一个退役硬件老鸟的感悟(5)：硬件工程师技能提升之路

硬件设计流程概述：

1.需求分析，方案设计并形成系统设计文档；

2.器件选型（需兼顾性能和成本），详细设计，疑难点确认，电平和时序分析等，并形成详细设计文档；

3.原理图设计，为增加可阅读性，建议至少包含以下页面：

a.系统框图；

b.对外接口，包括相关的防静电(ESD)、防雷（lightning protection）等；

c.电源和地，如果有多个电源和地（如数字、模拟、音频等），需在原理图中明确标识以便于在PCB设计时将同种属性的器件摆放在一起；

d.数字单元，包括相关的时钟电路；

e.射频单元（若有），包括接收、发射、天线等；

f.模拟和音频（若有）；

g.调试测试相关，如调试接口、测试点、屏蔽罩焊盘等；

4.网表（用于PCB设计）、BOM（物料清单，用于器件采购）生成；

5.PCB设计；

6.PCB投板和物料采购；

7.试产，即贴片和组装等；

8.样品调试和测试，并形成测试文档；

9.小批量验证、环境测试（高、低温测试等）、电磁兼容测试、认证测试等；

10.量产；

从以上流程可以看出，一名硬件工程师的技能提升之路：

1.熟悉常用的接口，如USB，UART，ethernet，SIM卡接口等，熟悉其功能、电气特性、控制器原理，常用芯片选型、设计和调试；

2.熟悉常用电源的设计，如DC-DC、LDO等，注意其带负载能力、稳定性、纹波控制、输出电压调节等；

3.熟悉常用CPU，如MCU、ARM、DSP等的性能、特点和使用方法，调试测试方法（JTAG接口设计，仿真器的使用等）、电源（负载能力，各个电源间的上下电时序要求）、开关机和复位、时钟电路（XO，TCXO，Crystal的差别和设计方法，晶体负载电容的选型，温补电路的摆放）、开门狗电路等。熟悉所支持的存储器种类及接口（容易出错的地方是不同数据宽度的寻址方式和地址线接法），了解常用存储器（Flash,SRAM,DRAM等）的特点和使用方法，尤其是通过寄存器来配置DRAM的接口时序等；

4.熟悉音频电路设计，如耳机、麦克风、音频功放等的设计和调试；

5.根据参考设计完成射频电路设计，Transceiver、Rx（如LNA）、Tx（如PA）、ANT（Switcher, duplexer, etc.）、impedance matching等。没有参考的模拟和RF设计，我也不行。插一句，对模拟感兴趣的或者工作时需要设计模拟电路的，可以去二姨家求助<21ic.com>，上面高手比较多，不过已经很久没上了，也不知道有没有变化，以前也可以在上面下载海量的电子书籍；

6.PCB设计，PCB设计注意事项可参见前面的描述，需要补充一句，很多公司的PCB工程师并不具有原理图的设计能力，反之亦然。但前面说过，一个硬件高手必须得熟悉PCB设计，否则不算真正的高手，画饼和做饼完全是两回事。早期俺不会画PCB时经常会被PCB工程师以面积不够等各种理由怼来怼去，后来等俺会画板子后再提要求就没人怼了（因为他没法再说，you can you up了）。至于EDA工具，个人玩得比较熟的是pads logic+layout（早期叫PowerPCB）,Cadence的Orcad Capture+Allegro也不错，早期的Capture有点烂bug太多，后面的版本还行。当然，设计工具不重要，也有人一直用AD（早期叫protel，我们当年上学时只有这个可以用），用什么工具主要是个人喜好或所在公司的要求。不过，对于新手，个人觉得从pads入手会比较合适，几天就可以学会，一般来说，也足够用了。

搞硬件，需要学习的东西很多，但不管是高速数字电路还是射频电路等，背后的理论从宏观上来说都是电磁场，微观是量子力学或半导体物理；

古人云，纸上得来终觉浅，绝知此事要躬行！

优秀的硬件工程师需要具备哪些素养呢？

在科技飞速发展的今天，硬件工程师这个职业越来越受到大家的关注。那么，一个优秀的硬件工程师需要具备哪些素养呢？接下来，就让我给大家详细介绍一下。

首先，硬件工程师需要扎实的数学基础。在硬件设计中，电路分析、电子技术等都是必不可少的。而数学正是将这些基础理论抽象化、系统化的工具，只有打好数学基础，才能更好地理解和解决实际问题。

其次，硬件工程师需要具备良好的英语阅读能力。硬件技术领域的发展离不开国外先进技术的传播和应用，而英语则是硬件工程师们获取相关信息、阅读英文文献的重要语言。因此，具备良好的英语水平对于硬件工程师而言至关重要。

此外，硬件工程师还需要有较强的逻辑思维能力和创新意识。在硬件设计过程中，工程师们需要考虑各种因素，如性能、成本、功耗等，这时，就需要发挥他们逆向思维的能力，从最终用户需求出发，将各种因素进行权衡，从而设计出最优的硬件方案。

当然，硬件工程师还需要有过硬的动手能力。在硬件设计过程中，实际操作对于工程师来说非常重要。他们需要自己动手搭建实验平台，进行硬件电路的调试和测试，只有这样才能真正掌握硬件设计的原理和流程。

最后，硬件工程师还需要具备良好的沟通能力和团队协作精神。在硬件设计过程中，硬件工程师需要与电路设计、软件开发、工程制图等多个团队成员进行紧密合作，才能完成一个完整的硬件产品。因此，良好的沟通能力和团队协作精神是硬件工程师成功的关键。

总之，一个优秀的硬件工程师需要具备扎实的数学基础、良好的英语阅读能力、较强的逻辑思维能力和创新意识、过硬的动手能力、良好的沟通能力和团队协作精神等素养。我相信，只要您不断努力，不断学习，也一定能成为一名优秀的硬件工程师。

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