硬件技术 对硬件工程师来说，技术究竟是要达到什么程度呢？

当然，从我们从小接受的教育来看，我们知道要把知识理解透彻，越深入越好。对于任何一个知识点，我们都可以通过基本公式和数学工具来验证先进的规律和公式。我觉得对于这一点，高考物理已经到了极致，高中物理知识其实并不难。但出于选择的目的，我们结合了物理的各种规律，结合了一些脑筋急转弯和复杂的计算，把高考物理变成了最难的科目。

如果用解决高考物理问题的精神去解决硬件问题，当然精神可嘉，值得鼓励这种工作后的学习和探索精神；但是对于项目开发没有太大的好处。毕竟硬件工程师的工作是工程开发，硬件项目是在规定的时间和预算内完成的，而不是你此时推导出了什么公式和计算结果。这是科学家和研究人员的工作。

工程发展的一个重要特征就是“步前人后尘”，即通过过去几十年、几百年的工程实践，有大量针对各种情况的经验数据和经验方法。比如PCB布局，基本上每个公司都有自己的设计指南/检查表，是公司在过去很多项目中总结出来的，每一个都可以说是付出了“血”的代价，这是为了板级设计；对于核心芯片和器件尤其如此。芯片或器件公司几十年几十、几百个人生产的一个芯片和器件，你通过几百页的数据表就能彻底了解。

大多数情况下，了解主要接口、参数、功能、性能就够了，尤其是芯片/器件公司提供的设计指南或应用笔记，一般都是芯片/器件工程师的肺腑之言和经验。一般来说，没有十几二十年工作经验的工程师是写不出这些东西的。

虽然看起来很简单，看起来很扯淡，但是仔细分析，结合电路定理和电磁定律，稍微分析一下，你就会发现简直就是使命感。好的应届毕业生会发现硬件设计涉及的知识点和技术点太多。如果你想彻底了解这个知识点，你也要彻底了解那个知识点，你会发现一天24小时是不够的，但是很抱歉，公司邀请你来这里不是为了让你学习，而是为了硬件设计，一个月后你就会看到原理图了。你还在拿着OrCAD手册，一个个学习OrCAD使用技巧，研究为什么会有串联电阻，这个电容是0.1uF还是0.01uF....

有求知欲是好事，但是工作和项目之后，虚心向前辈学习，充分利用各种设计指南，尽快完成设计工作，记录自己的知识短板，业余时间好好学习，理解透彻，通过设计验证/测试加深对知识点的理解。这才是正确的工作方法。

毕业时，我欣喜地发现传输线理论太重要了。我花了一个月的时间在传输线理论上努力，推导了很多公式来验证。其实三言两语就概括了，阻抗匹配，如果接收端阻抗大于发送端，信号会怎么样？如果小于，信号会怎么样；如果开路会怎么样；如果短路会发生什么？会介绍这些关于信号完整性的基础书籍，不会有复杂的数学公式推导。就知道了，然后如何平衡发射端的阻抗，串联电阻，PCB阻抗，匹配阻抗等。，都是简单的数学公式。

所以对于求知欲很强的人，有时候一定要学会“品味”，充分利用前人的经验，避免陷入技术误区。比如不用公式，就要用二重积分来推导。硬件开发最重要的特点是“广泛”，什么都要懂。一个好的硬件工程师需要什么都懂。当然，还是深入一些方面到原理层面比较好。

如博客标题所说:关于硬件设计的各种技术/标准/芯片/器件都要了解，必要时可以得心应手，功能性能，参数特性，优缺点。

通信设备应该具备哪些基本知识和能力

1、快速学习的能力:

一方面，通信技术、标准、芯片更新太快，你根本无法系统地了解，只能通过具体的项目和需求；另一方面，对于公司来说，需要做的硬件产品也在快速变化。客户需要T1、E1、PDH、SDH、以太网、网络电话、交换机和路由器。没有人什么都知道，都需要详细了解所选的芯片方案，尤其是接口协议和电气特性。

2.理解通信协议和标准:

通信设备，顾名思义，就是用来实现与各种通信协议通信的设备。所有类型的电路、印刷电路板和电源都服务于通信协议。

通信协议一般采用芯片实现，要么是成熟的ASIC，要么是自主开发的FPGA/CPLD。芯片工程师或者FPGA工程师比硬件工程师更接近通信协议。他们需要对通信协议有透彻的理解，实现各种逻辑状态机，满足协议中规定的电气参数标准。根据OSI的七层模型，硬件工程师特别需要关注第一层物理层和第二层数据链路层的协议标准。从以太网距离来看，物理层由PHY/收发芯片完成，数据链路层由MAC/交换机芯片完成。对于从事以太网相关开发的硬件工程师来说，他们需要彻底了解PHY和交换机芯片，从编码模式、电气参数、眼图标准、模板、信号频率到帧格式、转发处理逻辑。

特别是对于传统的PDH/SDH/SONET设备来说，PDH/SDH/SONET是一种比较硬件的设备，也就是说主要的协议都是通过ASIC实现的，软件的功能主要是管理、配置、监控、报警和性能。对于硬件工程师来说，必须熟悉所使用的相关协议和接口标准，尤其是电气规范和眼图模板，以便在设计和验证时有答案。

3.书写文档的能力:

就像软件设计一样，好的软件设计需要好的设计文档，明确的需求，实现什么功能，达到什么验收标准。随着芯片集成度、接口速度、单板复杂度的增加，硬件设计越来越复杂，对应热稳定性、可靠性、电磁兼容性、环保性的要求，已经不是小米加布木仓库游击战能解决的了。每一个硬件项目都是一场战争，需要做好。

对于硬件工程师来说，最重要的有两个文件:一个是硬件设计规范，另一个是硬件测试报告，对HDS的要求详细明确，主芯片的选择/硬件初始化，CPU的选择和初始化，接口芯片的选择/初始化/管理，芯片间连接关系框图，DRAM类型/大小/速度，FLASH类型/大小/速度，芯片选择，中断，GPIO的定义，复位逻辑和拓扑图， 时钟/晶振选择/拓扑、RTC使用、内存映射关系、I2C器件选择/拓扑、接口器件/线序列定义、LED尺寸/颜色/驱动器、散热器、风扇、JTAG、电源拓扑/时序/电路等。

对于DVT来说，要求很简单也很复杂:板上有哪些接口、芯片、主要器件和电路，需要测试什么，尤其是板正常工作下的电源/电压/纹波/时序，业务接口的眼图/模板，内部数据总线的信号完整性和时序

好的硬件工程师做的文档和报告一目了然。这个硬件系统需要什么解决方案和电路，最后验证测试结果。内容详细，没有遗漏各种接口/电路；名字简单，不废话；图文并茂，必要时，一张时序图和一个示波器就能很好地说明问题。

4.使用仪器/软件的能力:

仪器包括烙铁；万用表；示波器；逻辑分析仪；误码仪；传输分析仪；以太网测试仪Smartbits/IXIA；热量计；衰减器；光学功率计；射频信号强度计；等等。软件包括Office、PDF、常用原理图软件Pads或OrCAD、常用PCB软件Pads或Allegro、Allegro Viewer、电路仿真软件PSPICE、信号仿真软件HyperLynx等。

在政治经济学中，仪器和软件都是生产工具，促进生产力。作为硬件工程师，这些仪器和软件就是他们手中的木枪。硬件工程师的能力很大一部分体现在仪器和软件的使用上，尤其是对于原理图软件和示波器的使用。原理图软件的使用是硬件设计的具体实现。NET的连接通过一个个放置设备，构成了非常复杂的硬件和逻辑软件，是整个硬件设计的核心工作。任何示意图的错误和差错造成的损失都是巨大的，真的是“如履薄冰，战战兢兢”。

另外，原理图软件的使用也体现在原理图的美观上。好的设计简单明了，标注清晰。谁顺着思路走，谁就能很快找到设计意图，需要特别注意，设计不好，东一个装置西一个装置，没有逻辑，名字奇怪，难懂，以后维护还挺麻烦的；示波器是所有测试仪器中硬件工程师最重要的东西。无论是原理图还是PCB，任何设计都需要仔细的验证和测试，尤其是信号方面，需要大量的示波器才能工作。如果不能正确使用示波器，就谈不上正确检定。接地是否接好，测试点、触发器、延时、幅度、时间的选择都决定了测试结果。如果示波器使用不当，必然会导致测试结果错误。在这种情况下，错误的设计可能会被误认为是正确的，这会带来巨大的隐患；正确的设计被误认为是错误的，这导致了大量时间和精力的浪费。

5.电路设计能力:

随着芯片集成度的提高，硬件设计似乎变得简单了。首先考虑逻辑连接，其次考虑信号完整性所需的串联电阻选择和并联电容选择、电源滤波和去耦。但是对于一个好的硬件工程师来说，简单的逻辑连接只是硬件设计最基本的技能。电路是芯片功能、通信协议和各种软件的载体。对电路没有深入的了解，对硬件设计完全没有深入的了解，尤其是对于芯片后栏的电气性能参数或者分立器件的各种参数的了解。它可能在3.3V总线上工作，但现在工作电压已经降到1V。是什么概念？信号线的噪声很大，会出现采样误差。随着信号速率的提高和工作电压的降低，数字信号变得越来越模拟，这就需要阻抗、容抗、感抗和分立器件。)的PCB。要深入了解ASIC的接口电参数，需要深入学习电路原理、模拟电路甚至电磁场理论。电路可以说是电磁场理论的子集。没有电磁场理论的理解，根本就没有电容、电感、串扰、电磁辐射的理解。

特别是对于电源电路设计，芯片电压多样化，电压越来越低，电流越来越大。运营商对通信设备功耗和散热的严格要求对电源设计提出了越来越高的挑战。可以说，对于一个硬件设计，40%的工作在于原理图/PCB设计和电源电路的测试后验证。电源电路设计是硬件工程师电路能力的集中体现。DC/DC转换的各种无源器件、半导体器件、保护器件和典型拓扑结构都有很多参数，需要通过公式进行考虑和计算。

6.沟通和全局控制能力:

硬件工程师通常在硬件项目中扮演团队领导的角色。要全面负责这个硬件项目，需要协调好PCB工程师、结构工程师、信号完整性工程师、电磁兼容工程师等资源，与产品经理、项目经理、软件工程师、生产工程师、采购工程师紧密配合，确保各个环节井然有序。需要清楚的了解整个项目计划，以及每个子任务的发布时间。

对于外界来说，硬件工程师还应该与芯片经销商和FAE打交道，以获得更大的技术支持和帮助；与EMC实验室和外部实验室处理好关系，获得更灵活的测试时间和更多的整改意见。