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name: hardware-architecture-analysis
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  尚未进入具体原理图或PCB实施阶段的实体电子硬件、板卡或软硬件产品前期方案分析：把需求转化为可验证的硬件指标，规划系统框图、电源树、硬件接口与资源预算，完成MCU/SoC及关键器件初选、BOM成本、可行性和风险评估。仅当任务明确要求实体电路、芯片、板卡、传感器、执行器、电源或硬件通信链路的系统级方案/选型时隐式使用。纯Android/iOS/Web/桌面/后端软件任务不触发；只有用户同时要求设计、选型或变更实体硬件时，才分析BLE、Wi-Fi、USB、串口等链路的硬件侧，仅开发连接既有设备的App不触发。具体原理图、具体PCB工程和实时嘉立创EDA操作分别使用schematic-design-review、easyeda-pcb和工作区easyeda-agent。
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# 电子硬件方案分析

把尚未进入原理图阶段的硬件需求整理成可交付的设计合同。默认只分析和输出方案；除非用户明确要求，不创建文件、不修改原理图或PCB，也不操作嘉立创EDA。

## 职责边界与路由

先确认任务确实包含实体电子硬件，然后按以下边界处理：

- 产品级硬件架构、主控粗选、电源树、接口预算、成本和风险：使用本 Skill。
- 已明确电路模块，需要计算、绘制或审查原理图：转 `schematic-design-review`。
- 已有网表或原理图，需要布局、布线、叠层、SI/PI、DFM或Gerber：转 `easyeda-pcb`。
- 需要连接、读取或修改当前打开的嘉立创EDA工程：使用工作区 `easyeda-agent`。
- 需要只读学习、审计或最终验收 EasyEDA 工程：在工作区 `easyeda-agent` 之外再使用 `easyeda-quality-gates`。
- 纯 App、网站、桌面、后端或算法实现不使用本 Skill。手机 App 只作为产品的一部分出现时，仅覆盖手机与硬件之间的电气接口、无线/有线链路和硬件约束，不接管 App 架构或代码实现。

## Step 1：冻结硬件需求

将描述转成一份可验证的需求表，至少覆盖：

- 核心功能与可选功能；输入、输出和正常/异常工作状态。
- 电源来源、输入范围、各负载峰值/平均电流、续航或待机目标。
- 信号范围、精度、带宽、采样率、延迟和控制周期。
- 通信对象、协议、距离、速率、拓扑、电平、隔离和兼容要求。
- 环境、可靠性、安全、EMC/ESD、散热、尺寸、接口位置和装配约束。
- BOM预算、数量、供应周期、生产工艺、调试和测试需求。
- 明确的验收方法，而不只是“能用”“稳定”等模糊表述。

只追问会改变架构或安全边界的缺失信息；可安全假设的内容要显式标为假设。

**完成标准：**每项必选功能都有量化指标或明确验收方法，关键约束无相互矛盾，未决项已标出责任人或验证动作。

## Step 2：比较系统架构

在确有多种合理路线时给出 2–3 个候选，逐项比较性能、功耗、成本、复杂度、供应风险、开发生态和扩展余量，并说明推荐依据。不要为了凑数提供明显不可行的方案。

输出至少包括：

- 系统功能框图和模块边界。
- 电源树：输入、转换级、轨名、电压、电流预算、使能和上电依赖。
- 数据流与控制流：源、目的、方向、速率、实时性和故障状态。
- 外部接口与调试/烧录/量产测试路径。
- 软硬件边界：哪些功能由硬件保证，哪些由固件或上位机实现。

**完成标准：**推荐方案覆盖全部必选功能；每个模块都有输入、输出、电源和责任边界；关键取舍可追溯到需求。

## Step 3：选择主控和关键器件

按“需求资源表 → 候选器件 → 官方资料核对 → 余量与风险 → 最终选择”的顺序工作：

1. 主控：核对 GPIO、定时器/PWM、ADC/DAC、通信外设、存储、算力、封装、调试和生态。
2. 电源：根据完整输入范围、输出电流、效率、纹波、瞬态、热、静态电流和时序选择拓扑与器件。
3. 通信：根据距离、吞吐、延迟、节点数、隔离、EMC、认证和手机/主机兼容性选择接口。
4. 关键外设：依据真实负载、堵转/浪涌、模拟范围、精度、带宽、环境和保护需求选择。

具体型号和外围值必须查阅准确料号对应的原厂数据手册、应用笔记、参考设计和最新勘误表。价格、库存、生命周期、板厂能力及法规等易变信息要联网核验，并标注核验日期。历史项目或速查表只能用于生成候选，不能替代当前官方证据。

**完成标准：**每个关键器件都有型号、封装、关键参数、计算余量、官方证据、备选料和淘汰理由；没有用系列级印象代替精确料号核对。

## Step 4：建立接口与资源合同

产出后续原理图可直接使用的表格：

- 电源域表：轨名、来源、范围、电流、负载、使能、默认状态、时序、去耦和测试点。
- 引脚/资源矩阵：芯片脚、复用功能、网络、方向、电平、板载消费者、连接器、默认上下拉和冲突。
- 接口合同：连接器 Pin、信号名、电源、方向、速率、端接、保护、插拔和反灌风险。
- 启动/复位/调试真值表：采样时刻、默认电平、覆盖方式、启动结果和救援路径。
- 机械合同：板框、安装孔、板边接口、禁布区、高度、散热和装配方向。

对多电源 SoC 或模块化板，额外建立上电偏序图、EN 控制链和组合工作模式矩阵。

**完成标准：**所有外部连接和芯片资源都有唯一去向；电压、方向、默认状态及复用冲突已分类；不存在无法解释的供电源或负载。

## Step 5：完成计算和可行性闭环

至少检查：

- 电源、电流、功耗、热和电池续航预算，包括峰值和最坏情况。
- ADC量程/分辨率/误差、模拟链路增益/带宽/压摆率/噪声。
- 驱动器件耐压、电流、SOA、浪涌、堵转、反电动势和保护。
- 总线带宽、缓冲区、实时性、引脚/定时器/DMA/存储资源占用。
- 安全隔离、ESD/浪涌、反接、短路、过温和失效状态。
- 采购、焊接、调试、固件、结构和生产测试风险。

公式必须写出变量、单位、数据来源、最坏条件和余量。无法确认的数据不得伪装为精确结论，应转成待测或待查项。

**完成标准：**关键预算闭合且保留合理余量；高风险项有验证方案、降级方案或明确停止条件；不存在仅凭“参考板能用”得出的结论。

## Step 6：交付设计合同

最终输出按以下顺序组织：

1. 项目目标、范围和验收指标。
2. 推荐架构及被否决方案的关键理由。
3. 系统框图、电源树、数据/控制流。
4. 器件决策表和初版 BOM。
5. 电源域、引脚资源、接口、启动/调试和机械合同。
6. 关键计算、风险、验证计划和未决项。
7. 原理图阶段的模块清单、建议图页和明确交接条件。

**完成标准：**另一名工程师无需重新猜测需求即可开始原理图设计；所有结论能追溯到需求、计算或权威资料；未验证内容被清楚标识。

## 按需参考

仅在对应决策出现时读取一份相关资料，不要预加载全部：

- MCU/SoC 候选生成：`references/mcu-selection.md`
- 电源拓扑候选生成：`references/power-topology.md`
- 有线/无线链路候选生成：`references/communication.md`
- 用户明确要求参考历史同类项目时：`references/classic-projects.md`
- 用户明确要求参考常见功能电路时：`references/classic-modules.md`

这些参考文件包含历史型号、经验值和教学案例，使用前必须按当前准确料号、勘误表、实物约束和用户需求重新验证。原理图与 PCB 详细规则不在本 Skill 中加载，分别交给 `schematic-design-review`、`easyeda-pcb` 和 `easyeda-quality-gates`。
