01 什么是硬件？
百度百科介紹"硬件（英文名Hardware）是計算機(jī)硬件的簡稱（中國大陸及香港用語，臺灣作硬體），是指計算機(jī)系統(tǒng)中由電子，機(jī)械和光電元件等組成的各種物理裝置的總稱。這些物理裝置按系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的要求構(gòu)成一個有機(jī)整體為計算機(jī)軟件運(yùn)行提供物質(zhì)基礎(chǔ)。"
也就是說硬件是物理層面的，至少是你能看得到摸得著的東西，它是一種物質(zhì)載體，物質(zhì)基礎(chǔ)。廣義來說人類都是生活在物質(zhì)基礎(chǔ)之上，你可以把所有你能看到的東西都統(tǒng)稱為硬件。當(dāng)然狹義來說，一般我們所說的軟件和硬件指的是電子領(lǐng)域的。軟件代碼也是人編寫的，我們所熟知的語言比如C、C++等都是通過編譯器翻譯成匯編語言，然后匯編語言通過匯編器翻譯成二進(jìn)制機(jī)器語言，機(jī)器語言操控門電路完成相應(yīng)的動作。個人覺得，沒有硬件，軟件就沒有存在的意義，硬件是一切的基礎(chǔ)，這里可以看出硬件設(shè)計是多重要。但軟件和硬件又有明顯的區(qū)分，至少工作內(nèi)容區(qū)別很大。按照行業(yè)內(nèi)描述硬件屬于底層（一般稱為底層硬件），軟件稱為上層（軟件又分為：底層驅(qū)動、上層業(yè)務(wù)以及應(yīng)用層等）。如果非要舉個例子來說明軟件和硬件， 那最好的例子就是人，硬件指人的軀體，而軟件指人的思維。其實(shí)對于非電子領(lǐng)域的人，很難想明白計算機(jī)是怎么工作的，硬件是怎樣工作的，軟件是怎樣工作的，即使你知道都是0和1，但你沒做過相關(guān)工作，你發(fā)現(xiàn)不了其中的神奇之處。其實(shí)你只要知道，軟件驅(qū)動硬件工作，驅(qū)動的激勵是什么？是電訊號！硬件接收到的這個電訊號分為0和1，硬件的響應(yīng)速度非�？�，多快呢？舉個例子，硬件中常用的串口波特率115200bit per second，一秒鐘115200個0或者1，英語字母是8個bit（可在ASCII表看到，這在大學(xué)都學(xué)過），那就是一秒鐘可打印14400個字母。你眨下眼睛一萬多個字母就出來了。當(dāng)然實(shí)際上并沒有這么多，這只是個形象的例子。但在電路設(shè)計上100kHz屬于比較慢的速率了。再比如顯示器一幅圖的刷新頻率在一秒鐘24個以上，我們?nèi)搜劬涂床怀鰜怼?4幀的數(shù)據(jù)是非常大的，比如1080p30格式輸出，總的數(shù)據(jù)量是一秒鐘1920*1080*12*30= 746496000個0或者1，也就是7億個0或者1。
02 什么是硬件設(shè)計？
一般來說硬件設(shè)計指的是電路設(shè)計，這樣說是沒問題的，因?yàn)槟闼械墓ぷ鞫际菄@電路設(shè)計，最終的目標(biāo)也是產(chǎn)出一個優(yōu)秀的電路，能夠滿足各種要求，經(jīng)歷各種考驗(yàn)。但實(shí)際上我們要求的是產(chǎn)品，而不是單板。網(wǎng)上有一篇文章講的挺好："硬件設(shè)計就是根據(jù)產(chǎn)品經(jīng)理的需求PRS（Product Requirement Specification），在COGS（Cost of Goods Sale）的要求下，利用目前業(yè)界成熟的芯片方案或者技術(shù)，在規(guī)定時間內(nèi)完成符合：PRS功能（Function）
性能（perrformance）
電源設(shè)計（power Supply）
功耗（power Consumption）
散熱（Thermal/Cooling）
噪音（Noise）
信號完整性（Signal Integrity）
電磁輻射（EMC/EMI）
安規(guī)（Safet）
器件采購（Component Sourcing）
可靠性（Reliability）
可測試性（DFT: design for test）
可生產(chǎn)性（DFM：design for manufacture）
等上述要求的硬件產(chǎn)品（注意：是產(chǎn)品不是開發(fā)板）�？梢钥吹剑粋�成功的硬件設(shè)計，主要功能的實(shí)現(xiàn)只是所有環(huán)節(jié)中的一小部分。剛開始工作的時候，覺得板子電路設(shè)計完就完成了50%工作，PCB回板主要功能都能實(shí)現(xiàn)了，那就完成了80%的工作。實(shí)際上不是的，PCB回板主要功能都實(shí)現(xiàn)了，連30%工作都沒有。所以不管是時間上，還是階段上，產(chǎn)品的硬件設(shè)計是一個漫長過程。而且你在一個公司做產(chǎn)品硬件設(shè)計，一般情況下都是參考成熟的方案，主芯片CPU主要功能的實(shí)現(xiàn)最終還是依靠芯片廠商提供的套片方案，一般來說為了降低風(fēng)險，主要是參考套片方案的參考設(shè)計完成，芯片廠商也會提供包括器件封裝，參考設(shè)計，仿真模型，PCB參考等等全部資料，在芯片功能越來越復(fù)雜的今天，一個片子動不動就幾百上千個PIN，對于一個新項目來說，是沒有時間一頁頁去吃透每個PIN，每個輸入輸出的具體功能，電氣參數(shù)的，尤其是對于高速設(shè)計，比如DDR3接口，XAUI接口等等。一般來說芯片廠商提供的參考設(shè)計就是他們經(jīng)過開發(fā)，驗(yàn)證，測試的最佳方案了，很多情況就是你必須按照參考設(shè)計來做，否則硬件可能就有問題，一般來說就是信號完整性問題或者EMC問題。"
03 什么是硬件電路設(shè)計？
顧名思義，硬件電路設(shè)計就是設(shè)計電路的，能夠熟練使用cadence繪制電路與查看PCB。硬件設(shè)計中的電路設(shè)計是HWE最重要的職責(zé)。電路設(shè)計考驗(yàn)的是HWE的設(shè)計基本功，即對一些硬件器件的理解以及靈活應(yīng)用，比如：CPU
電阻
電容
電感
二極管
三極管
保護(hù)器件
接口器件
邏輯芯片
邏輯功能
小芯片
電源
我們上述討論的硬件設(shè)計的13條東西都應(yīng)該在設(shè)計時候考慮，目前大公司的各種流程保證了設(shè)計時各部門的聯(lián)動，還是很好的。每個公司都會有自己的硬件電路設(shè)計規(guī)范，這個需要自己好好去看一下，并用在實(shí)踐中。硬件電路設(shè)計主要針對電路設(shè)計，里面涉及的東西比較多，對電路模塊的設(shè)計后面會有單獨(dú)的章節(jié)討論。硬件電路設(shè)計需要足夠的經(jīng)驗(yàn)與理論知識。
04 硬件設(shè)計開發(fā)流程
硬件部門開發(fā)流程指定后，需要硬件部門人員嚴(yán)格按照開發(fā)流程完成開發(fā)工作。硬件部開發(fā)流程主要分為如下幾個步驟： 1） 市場調(diào)研 對即將進(jìn)行的項目，需要進(jìn)行市場調(diào)研。市 2） 立項
市場調(diào)研完成后后，首先需要進(jìn)行立項工作。 3） 硬件總體設(shè)計 項目立項后，需要進(jìn)行硬件總體設(shè)計。 4） 核心器件的實(shí)驗(yàn)及分模塊的詳細(xì)設(shè)計 總體設(shè)計完成后，需要對核心器件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)并且開始進(jìn)行分模塊的設(shè)計方案。 5） 電路、程序及外殼設(shè)計 核心器件的實(shí)驗(yàn)及分模塊的詳細(xì)設(shè)計完成后，進(jìn)行電路、程序及外殼設(shè)計。電路、程序及外殼設(shè)計按照項目設(shè)。 6） 系統(tǒng)聯(lián)調(diào) 每個分塊部分調(diào)試完成后，即可進(jìn)行系統(tǒng)聯(lián)調(diào)。 7） 內(nèi)部審核、項目驗(yàn)收 系統(tǒng)聯(lián)調(diào)完成后，項目即可進(jìn)行內(nèi)部審核、項目驗(yàn)收。
5.1 硬件工程師的職責(zé)
首先看下大公司的研發(fā)分工如下圖所示，可以看到自己所處的部門與位置。
而一個硬件產(chǎn)品的研發(fā)流程，如下圖所示：
公司內(nèi)的所有崗位都同等重要的。雖然各團(tuán)隊的重要性一致的，但研發(fā)團(tuán)隊在產(chǎn)品開發(fā)中的位置應(yīng)該更加核心。研發(fā)人員可以轉(zhuǎn)去做市場、測試、供應(yīng)鏈或者質(zhì)量管理等，但市場等崗位的人卻很難轉(zhuǎn)做研發(fā)。一來研發(fā)門檻高，二來研發(fā)工作接觸面廣。而在整個研發(fā)團(tuán)隊中，硬件工程師做主導(dǎo)作用。一般情況下我們所說的研發(fā)不僅僅局限于軟件硬件，而是整個項目組，這里包括基本上所有部門的產(chǎn)品負(fù)責(zé)人。而硬件工程師在研發(fā)團(tuán)隊中是重要的一員，硬件產(chǎn)品的研發(fā)團(tuán)隊可以如下圖所示：當(dāng)然上圖中所展示的并不完全，比如熱設(shè)計也是非常重要的一員。但需要說明的是，在整個項目研發(fā)團(tuán)隊中，有兩個人和所有人打交道，一個就是項目經(jīng)理，另一個就是硬件工程師。硬件工程師需要和各種研發(fā)人員打交道 、協(xié)調(diào)工作，這也要求硬件工程師具有豐富的知識面和強(qiáng)大的協(xié)調(diào)能力。硬件工程師的本職工作，如下圖所示：
硬件工程師可以大致分為如下四個階段：
初級硬件工程師 在別人的指導(dǎo)下完成階段三、四的部分，這個是應(yīng)屆畢業(yè)生入職三個月基本可以達(dá)到。 普通的硬件工程師 獨(dú)立完成階段三、四的工作，一般工作1到2年即可。 資深的硬件工程師 主導(dǎo)完成階段三、四的工作，參與完成階段二總體設(shè)計的工作。 專家級硬件工程師 主導(dǎo)完成階段一、二的工作。
5.2 時間點(diǎn)把握
作為一個硬件工程師，負(fù)責(zé)整個產(chǎn)品的研發(fā)過程。所以必須對每個時間段進(jìn)行精確把握。項目都會有項目周期，雖然項目經(jīng)理在把控時間，但具體的操作還是硬件工程師來搞。因?yàn)楸救酥皇翘幱陔A段三，對階段二、一沒什么時間概念，對于正常進(jìn)度的項目來說：
- 原理圖和詳細(xì)設(shè)計方案：5周，包括參考設(shè)計以及原理圖評審。
- PCB布板布線：4周，包括配合結(jié)構(gòu)、PCB進(jìn)行電路調(diào)整或者器件重新選型。
- 發(fā)板及等待回板：2周，這兩周是最閑的，發(fā)板同時必須完成BOM上傳，這個不能忘。多看自己的圖！
- 回板檢查：1周，將自己的板子跑起來，能燒錄uboot，網(wǎng)口能ping通。檢查有無焊接問題。聯(lián)系結(jié)構(gòu)進(jìn)行機(jī)器組裝，查看結(jié)構(gòu)有沒有問題。
- 驅(qū)動調(diào)試：5周，配合完成所有底層功能的調(diào)試。
- 媒體版本：2周，這個是驅(qū)動調(diào)試之后第一個整機(jī)跑起來的版本，準(zhǔn)備拿給測試進(jìn)行測試。
- 信號測試：3周，配合信號測試人員完成信號測試。同時給做業(yè)務(wù)研發(fā)人員準(zhǔn)備板子給他們研發(fā)。
- 功能測試：2周，配合功能測試人員完成環(huán)境測試，防護(hù)靜電浪涌測試，以及其他功能測試，EMC測試等。
- 解BUG等待：2周，解決上述出現(xiàn)的所有BUG！
- 改板與發(fā)板：2周。
- 具體時間會隨著產(chǎn)品的復(fù)雜程度而變化，不能一概而論。
5.3 硬件工程師的本質(zhì)工作
5.4 硬件工程師基本素質(zhì)與技術(shù)
這里給出華為硬件工程師手冊中的定位，看起來還是不錯的。
第一、由需求分析至總體方案、詳細(xì)設(shè)計的設(shè)計創(chuàng)造能力; 第二、熟練運(yùn)用設(shè)計工具，設(shè)計原理圖、EPLD、FPGA調(diào)試程序的能力;第三、運(yùn)用仿真設(shè)備、示波器、邏輯分析儀調(diào)測硬件的能力; 第四、掌握常用的標(biāo)準(zhǔn)電路的設(shè)計能力，如ID電路、WDT電路、Π型濾波電路、高速信號傳輸線的匹配電路等: 第五、故障定位、解決問題的能力; 第六、文檔的寫作技能; 第七、接觸供應(yīng)商、保守公司機(jī)密的技能。
06 硬件工程師需要具備什么樣的性格？
溝通能力：要有邏輯，想法要全面點(diǎn)，這樣才能與其他部門人員好好溝通，說不清會導(dǎo)致吵架。
性格溫和：因?yàn)槟銜退胁块T交流，不要拉著臉，也不要命令式的，性格偏激會導(dǎo)致吵架。
謙虛謹(jǐn)：別人的意見即使不采納也要傾聽，然后說出自己的見解與原因，一意孤行會導(dǎo)致吵架。
認(rèn)真仔細(xì)：設(shè)計電路要認(rèn)真仔細(xì)，解BUG要認(rèn)真仔細(xì)，因?yàn)橐坏┏鰡栴}這個責(zé)任只有自己背。
要有耐心：不論是溝通還是解BUG還是檢查電路，一定要有耐心。
不會就問：不會的東西就問，因?yàn)楫a(chǎn)品開發(fā)時間比較短，不可能給你大把時間去研究。
有責(zé)任心：對電路負(fù)責(zé)，對產(chǎn)品負(fù)責(zé)，對BUG負(fù)責(zé)。
分清主次：出了問題要先想怎樣去解決問題，而不是先去追究誰的責(zé)任。
樂善好學(xué)：善于幫助別人，善于學(xué)習(xí)，必須有扎實(shí)的經(jīng)驗(yàn)知識與理論知識。
本文為CSDN博主「wangdapao12138」的原創(chuàng)文章，原文鏈接：https://blog.csdn.net/wangdapao12138/article/details/79121996
其實(shí)總結(jié)出來，上述是作為一個硬件工程師必須的性格，可以說是缺一不可。性格偏激的人不適合做硬件研發(fā)，甚至可以說不適合做所有研發(fā)。所以一般情況下硬件工程師做產(chǎn)品經(jīng)理的人很多，因?yàn)檫@個職位本身要求就很高，良好的性格與經(jīng)驗(yàn)理論知識會讓你一直進(jìn)步的。
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