????魯迅先生曾經說過，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網絡的普及，路由器已經成為了家庭中不可缺少的設備。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，應該是同一個時代的產物）。

? ? 蘇寧易購極其給力，第二天就送貨上門了。打開快遞盒，連發票都有，可以說十分正規了。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線。后面一個電源插口（POWER），兩個局域網（LAN1 LAN2）插口，一個廣域網插口(WLAN)，還有一個重置鍵（RESET）。廣域網用于和英特網相連，兩個局域網插口可以直接和電腦相連來上網，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，這是設備的物理地址，用十六進制（0~9，A~F）表示。設備的物理地址具有唯一性，任何兩臺網絡設備的物理地址，或是叫MAC Address都是不一樣的。

?? ?其IP地址是192.168.16.1，這是本地局域網的地址，可能絕大多數的家庭局域網都是192.168開頭的吧。事實上，Internet設計者保留了一部分地址供專用網絡使用，這些地址永遠不會被公共網絡（就是英特網，我們可以訪問的網站）使用。這種地址，按照規模大小可以分為三類：

第一類（A類）：10.0.0.0-10.255.255.255

子網掩碼：255.0.0.0

第二類（B類）：172.16.0.0-172.31.255.255

子網掩碼：255.255.0.0

第三類（C類）：192.168.0.0-192.168.255.255

子網掩碼：255.255.255.0?

? ? 子網掩碼的含義會放在本系列下一章TCP/IP協議中加以解釋。姑且可以認為，子網掩碼越小，其所能夠包含的設備數量越多吧。那么可以發現，A類可以包含的設備數量多于B類，B類地址包含的設備多于C類。通常家庭的路由器會使用C類作為無線局域網地址，而大學，商業中心，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生電磁感應現象產生高頻電流，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秒內會從負變正再從正變負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，優化，在駐波比，阻抗匹配，回波損耗，方向圖等等上經過一系列權衡得到的結果。

插上電源也還能用

?? ?本文的最后一節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、芯片組成及其應用

? 電路板整體的芯片拓撲圖如上圖所示。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生標準脈沖，廣泛用于數字電路中。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，其具體的型號已經無法靠肉眼分辨了。

?? ?可以發現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，下列標題還是以上圖名稱為準。

1.1 MEDIATEK MT7628NN 1739-AJCSL EAP11452

? ? 該產品真實型號為MT7628。這個還不是簡單的一塊芯片，其學名叫做“單芯片解決方案”或者“片上系統”（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。以該芯片為例，它整合了2T2R 802.11n WiFi射頻（2T2R就是2個發射天線，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具備路由器及物聯網網關2種運作模式，可見該平臺擁有高效能和多元化應用；物聯網網關模式支援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，參考設計使用了兩層PCB版的精簡設計

高效能USB 2.0可連接H.264影像感測處理器成為IP camera應用，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應用。MT7628則可支援192Kbps、24bits Wi-Fi 及藍芽高品質音訊，以及通過PCM推動無線VoIP應用。”

1.2 ESMT M13S256161 6A- ANS1P64F8

? ? 真實型號是?M13S256161A-

?? ?似乎是用于儲存數據的，用作緩存之類。

1.3?D16506 G 1720

? ? 真實型號是D16506

? ? 似乎是用來驅動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驗的前輩指導，芯片的生產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的電路圖（設計電路結構）。? ??但是光光有電路結構還是不夠的，交叉的導線無法直接畫到電路板上去（事實上目前已經有技術可以在電路板上畫交叉的導線了，但是這在加工的時候得額外花錢），所以我們還需要設計電路布局。這些工作，現在都可以通過專門的軟件來完成。在同學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價格非常貴，學校或者實驗室不愿意承受正版軟件的經濟壓力，所以一些軟件的“破解版”在網絡上十分流行。對于一個做電子的同學而言，熟練掌握一些典型軟件的破解方法（包括如何從網上快速找到破解教程），也是一項必備的能力。

?? ?等設計完電路布局之后，通常就會把設計完之后的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，會有專門的部門負責加工pcb電路板。而一般的研發人員，或者是高校內的學生，設計的pcb電路板會交給專門負責加工的廠家。pcb電路板（Printed Circle Board），就是一塊綠油油的板子。板子里面有銅的導線，連接芯片和電阻電容，I/O口等設備。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板需要進行調試。調試是整個過程中最為消耗時間的部分。程序的調試可以在軟件內進行，但是程序結合硬件的調試，只能對實際制作出來的產品進行測試。大多數情況下，第一次生產的東西，質量，效果都不達標，需要分析原因（產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線發生耦合現象，原來兩根導線說不定就變成電容了……），重新設計。所以在效果不咋地的時候，整個流程又會回到設計電路上去。

? ? 事實上，整個電路設計的工作看起來高端，實際上是一個非常瑣碎的工作。我一個做硬件的同學說，電子設計實際上是一個體力活，因為從電路的設計，到導線的排版（目前的軟件似乎具備了自動根據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

經過選擇芯片，設計電路以及印刷結構，燒寫代碼， 反復調試，重新制作等一系列過程，最終精心調試下得到的產品，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，成熟的芯片工業是遵循的似乎是薄利多銷的模式（這么說不嚴謹，事實上芯片廠家生產單顆芯片的成本遠低于銷售價格，從這個角度講芯片的“利”還是很高的）。