硬件那些事兒——什么是硬件設(shè)計(jì)?

一般來說硬件設(shè)計(jì)指的是電路設(shè)計(jì)，這樣說是沒問題的，因?yàn)槟闼械墓ぷ鞫际菄@電路設(shè)計(jì)，最終的目標(biāo)也是產(chǎn)出一個(gè)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。

關(guān)于硬件設(shè)計(jì)的描述，網(wǎng)上還有一種比較形象的說法：“硬件設(shè)計(jì)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(shí)間內(nèi)完成符合以下要求的硬件產(chǎn)品（注意：是產(chǎn)品不是開發(fā)板）?！?strong>具體要求如下：

●PRS功能（Function）

●性能（perrformance）

●電源設(shè)計(jì)（power Supply）

●功耗（power Consumption）

●散熱（Thermal/Cooling）

●噪音（Noise）

●信號(hào)完整性（Signal Integrity），

●電磁輻射（EMC/EMI）

●安規(guī)（Safet）

●器件采購(gòu)（Component Sourcing）

●可靠性（Reliability）

●可測(cè)試性（DFT: design for test）

●可生產(chǎn)性（DFM：design for manufacture）

可以看到，一個(gè)成功的硬件設(shè)計(jì)，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(shí)候，覺得板子電路設(shè)計(jì)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(shí)間上，還是階段上，產(chǎn)品的硬件設(shè)計(jì)時(shí)一個(gè)漫長(zhǎng)過程。

而且你在一個(gè)公司做產(chǎn)品硬件設(shè)計(jì)，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(xiǎn)，主要是參考套片方案的參考設(shè)計(jì)完成，芯片廠商也會(huì)提供包括器件封裝，參考設(shè)計(jì)，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(gè)片子動(dòng)不動(dòng)就幾百上千個(gè)PIN，對(duì)于一個(gè)新項(xiàng)目來說，是沒有時(shí)間一頁頁去吃透每個(gè)PIN，每個(gè)輸入輸出的具體功能，電氣參數(shù)的，尤其是對(duì)于高速設(shè)計(jì)，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(jì)就是他們經(jīng)過開發(fā)，驗(yàn)證，測(cè)試的最佳方案了，很多情況就是你必須按照參考設(shè)計(jì)來做，否則硬件可能就有問題，一般來說就是信號(hào)完整性問題或者EMC問題。

那有的人就說了，硬件電路設(shè)計(jì)談不上設(shè)計(jì)，都是copy成熟電路。芯片廠商提供越來越周到的服務(wù)，再加上公司沉淀的技術(shù)積累，硬件設(shè)計(jì)工程師可以完全不動(dòng)腦子進(jìn)行電路設(shè)計(jì)。

這樣一來，硬件工程師的價(jià)值似乎越來越低了，畢竟一個(gè)產(chǎn)品的核心功能或者技術(shù)一般都在IC或者FPGA里面了，硬件工程師一般沒有能力進(jìn)行核心邏輯設(shè)計(jì)IC design。

那如果按照這個(gè)邏輯軟件設(shè)計(jì)也談不上設(shè)計(jì)，都是copy成熟代碼。試問有幾個(gè)軟件開發(fā)人員不移植別人的代碼？再深入點(diǎn)，有幾個(gè)軟件工程師能隨意更改uboot、kernel，不百度C語言語法，不移植業(yè)務(wù)程序，不去問芯片廠商的技術(shù)支持？

即使都是成熟的東西，實(shí)際上工作過程中我并沒有發(fā)現(xiàn)哪個(gè)項(xiàng)目做得很快，同樣一套電路和代碼，成熟產(chǎn)品沒問題，新產(chǎn)品為什么就有問題？最后還是是硬件設(shè)計(jì)去解決。

對(duì)于這上述問題，筆者也曾經(jīng)困惑過，總是感覺硬件設(shè)計(jì)沒有什么好搞的了，不就是抄抄參考設(shè)計(jì)，就跟組裝一臺(tái)電腦一樣組裝一個(gè)單板嘛。當(dāng)然隨著項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)的增多，尤其從事現(xiàn)在硬件系統(tǒng)級(jí)設(shè)計(jì)的角色，感覺原來自己考慮更多是從一名原理圖設(shè)計(jì)工程師的角度考慮問題，看問題總是很片面。

就像開始說的，一個(gè)成功的硬件設(shè)計(jì)，功能Function只是一小部分，至于其他的因素和能力，一個(gè)硬件工程師的能力取決于能考慮因素越多，越深入，就越是一個(gè)優(yōu)秀的硬件工程師。

所以硬件工程師是吃經(jīng)驗(yàn)的，對(duì)公司來說培養(yǎng)一個(gè)硬件工程師成本很高，硬件不會(huì)像軟件一樣代碼錯(cuò)了修改一下幾分鐘就可以搞定，硬件設(shè)計(jì)錯(cuò)了，那有可能全部都要重來，整個(gè)項(xiàng)目周期可能就要延遲3周甚至一個(gè)月以上。

有個(gè)觀點(diǎn)需要說明一下，啥都不懂也可以做出事情，但對(duì)個(gè)人來說會(huì)有發(fā)展天花板。硬件方面就像參考電路一樣，你不知道電路怎么工作的也能把它用起來，軟件方面就像uboot和kernel一樣你看不懂也能用起來，但一旦你懂，那就不一樣了。

就像一談到硬件設(shè)計(jì)，大家都認(rèn)為是電路設(shè)計(jì)，好簡(jiǎn)單，沒什么難度，但實(shí)際上不是的，越到底層越難，責(zé)任越大，部門交流越多。懂得越多，學(xué)得越容易，就能夠走得越遠(yuǎn)。