硬件工程师培训设计方案

电路知识，模拟电子线路知识： 作为一个合格的硬件工程师，模拟电路知识是基础，从了解最基本的电阻，电容，电感，二极管，三极管等原件开始，我们需要熟悉一些基本的模拟电路的设计方法。比如简单的放大电路，加减法电路，三极管做开关管的电路等。尤其电路分压，功率计算这些基础是天天都在用的。电路知识，数字电子线路知识：作为一个合格的硬件工程师，数字电子线路知识也是我们需要掌握的一个基础，数电学习或者理解起来比模电要相对容易些，要了解一些常用的门电路，触发器，时序关系等。单片机，微处理器的应用：作为一个合格的硬件工程师，我们在以后的设计电路中往往要设计单片机和一些微处理器的的电子产品。这就要我们有单片机的基础，了解内部工作原理，和一些功能以及使用方法，外围电路等。常用的基础是51单片机，或者arm系列一些处理器。EDA软件的使用：作为一个合格的硬件工程师，我们要学会使用一些常用的EDA软件，如protel,AD，powerPCB等等。因为设计的电路的原理图和PCB要用EDA软件画出来，然后打板制版。熟悉常用的测试工具：作为一个合格的硬件工程师，常用的测试工具我们要学会使用，最常用的万用表，开关电源，示波器。复杂些的有网络分析仪，频谱分析仪，信号发生器等。常用的测试软件的使用：比如串口调试助手，或者网络调试工具，一些分析电路的软件等等，这些都是我们常用的工具。嵌入式软件的编写：做单片机项目的时候，硬件设计好后需要编写测试软件，有能力的硬件工程师一般也是可以去写嵌入式测试软件的。这样通过软件测试一下我们硬件的基本功能。

如何培养一个硬件设计工程师。我觉得这是个长期的工作，不是那么容易完成的。通常很多单位都会这样，即招到一个硬件设计工程师，在毫无基础的情况下，直接让他设计一个FPGA或者DSP板子。然后所谓培训，只是软件熟悉熟悉，比如mentor的工具，DXP或者allegro。但是只是会做原理图和会画版图，远远达不到一个硬件工程师的要求。而且这种方式有些饮鸩止渴的感觉。以后这个人肯定水平无法上去。因为硬件，也是要用心去学的，硬件不是画出来的，是用脑子想出来的。比如做FPGA的原理图，一个FPGA那么复杂，手册N多，怎么可能一个月时间做出原理图呢，除非是天才或者每天加班24小时。更有甚者直接要求一个月做出一个系统板，即包括FPGA、DSP等。于是惶恐中设计出一个板子，然后交付PCB设计小组，PCB设计小组拿到的是网表而非原理图本身，他们大多数是不理解原理图的，也没时间理解，因为一看列表，那么多任务排着呢。于是十多天画个系统板，然后开始投板，装焊，调试。最后我敢保证，大多数板子是调试不出结果来的。于是就去外协，认为自己单位做不了。我个人觉得，是因为培养硬件工程师的方法不对。一个硬件工程师，我觉得应该具备能够设计以FPGA、DSP、ARM、单片机为核心的数字系统控制或者信号处理板，以及具备板子的仿真、分析、调试能力。具备射频以及高频设计能力，这才能真正称为硬件工程师。不但会上述软件，而且精通ADS、Hspice、Q3D、hyperlink、cadence等软件仿真能力。具备能够写出基于硬件调试的verilog、VHDL、C、汇编语言的能力。这些能力需要起码一年时间来训练。可以让他先做一个单片机最小系统板，期间要多多看手册，多多看论坛或者去网上搜单片机的知识，我相信大学毕业真正掌握单片机的人不多吧。做原理图和板子过程中，学会仿真软件，同时对有些关键信号做一些简单的仿真分析。在投板之后，开始学习如何写出规范的基于硬件调试的C以及汇编语言。等板子回来之后，尽量调通，如果调不通，就去找老师傅帮忙，相信一个单片机最小系统应该很容易调通。而且不要小看这最小系统，调试期间能够学会很多东西。补充一下，在设计原理图，版图以及调试方案的时候，最好让组内的老师傅帮忙做一些评审，否则是学不到太多东西的。也不知道自己犯了什么低级错误。当一个单片机通过，就可以尝试FPGA或者DSP或者ARM了。这个就看具体需要，如果你是做手机系统板，就偏重于ARM，如果是做信号处理或者密集计算，就偏重于FPGA或者DSP。还是走刚才的路子，只是路要长很多，因为这些手册、开发环境、以及板子的难度要大太多。就连FPGA的版图库建模等，也没那么简单，这里可以参考这些芯片推荐的开发板设计，很多高级芯片都会配套有PCB设计规范，一定要耐心好好看看。白天设计，晚上学习，不要急于投板，投板快的，不见得是高手，最后调试最成功的，才是牛人。最后调试成功又能学到最多的，才是收获最大的。这些做过之后，就可以尝试开始做射频板，比如可以做一个最简单的的射频收发系统，如果对射频不熟悉，可以先用单片电路设计，然后逐渐扩展到用功放、LNA、频综等进行设计。在设计中，仿真就相对重要多了，重点用ADS结合HFSS软件进行仿真，同时学会做版图仿真，因为仿真是保证高频电路前期设计的最重要方法。在设计完成后，高频电路调试，就不像低频电路那么简单了，要预留出足够的SMA头以便采用VNA或者频谱分析仪进行测试，因为射频电路板的很多问题都是无法预知的，高频的电磁兼容等问题很严重。这时候就靠时间和经验了。然后逐渐扩展，当学会了数字板设计之后，就可以尝试着提出一些可靠性较高的数字系统解决方案，这时候基本就具备项目经理的素质了。学会射频板，不妨可以扩展的学习设计微带微波滤波器或者腔体滤波器，一些常用天线，这些当然不是主业的，但是起码要做到了解。要不别人说天线增益和方向性系数，自己不知道啥意思。说滤波器的Q值对滤波器的影响，自己不知道啥意思，这就不太好了。鄙人做过一段时间硬件，认识浅薄，还望大家多多指点。

最大的区别就是硬件工程师是可以接触到实物而嵌入式工程师主要都是负责软件方面的。

扩展内容：

硬件工程师

硬件工程师Hardware Engineer职位 要求熟悉计算机市场行情；制定计算机组装计划；能够选购组装需要的硬件设备，并能合理配置、安装计算机和外围设备；安装和配置计算机软件系统；保养硬件和外围设备；清晰描述出现的计算机软硬件故障。

从业要求

1. 熟悉电路设计、PCB布板、电路调试，能熟练使用PROTEL等电路设计软件；

2. 熟练应用常用电子元器件，熟练检索各种元器件材料；

3. 掌握常用的硬件设计工具，调试仪器仪表的使用方法；

4. 熟悉嵌入式系统的硬件及软件开发；

5.工作态度积极，责任心强，良好的沟通与团队配合；

6.独立设计过完整的电子产品，能读懂英文产品规格书；

必备知识

基本知识

目的：基于实际经验与实际项目详细理解并掌握成为合格的硬件工程师的最基本知识。

1） ；基本设计规范

2） ；CPU基本知识、架构、性能及选型指导

3） ；MOTOROLA公司的PowerPC系列基本知识、性能详解及选型指导

4） ；网络处理器(INTEL、MOTOROLA、IBM)的基本知识、架构、性能及选型

5） ；常用总线的基本知识、性能详解

6） ；各种存储器的详细性能介绍、设计要点及选型

7） ；Datacom、Telecom领域常用物理层接口芯片基本知识，性能、设计要点及选型

8） ；常用器件选型要点与精华

9） ；FPGA、CPLD、EPLD的详细性能介绍、设计要点及选型指导

10） ；VHDL和Verilog ；HDL介绍

11） ；网络基础

12） ；国内大型通信设备公司硬件研究开发流程；

最流行的EDA工具指导

熟练掌握并使用业界最新、最流行的专业设计工具

1） ；Innoveda公司的ViewDraw，PowerPCB，Cam350

2） ；CADENCE公司的OrCad， ；Allegro，Spectra

3） ；Altera公司的MAX+PLUS ；II

4） ；学习熟练使用VIEWDRAW、ORCAD、POWERPCB、SPECCTRA、ALLEGRO、CAM350、MAX+PLUS ；II、ISE、FOUNDATION等工具；

5） ；XILINX公司的FOUNDATION、ISE

一． 硬件总体设计

掌握硬件总体设计所必须具备的硬件设计经验与设计思路

1） ；产品需求分析

2） ；开发可行性分析

3） ；系统方案调研

4） ；总体架构，CPU选型，总线类型

5） ；数据通信与电信领域主流CPU：M68k系列，PowerPC860，PowerPC8240，8260体系结构，性能及对比；

6） ；总体硬件结构设计及应注意的问题；

7） ；通信接口类型选择

8） ；任务分解

9） ；最小系统设计；

10） ；PCI总线知识与规范；

11） ；如何在总体设计阶段避免出现致命性错误；

12） ；如何合理地进行任务分解以达到事半功倍的效果?

13） ；项目案例：中、低端路由器等

二． 硬件原理图设计技术

目的：通过具体的项目案例，详细进行原理图设计全部经验，设计要点与精髓揭密。

1） ；电信与数据通信领域主流CPU（M68k，PowerPC860，8240，8260等）的原理设计经验与精华；

2） ；Intel公司PC主板的原理图设计精髓

3） ；网络处理器的原理设计经验与精华；

4） ；总线结构原理设计经验与精华；

5） ；内存系统原理设计经验与精华；

6） ；数据通信与电信领域通用物理层接口的原理设计经验与精华； ；

7） ；电信与数据通信设备常用的WATCHDOG的原理设计经验与精华；

8） ；电信与数据通信设备系统带电插拔原理设计经验与精华；

9） ；晶振与时钟系统原理设计经验与精华；

10） ；PCI总线的原理图设计经验与精华；

11） ；项目案例：中、低端路由器等

三．硬件PCB图设计

目的：通过具体的项目案例，进行PCB设计全部经验揭密，使你迅速成长为优秀的硬件工程师

1） ；高速CPU板PCB设计经验与精华；

2） ；普通PCB的设计要点与精华

3） ；MOTOROLA公司的PowerPC系列的PCB设计精华

4） ；Intel公司PC主板的PCB设计精华

5） ；PC主板、工控机主板、电信设备用主板的PCB设计经验精华；

6） ；国内著名通信公司PCB设计规范与工作流程；

7） ；PCB设计中生产、加工工艺的相关要求；

8） ；高速PCB设计中的传输线问题；

9） ；电信与数据通信领域主流CPU（PowerPC系列）的PCB设计经验与精华；

10） ；电信与数据通信领域通用物理层接口(百兆、千兆以太网，ATM等)的PCB设计经验与精华；

11） ；网络处理器的PCB设计经验与精华；

12） ；PCB步线的拓扑结构极其重要性；

13） ；PCI步线的PCB设计经验与精华；

14） ；SDRAM、DDR ；SDRAM（125/133MHz）的PCB设计经验与精华；

15） ；项目案例：中端路由器PCB设计

四．硬件调试

目的：以具体的项目案例，传授硬件调试、测试经验与要点

1） ；硬件调试等同于黑箱调试，如何快速分析、解决问题？

2） ；大量调试经验的传授；

3） ；如何加速硬件调试过程

4） ；如何迅速解决硬件调试问题

五．软硬件联合调试

1） ；如何判别是软件的错？

2） ；如何与软件进行联合调试？

3） ；大量的联合调试经验的传授；

参考资料：百度百科-硬件工程师