表示更多的PCBA版本。

2、實(shí)現(xiàn)也不復(fù)雜，只需要通過(guò)I2C通信即可。

這種方式的缺點(diǎn)是：

1、增加了硬件成本，I2C擴(kuò)展芯片的價(jià)格大約在0.5到2元之間，對(duì)于低成本的產(chǎn)品來(lái)說(shuō)是一筆不小的開(kāi)支。

2、需要注意I2C總線(xiàn)的速度和穩(wěn)定性，避免產(chǎn)生通信錯(cuò)誤或者干擾。

AD采樣電壓方式

這種方式是利用CPU的AD（Analog to Digital）引腳，通過(guò)連接一個(gè)分壓電路，來(lái)產(chǎn)生不同的電壓值，從而表示不同的PCBA版本。例如，如圖3所示，如果使用一個(gè)3.3V的電源，那么可以通過(guò)調(diào)節(jié)R1和R2的阻值，來(lái)產(chǎn)生不同的電壓值，例如0.5V，1V，1.5V等。CPU只需要通過(guò)AD采樣，就可以知道當(dāng)前的PCBA版本。

這種方式的優(yōu)點(diǎn)是：

1、只需要一個(gè)AD引腳，就可以實(shí)現(xiàn)PCBA版本管理，如果CPU有多余的AD引腳，那么只需要兩個(gè)電阻，成本非常低。

2、可以通過(guò)調(diào)節(jié)電阻的阻值，來(lái)靈活地設(shè)置不同的電壓范圍，表示更多的PCBA版本。

這種方式的缺點(diǎn)是：

1、AD引腳不是每個(gè)CPU都有的，而且也是比較稀缺的資源，如果CPU沒(méi)有AD引腳，或者AD引腳已經(jīng)被其他功能占用，那么這種方式就不適用。

2、需要注意電壓的精度和穩(wěn)定性，避免誤差和干擾。

Flash保存方式

這種方式是利用Flash（Flash Memory）中預(yù)留一段存儲(chǔ)空間，來(lái)保存PCBA版本的信息。例如，如圖4所示，可以在Flash的某個(gè)地址，寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，來(lái)表示PCBA版本。CPU只需要讀取Flash的數(shù)據(jù)，就可以知道當(dāng)前的PCBA版本。

這種方式的優(yōu)點(diǎn)是：

1、硬件成本幾乎為零，也不占用CPU的任何資源，版本信息占用的Flash空間也可以忽略不計(jì)。

2、可以通過(guò)軟件的方式，來(lái)靈活地設(shè)置和修改PCBA版本，不需要修改硬件電路。

這種方式的缺點(diǎn)是：

1、可靠性是最大的問(wèn)題，如果Flash損壞，軟件升級(jí)擦寫(xiě)Flash，電磁干擾等原因，導(dǎo)致Flash中的數(shù)據(jù)丟失，那么PCBA版本的信息也會(huì)丟失。

2、需要設(shè)置成只讀，不允許寫(xiě)，避免誤操作。

EEPROM保存方式

這種方式是利用EEPROM（Electrically Erasable Programmable Read-Only Memory）中預(yù)留一段存儲(chǔ)空間，來(lái)保存PCBA版本的信息。例如，如圖5所示，可以在EEPROM的某個(gè)地址，寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，來(lái)表示PCBA版本。CPU只需要通過(guò)I2C或者SPI等總線(xiàn)，讀取EEPROM的數(shù)據(jù)，就可以知道當(dāng)前的PCBA版本。

這種方式的優(yōu)點(diǎn)是：

1、硬件成本較低，EEPROM的價(jià)格大約在0.1到0.5元之間，也不占用CPU的太多資源，只需要一個(gè)I2C或者SPI總線(xiàn)即可。

2、可以通過(guò)軟件的方式，來(lái)靈活地設(shè)置和修改PCBA版本，不需要修改硬件電路。

3、可靠性較高，EEPROM的數(shù)據(jù)可以多次擦寫(xiě)，不易丟失，也不受電磁干擾的影響。

這種方式的缺點(diǎn)是：

1、需要注意EEPROM的寫(xiě)入次數(shù)，避免超過(guò)其壽命，導(dǎo)致數(shù)據(jù)損壞。

2、需要注意EEPROM的速度和穩(wěn)定性，避免產(chǎn)生通信錯(cuò)誤或者干擾。

OTP保存方式

這種方式是利用OTP（One Time Programmable）芯片，來(lái)保存PCBA版本的信息。例如，如圖6所示，可以在OTP芯片的某個(gè)地址，寫(xiě)入一個(gè)字節(jié)的數(shù)據(jù)，來(lái)表示PCBA版本。CPU只需要通過(guò)I2C或者SPI等總線(xiàn)，讀取OTP芯片中的信息。

這種方式的優(yōu)點(diǎn)是：

1、硬件成本低，OTP芯片的價(jià)格大約在0.01到0.1元之間，也不占用CPU的太多資源，只需要一個(gè)I2C或者SPI總線(xiàn)即可。

2、可靠性最高，OTP芯片的數(shù)據(jù)只能寫(xiě)入一次，不會(huì)丟失，也不受電磁干擾的影響。

這種方式的缺點(diǎn)是：

1、不靈活，OTP芯片的數(shù)據(jù)一旦寫(xiě)入，就不能修改，如果PCBA版本有變更，就需要更換OTP芯片，或者使用其他方式來(lái)表示新的版本。

2、需要注意OTP芯片的速度和穩(wěn)定性，避免產(chǎn)生通信錯(cuò)誤或者干擾。

總結(jié)

本文介紹了六種通過(guò)軟件來(lái)識(shí)別PCBA硬件版本的方式，分別是GPIO上下拉電阻方式，I2C擴(kuò)展GPIO方式，AD采樣電壓方式，F(xiàn)lash保存方式，EEPROM保存方式，和OTP保存方式。

這六種方式各有優(yōu)缺點(diǎn)，設(shè)計(jì)者應(yīng)該根據(jù)自己的產(chǎn)品特點(diǎn)和需求，選擇合適的方式。一般來(lái)說(shuō)，如果GPIO引腳足夠，推薦使用GPIO上下拉電阻方式；如果CPU有多余的AD引腳，推薦使用AD采樣電壓方式；如果GPIO和AD都不夠，可以考慮使用I2C擴(kuò)展GPIO方式或者EEPROM保存方式；最后再考慮使用Flash保存方式或者OTP保存方式。

通過(guò)軟件來(lái)識(shí)別PCBA硬件版本，可以幫助開(kāi)發(fā)者和維護(hù)者更好地控制和管理PCBA的生命周期。

審核編輯：湯梓紅