????魯迅先生曾經(jīng)說過，這個世界上本沒有路由器，去TP-LINK工作的人多了，就自然有了路由器。
隨著WiFi網(wǎng)絡(luò)的普及，路由器已經(jīng)成為了家庭中不可缺少的設(shè)備。本文旨在通過對路由器的人道主義解剖，探究其組成和背后的電路分布。首先，淘寶搜索“路由器”，面對市場上琳瑯滿目的路由器，我果斷選擇了最便宜的那一個。
? ? 嗯，就是49.9塊錢的B-LINK的路由器，充滿了濃郁的山寨氣息（事實上TP-LINK成立于1996年，而B-LINK成立于1997年，應(yīng)該是同一個時代的產(chǎn)物）。
? ? 蘇寧易購極其給力，第二天就送貨上門了。打開快遞盒，連發(fā)票都有，可以說十分正規(guī)了。放置路由器的底座摸起來手感很好，至今仍被我用來放置導(dǎo)線電路板等。
????這是一個4天線的路由器，附帶一個充電器和一根網(wǎng)線。后面一個電源插口（POWER），兩個局域網(wǎng)（LAN1 LAN2）插口，一個廣域網(wǎng)插口(WLAN)，還有一個重置鍵（RESET）。廣域網(wǎng)用于和英特網(wǎng)相連，兩個局域網(wǎng)插口可以直接和電腦相連來上網(wǎng)，算是既提供了無線連接的方式也提供了有線連接的方式吧。
????接下來就要開始一層一層一層的剝開它的心了。其底座用4個螺絲釘連接著。值得注意的是，圖上有一欄是MAC Address，這是設(shè)備的物理地址，用十六進制（0~9，A~F）表示。設(shè)備的物理地址具有唯一性，任何兩臺網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的物理地址，或是叫MAC Address都是不一樣的。
?? ?其IP地址是192.168.16.1，這是本地局域網(wǎng)的地址，可能絕大多數(shù)的家庭局域網(wǎng)都是192.168開頭的吧。事實上，Internet設(shè)計者保留了一部分地址供專用網(wǎng)絡(luò)使用，這些地址永遠(yuǎn)不會被公共網(wǎng)絡(luò)（就是英特網(wǎng)，我們可以訪問的網(wǎng)站）使用。這種地址，按照規(guī)模大小可以分為三類：
第一類（A類）：10.0.0.0-10.255.255.255
子網(wǎng)掩碼：255.0.0.0
第二類（B類）：172.16.0.0-172.31.255.255
子網(wǎng)掩碼：255.255.0.0
第三類（C類）：192.168.0.0-192.168.255.255
子網(wǎng)掩碼：255.255.255.0?
? ? 子網(wǎng)掩碼的含義會放在本系列下一章TCP/IP協(xié)議中加以解釋。姑且可以認(rèn)為，子網(wǎng)掩碼越小，其所能夠包含的設(shè)備數(shù)量越多吧。那么可以發(fā)現(xiàn)，A類可以包含的設(shè)備數(shù)量多于B類，B類地址包含的設(shè)備多于C類。通常家庭的路由器會使用C類作為無線局域網(wǎng)地址，而大學(xué)，商業(yè)中心，汽車站等人流量較大的地方，會使用A類或者B類地址。
? ? 接下來是路由器被拆了底座的樣子：
????里面其實就是一塊綠油油的電路板，其他的都是用來固定的塑料。4根天線分別連在了電路板的四個角上。包裝天線的塑料外殼十分堅硬，我不得不使用老虎鉗才把外殼給弄碎。出乎我意料的是，天線居然長這樣：
長這樣：
? ? 這是一個典型的耦合饋電方式。雖然電路沒有與輻射部分直接相連，但是高頻變化的電磁場可以使輻射端產(chǎn)生電磁感應(yīng)現(xiàn)象產(chǎn)生高頻電流，從而間接將能量傳遞到輻射端去。“高頻”大概是指2.4GHz左右的頻率（現(xiàn)代的路由器也有支持更高的5.8GHz頻率的），這就意味著電場在1秒內(nèi)會從負(fù)變正再從正變負(fù)2.4億次。
? ? 另外，輻射部分那些彎彎扭扭的線也不是隨便畫的，而是通過仿真軟件（比如CST, HFSS）不斷的計算，優(yōu)化，在駐波比，阻抗匹配，回波損耗，方向圖等等上經(jīng)過一系列權(quán)衡得到的結(jié)果。
插上電源也還能用
?? ?本文的最后一節(jié)就是探究這塊電路板上的芯片各自有什么作用，以及簡述怎么從芯片開始，搭建一塊完整的電路板。
一、芯片組成及其應(yīng)用
? 電路板整體的芯片拓?fù)鋱D如上圖所示。綠色的方框表示的是晶振，晶振是一個電路板的“時鐘”，它有固定的震蕩頻率， 可以與其他元件配合產(chǎn)生標(biāo)準(zhǔn)脈沖，廣泛用于數(shù)字電路中。這塊電路板的晶振頻率是25MHz，通常我們的筆記本電腦，晶振頻率在1GHz到4GHz之間。橘黃色的方框表示的是一個被涂寫上“3E”字樣的芯片，其具體的型號已經(jīng)無法靠肉眼分辨了。
?? ?可以發(fā)現(xiàn)幾乎所有的芯片都和一個中央芯片相連，這說明這個電路的主干邏輯是靠這塊“MEDIATEK”芯片來控制的。事實上芯片信號像番號一樣，不會這么長的。比如這塊中央芯片，網(wǎng)上搜索MT7628NN，就可以知道它是什么了。但是為了避免歧義，下列標(biāo)題還是以上圖名稱為準(zhǔn)。
1.1 MEDIATEK MT7628NN 1739-AJCSL EAP11452
? ? 該產(chǎn)品真實型號為MT7628。這個還不是簡單的一塊芯片，其學(xué)名叫做“單芯片解決方案”或者“片上系統(tǒng)”（System of Chip, SoC）。說白了，這個是很多芯片的組合，用來完成不同的任務(wù)。以該芯片為例，它整合了2T2R 802.11n WiFi射頻（2T2R就是2個發(fā)射天線，2個接收天線），還有580MHz MIPS 24KEc中央處理器。廠家稱這比市面上其他芯片功耗低了18%。另外的，廠家還說了以下的話：
“MT7628具備路由器及物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)2種運作模式，可見該平臺擁有高效能和多元化應(yīng)用；物聯(lián)網(wǎng)網(wǎng)關(guān)模式支援SD-XC、eMMC、PWM、 SPI slave、3個 UART及更多 GPIOs；路由器模式則可使用PCIe界面連接至802.11ac晶片組，成為入門型的2x2 802.11ac 雙頻路由器，參考設(shè)計使用了兩層PCB版的精簡設(shè)計
高效能USB 2.0可連接H.264影像感測處理器成為IP camera應(yīng)用，或是支援3G/LTE路由器；在智慧路由器方面，MT7628支援多種存儲接口，如SD-XC、USB 2.0 與SATA，可做為家庭私有云及NAS應(yīng)用。MT7628則可支援192Kbps、24bits Wi-Fi 及藍芽高品質(zhì)音訊，以及通過PCM推動無線VoIP應(yīng)用。”
1.2 ESMT M13S256161 6A- ANS1P64F8
? ? 真實型號是?M13S256161A-
?? ?似乎是用于儲存數(shù)據(jù)的，用作緩存之類。
1.3?D16506 G 1720
? ? 真實型號是D16506
? ? 似乎是用來驅(qū)動LED燈的
1.4 JXD 1734N TF-208DG
? ? 真實型號是TF-208DG。
? ? 作為天線接收到信號之后的濾波器，濾除信號中的噪聲等。
（網(wǎng)上查這些型號的芯片的信息可真困難，購買方式倒是一大堆……）
二、電路板生長過程
? ? 電路板的制作周期如下圖所示。
?? ?為了制作一塊電路板，首先需要選擇合適的芯片。通常芯片的選擇需要有經(jīng)驗的前輩指導(dǎo)，芯片的生產(chǎn)廠家也會給出芯片的推薦用途。
?? ?選定芯片后，就需要利用芯片的引腳畫出相應(yīng)的電路圖（設(shè)計電路結(jié)構(gòu)）。? ??但是光光有電路結(jié)構(gòu)還是不夠的，交叉的導(dǎo)線無法直接畫到電路板上去（事實上目前已經(jīng)有技術(shù)可以在電路板上畫交叉的導(dǎo)線了，但是這在加工的時候得額外花錢），所以我們還需要設(shè)計電路布局。這些工作，現(xiàn)在都可以通過專門的軟件來完成。在同學(xué)中用的比較廣泛的軟件有：altium?designer， Multisim。由于很多軟件的正版授權(quán)價格非常貴，學(xué)校或者實驗室不愿意承受正版軟件的經(jīng)濟壓力，所以一些軟件的“破解版”在網(wǎng)絡(luò)上十分流行。對于一個做電子的同學(xué)而言，熟練掌握一些典型軟件的破解方法（包括如何從網(wǎng)上快速找到破解教程），也是一項必備的能力。
?? ?等設(shè)計完電路布局之后，通常就會把設(shè)計完之后的pcd電路圖交給專門加工pcb電路的工廠，讓它們加工。通常一個做電子的企業(yè)，會有專門的部門負(fù)責(zé)加工pcb電路板。而一般的研發(fā)人員，或者是高校內(nèi)的學(xué)生，設(shè)計的pcb電路板會交給專門負(fù)責(zé)加工的廠家。pcb電路板（Printed Circle Board），就是一塊綠油油的板子。板子里面有銅的導(dǎo)線，連接芯片和電阻電容，I/O口等設(shè)備。值得注意的是，這塊綠油油的板子并不是集成電路，集成電路是板子上的芯片。
芯片有專門的引腳用于燒寫代碼。事實上燒寫代碼并非一定要在pcb板生產(chǎn)出來之后才可以進行，甚至在選定芯片后，就可以通過專門的燒錄器將編寫的代碼燒寫進去。筆者接觸電子行業(yè)6來年（期間劃水6來年），至今不明白為什么要把將二進制的代碼存入芯片的過程叫做“燒寫”，可能是因為聽起來酷酷的吧……將來可能專門寫這個專題。
?? ?最后廠家加工完成之后的pcb板需要進行調(diào)試。調(diào)試是整個過程中最為消耗時間的部分。程序的調(diào)試可以在軟件內(nèi)進行，但是程序結(jié)合硬件的調(diào)試，只能對實際制作出來的產(chǎn)品進行測試。大多數(shù)情況下，第一次生產(chǎn)的東西，質(zhì)量，效果都不達標(biāo)，需要分析原因（產(chǎn)生問題的原因有很多，舉一個簡單的例子，高頻的電磁信號會使導(dǎo)線發(fā)生耦合現(xiàn)象，原來兩根導(dǎo)線說不定就變成電容了……），重新設(shè)計。所以在效果不咋地的時候，整個流程又會回到設(shè)計電路上去。
? ? 事實上，整個電路設(shè)計的工作看起來高端，實際上是一個非?，嵥榈墓ぷ?。我一個做硬件的同學(xué)說，電子設(shè)計實際上是一個體力活，因為從電路的設(shè)計，到導(dǎo)線的排版（目前的軟件似乎具備了自動根據(jù)電路圖變成電路布局圖的能力），都需要耗費大量的時間。
三、總結(jié)
經(jīng)過選擇芯片，設(shè)計電路以及印刷結(jié)構(gòu)，燒寫代碼， 反復(fù)調(diào)試，重新制作等一系列過程，最終精心調(diào)試下得到的產(chǎn)品，銷售的價格并不高昂。
?? ?以本人買的路由器為例，本人為此付出了49.9元的價格，但是扣除了中間商，銷售平臺，物流，廠家利潤，稅收等因素，該路由器的成本價可能20元都不到。這20元中，包含了5顆芯片，4根天線，以及一塊焊有上百個電阻電容的電路板。由此可見，單顆芯片的售價是十分低廉的，成熟的芯片工業(yè)是遵循的似乎是薄利多銷的模式（這么說不嚴(yán)謹(jǐn)，事實上芯片廠家生產(chǎn)單顆芯片的成本遠(yuǎn)低于銷售價格，從這個角度講芯片的“利”還是很高的）。
