مهندسی معکوس برد الکترونیکی یکی از حوزه‌های پیچیده در علوم الکترونیکی و مهندسی است که به تجزیه و تحلیل بردهای الکترونیکی با هدف درک عمیق و بازسازی برد‌ها می‌پردازد. با مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی می‌توانیم برد‌هایی که فناوری ساخت آن‌ها را نداریم را طراحی و تولید کنیم. طراحی و تولید تجهیزات الکترونیکی تنها یکی از دستاورد‌های مهندسی معکوس برد الکترونیکی است. در این مقاله، با آوند الکترونیک همراه باشید تا در کنار هم به بررسی مفاهیم اساسی مهندسی معکوس برد الکترونیکی بپردازیم و مراحل اصلی این فرآیند را بررسی کنیم.
مهندسی معکوس برد الکترونیکی به چه معناست؟
مهندسی معکوس برد الکترونیکی (Reverse engineering of electronic board) به معنای تجزیه و تحلیل یک برد الکترونیکی به منظور درک دقیق قطعات، مدار‌ها و عملکرد برد به هدف ساخت نمونه ای مشابه یا بهبود یافته از آن است. این فرآیند به مهندسان اجازه می‌دهد تا از اطلاعات موجود در یک برد الکترونیکی استفاده کنند و بتوانند یک برد الکترونیکی شبیه برد اولیه طراحی و تولید کنند.
چه زمانی به مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی نیاز داریم؟
معمولا در هر شرایطی برای طراحی یک برد الکترونیکی از مهندسی معکوس استفاده نمی‌شود. مهندسی معکوس در مواقع خاصی به کار می‌آید برخی از شرایطی که نیاز به مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی داریم را در ادامه مرور می‌کنیم.
- زمانی که برد قدیمی باشد و شرکت سازنده تولید آن را متوقف کرده است.
- زمانی که نیاز به تولید بردی داریم که به سازنده و طراحی برد دسترسی نداریم.
- زمانی که به علت تحریم‌ها امکان تهیه برخی از بردهای خاص وجود ندارد.
اهمیت مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی
فرآیند مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی برای صنعت الکترونیک بسیار حیاتی است. این فرآیند به تولیدکنندگان امکان می‌دهد تا از تجربیات گذشته یاد بگیرند و محصولات بهبود یافته‌تری تولید کنند. از فرآیند مهندسی معکوس برای تعمیر و نگهداری بردهای الکترونیکی نیز استفاده می‌شود. سازندگان این امکان را دارند تا با بررسی برد و ایرادات آن، برد‌هایی با عملکرد بهتر و طول عمر بالا‌تری تولید کنند.
روش مهندسی معکوس برد الکترونیکی
بردهای الکترونیکی معمولا به ۲ روش فرآیند مهندسی معکوس برد الکترونیکی را طی می‌کنند. انتخاب هرکدام از این روش‌ها بستگی به حساسیت و کاربرد برد و همچنین بودجه‌ای که برای فرآیند مهندسی معکوس در نظر دارید بر می‌گردد. در ادامه این روش‌ها را با هم بررسی می‌کنیم و ویژگی‌های هرکدام را بیان می‌کنیم.
مهندسی معکوس به روش لایه برداری برد
مهندسی معکوس به روش لایه برداری یکی از روش‌های مرسوم برای پی بردن به اجزای برد و نحوه‌ی ارتباط بین آن‌هاست که معمولا برای مهندسی معکوس برد الکترونیکی جند‌لایه کاربرد دارد. این روش به وسیله‌ی دستگاه‌های CNC دقیق انجام می‌شود.
همانطور که می‌دانید مهد مهندسی معکوس کشور چین است و بیشتر فرآیند‌های مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی در چین نیز به همین روش انجام می‌شود. از آنجایی که دستگاه‌های CNCای که ما در ایران به آن‌ها دسترسی داریم به دقت دستگاه‌هایی که در سطح جهانی برای فرآیند مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی استفاده میشوند دقیق نیست، بسیاری از افرادی که نیاز به مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی به روش لایه برداری دارند، بردهای خود را در اختیار شرکت‌های چینی قرار می‌دهند تا این شرکت‌ها برای آن‌ها این فرآیند را انجام دهند.
مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی به روش لایه برداری با دستگاه CNC
مهندسی معکوس با روش لایه برداری معایبی هم دارد که بهتر است آن‌ها را بدانیم؛ معندسی معکوس با روش لایه برداری باعث تخریب برد می‌شود و اگر نیاز باشد بردی که از روی برد مرجع ساخته می‌شود را با برد اصلی مقایسه کنیم این امکان فراهم نیست. از دیگر معایب این روش عدم اطمینان بالای آن است زیرا بسیار رایج است که مشکلاتی در فرآیند لایه برداری پیش بیاید و برد مرجع آسیب ببیند و دیگر امکان مهندسی معکوس برد الکترونیکی فراهم نباشد.
مهندسی معکوس برد الکترونیکی به روش تصویر برداری با اشعه ایکس
مهندسی معکوس با استفاده از اشعه ایکس پیشرفته‌ترین روش مهندسی معکوس برد الکترونیکی است. در این روش برد‌ها را به کمک اشعهی ایکس اسکن می‌کنند و خطوط انتقال جریان و همچنین قطعات به کار رفته در برد مشخص می‌شود و برد نمونه مطابق با اسکن انجام شده ساخته می‌شود.
این روش در مقایسه با مهندسی معکوس برد الکترونیکی با روش لایه برداری مزیت‌هایی دارد؛ مهندسی معکوس با اشعه ایکس برد را تخریب نمی‌کند و همین موضوع باعث می‌شود تا برد ساخته شده از روی برد مرجع را بتوان با برد اصلی مقایسه کرد. مزیت دیگر این روش، امکان انجام این فرآیند در ایران است، این مهم باعث می‌شود تا نیاز به ارسال برد‌ها به کشور چین نباشد. ارسال نکردن برد‌ها به کشور چین باعث کاهش قابل توجه هزینه‌ی مهندسی معکوس برد مد نظر شما با روش اسکن با اشعه ایکس می‌شود. مزیت دیگر این روش به دست آوردن دقیق مسیر‌های هادی برد است که در اسکن برد با اشعهی ایکس traceها مشخص میشوند.
مهندسی معکوس برد الکترونیکی به روش دستی
مهندسی معکوس برد الکترونیکی به روش دستی یکی از روش‌های مهندسی معکوس است که معمولا رایج نیست. این روش مهندسی معکوس برای بردهای تک لایه و دو لایه کاربرد دارد و برای برد‌هایی با بیش از ۲ لایه توصیه نمی‌شود. این روش مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی معمولا زمان زیادی می‌برد و درصد خطای بالایی هم دارد.
در روش دستی مهندسی معکوس از مولتی متر استفاده می‌شود. مولتی متر‌های دیجیتال را به تمامی قطعات برد متصل می‌کنند و با تغییر جریان الکتریکی به صورت قطعه به قطعه ترک کشی برد را به دست می‌آورند. همچنین با تغییرات جریان و ولتاژ قیب و بعد از هر قطعه الکترونیکی به ویژگی‌های قطعه دست پیدا می‌کنند. با به دست آوردن ترک کشی و ویژگی‌های قطعات الکترونیکی، شماتیک برد الکترونیکی را ترسیم می‌کنند. این روش معمولا برای برد‌هایی که باید به صورت دقیق مهندسی معکوس شوند توصیه نمی‌شود.
نکات و پیش نیاز‌های مهندسی معکوس برد الکترونیکی
انجام فرآیند مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی علاوه بر داشتن دانش تخصصی نیازمند یکسری از پیش نیاز‌هاست. مهمترین پیش نیاز برای مهندسی معکوس برد الکترونیکی داشتن شناخت دقیقی از انواع برد‌هاست. یکی دیگر از پیش نیاز‌های مهم شناخت مراحل مهندسی معکوس برد الکترونیکی است که در ادامه‌ی مقاله درباره‌ی آن‌ها توضیح دادیم.
مهندسی معکود برد الکترونیکی علاوه بر نکات بالا نیازمند مهارت کار با نرم افزار‌های طراحی برد است، چرا که بعد از به دست آوردن شماتیک برد و انجام مهندسی معکوس شما باید بتوانید برد را در نرم افزار‌های طراحی باز‌طراحی کنید. همچنین بهتر است اطلاعاتی درباره‌ی طراحی PCB نیز داشته باشید تا در‌کنار هم گذاشتن این اطلاعات دید کلی‌ای به شما برای طراحی برد مهندسی معکوس شده بدهد.
مراحل مهندسی معکوس برد الکترونیکی
مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی شامل مراحل مختلفی است که باید به ترتیب انجام شوند. رعایت ترتیب و دقت در انجام این مراحل است که باعث می‌شود فرآیند مهندسی معکوس و ساخت برد‌ها از روی بردهای اولیه موفقیت‌آمیز باشد. در ادامه با مراحل مهندسی معکوس برد الکترونیکی آشنا می‌شویم.
۱- تجزیه و تحلیل بردهای الکترونیکی
در این مرحله، باید بردهای الکترونیکی قطعه به قطعه تجزیه و تحلیل شوند که این کار به روش لایه برداری یا به وسیله‌ی اشعهی ایکس انجام می‌شود. در این بررسی قطعات مانند مقاومت‌ها، خازن‌ها، ترانزیستورها و … شناسایی شده و محل قرارگیری آن‌ها بررسی می‌شود و همچنین خطوط انتقال جریان برد (traceها) نیز مشخص میشوند. اولویت‌های انتقال جریان در برد را معمولا با دستگاهی به نام اسکوپ آنالایزر مشخص می‌کنند. بعد از تجزیه و تحلیل قطعات و مسیر‌های هادی برد الکترونیکی مرجع، مهندسان نقشه‌ی شماتیکی از برد مرجع تهیه می‌کنند که PCB نمونه طبق ابن شماتیک ساخته می‌شود. مراحل رسیدن به شماتیک برد را می‌توانید در تصویر زیر مشاهده کنید.
مراحل مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی و به دست آوردن شماتیک برد‌ها
۲- تجزیه و تحلیل نرم‌افزاری
در این مرحله نرم‌افزارهای موجود در برد الکترونیکی که در پردازنده‌های برنامه پذیر قرار گرفته‌اند را برای درک عملکرد آن‌ها تحلیل می‌کنند. برای این کار نیاز به دانش برنامه نویسی مخصوص بردهای الکترونیکی است، برنامه نویسان، پروتکل‌های ارتباطی و کد‌های موجود در پردازنده‌های برد‌ها را بررسی می‌کنند تا متوجه شوند برد مطابق با چه پروتکلی، چه برنامه‌ای را اجرا می‌کند.
۳- بازسازی و بهینه‌سازی
زمانی که تمامی اطلاعات مربوط به برد مرجع استخراج شد روند ساخت برد نمونه آغاز می‌شود. این کار از طراحی برد داخل نرم افزار‌هایی مثل آلتیوم دیزاینر شروع می‌شود و بعد از طراحی، PCB برد را مطابق با اتصالات و قطعات مورد نیاز تولید می‌کنند. بعد از تولید PCB و تامین کردن قطعات مورد نیاز، برد به مرحله‌ی مونتاژ می‌رود و پس از انجام فرآیند مونتاژ برنامه‌های نوشته شده را به پردازنده‌ها ایمپورت می‌کنند. در این مرحله ساخت برد نمونه به اتمام می‌رسد و فقط مرحله‌ی مقایسه‌ی برد باقی می‌ماند.
۴- مقایسه ظاهری و عملکردی
آخرین مرحله‌ی مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی مرحله‌ی مقایسه ظاهری و عملکردی برد‌هاست. در این مرحله همان طور که از اسمش پیداست نمونه برد ساخته شده را با برد مرجع از نظر ظاهری (تعداد قطعات، محل قرارگیری و اولویت‌های ارتباط قطعات با یکدیگر) مقایسه می‌کنند. در صورت نبود اشکال در مقایسه‌ی ظاهری، برد‌ها به مرحله‌ی تست عملکردی می‌روند و اگر برد‌ها در این مرحله نیز به درستی کار کنند به این معنی است که فرآیند مهندسی معکوس برد الکترونیکی با موفقیت به اتمام رسیده است.
چالش‌های مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی
در پروسه‌ی مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی چالش‌هایی پیش می‌آید که ممکن است فرآیند مهندسی معکوس را کند یا متوقف کند. در ادامه با چالش‌های مهندسی معکوس برد الکترونیکی آشنا می شویم.
۱- موجود نبودن قطعات به کاررفته در برد مرجع در بازار
وجود تحریم‌هایی که علیه ایران اعمال شده است باعث شده تا بسیاری از قطعات مهم الکترونیکی در بازار یافت نشوند و برای تهیه‌ی آن‌ها دچار مشکل شوید. برای حل این مشکل شما باید قطعات مورد نیاز خود را از یک تامین‌کننده معتبر، تامین کنید. آوند الکترونیک با وجود سابقه و ارتباطاتی که در تامین قطعات الکترونیکی دارد بهترین انتخاب برای تامین کردن قطعاتی است که در بازار یافت نمی‌شوند. برای ثبت سفارش تامین قطعات به صفحه‌ی تامین قطعات الکترونیکی مراجعه کنید.
۲- دسترسی به اطلاعات پردازنده‌های برنامه‌پذیر
در بردهای الکترونیکی قطعات برنامه‌پذیری مانند ICها استفاده میشوند، این قطعات معمولا دارای قفل‌هایی هستند تا از دسترسی به برنامه‌ها و اطلاعات موجود در آن‌ها جلوگیری شود، با این وجود بسیاری از برنامه نویسان حوزه الکترونیک می‌توانند با مهارت‌های خاصی قفل برنامه‌ی این قطعات را باز کنند و اطلاعات موجود در قطعه را استخراج، تجزیه و تحلیل کنند.
یکی از مراحل چالش بر‌انگیز مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی باز کردن قفل پردازنده‌های برنامه پذیر است
مهندسی معکوس برد الکترونیکی؛ روشی برای بومی سازی قطعات
در این مقاله با دلایلی که مهندسان را به سمت مهندسی معکوس سوق می‌دهند آشنا شدیم، همچنین دانستیم که فرآیند مهندسی معکوس بردهای الکترونیکی به چه روش‌هایی انجام می‌شود و با مراحل و معضلات این پروسه‌ی مهندسی آشنا شدیم. خوشبختانه با وجود پیشرفت ایران در زمینه‌ی مهندسی معکوس، بیشتر این پروژه‌های مهندسی معکوس برد الکترونیکی در داخل کشور انجام میشوند و مهندسان ایرانی به خوبی توانسته‌اند چالش‌های مربوط به این فرآیند را حل کنند. از اینکه تا انتها‌ی این مقاله همراه آوند الکترونیک بودید از شما سپاسگزاریم.
