硬件電路設(shè)計(jì)寶典！

一個(gè)好的硬件工程師實(shí)際上就是一個(gè)項(xiàng)目經(jīng)理，你需要從外界交流獲取對(duì)自己設(shè)計(jì)的需求，然后匯總，分析成具體的硬件實(shí)現(xiàn)。還要跟眾多的芯片和方案供應(yīng)商聯(lián)系，從中挑選出合適的方案，當(dāng)原理圖完成后，你需要組織同事來(lái)進(jìn)行配合評(píng)審和檢查，還要和CAD工程師一起工作來(lái)完成PCB的設(shè)計(jì)。與此同時(shí)，要準(zhǔn)備好BOM清單，開(kāi)始采購(gòu)和準(zhǔn)備物料，聯(lián)系加工廠家完成板的貼裝。
”基本知識(shí)
1）基本設(shè)計(jì)規(guī)范
2）CPU基本知識(shí)、架構(gòu)、性能及選型指導(dǎo)
3） MOTOROLA公司的PowerPC系列基本知識(shí)、性能詳解及選型指導(dǎo)
4） 網(wǎng)絡(luò)處理器的基本知識(shí)、架構(gòu)、性能及選型
） 常用總線的基本知識(shí)、性能詳解
6） 各種存儲(chǔ)器的詳細(xì)性能介紹、設(shè)計(jì)要點(diǎn)及選型
7） Datacom、Telecom領(lǐng)域常用物理層接口芯片基本知識(shí)，性能、設(shè)計(jì)要點(diǎn)及選型
8） 常用器件選型要點(diǎn)與精華
9） FPGA、CPLD、EPLD的詳細(xì)性能介紹、設(shè)計(jì)要點(diǎn)及選型指導(dǎo)
10） VHDL和Verilog HDL
11） 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)
國(guó)內(nèi)大型通信設(shè)備公司硬件研究開(kāi)發(fā)流程還需要熟練掌握并使用業(yè)界最新、最流行的專業(yè)設(shè)計(jì)工具：
1） ViewDraw，PowerPCB，Cam350
2） OrCad， Allegro；AD；PADS
3）各種電路仿真工具
4） 學(xué)習(xí)熟練使用VIEWDRAW、ORCAD、POWERPCB、SPECCTRA、ALLEGRO、CAM350、等工具；
5） FPGA設(shè)計(jì)工具，各個(gè)廠家的。一、硬件總體設(shè)計(jì)啟動(dòng)一個(gè)硬件開(kāi)發(fā)項(xiàng)目，原始的推動(dòng)力會(huì)來(lái)自于很多方面，比如市場(chǎng)的需要，基于整個(gè)系統(tǒng)架構(gòu)的需要，應(yīng)用軟件部門的功能實(shí)現(xiàn)需要，提高系統(tǒng)某方面能力的需要等等，所以作為一個(gè)硬件系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者，要主動(dòng)的去了解各個(gè)方面的需求，并且綜合起來(lái)，提出最合適的硬件解決方案。比如A項(xiàng)目的原始推動(dòng)力來(lái)自于公司內(nèi)部的一個(gè)高層軟件小組，他們?cè)趯?shí)際當(dāng)中發(fā)現(xiàn)原有的處理器板IP轉(zhuǎn)發(fā)能力不能滿足要求，從而對(duì)于系統(tǒng)的配置和使用都會(huì)造成很大的不便，所以他們提出了對(duì)新硬件的需求。根據(jù)這個(gè)目標(biāo)，硬件方案中就針對(duì)性的選用了兩個(gè)高性能網(wǎng)絡(luò)處理器，然后還需要深入的和軟件設(shè)計(jì)者交流，以確定內(nèi)存大小，內(nèi)部結(jié)構(gòu)，對(duì)外接口和調(diào)試接口的數(shù)量及類型等等細(xì)節(jié)，比如軟件人員喜歡將控制信令通路和數(shù)據(jù)通路完全分開(kāi)來(lái)，這樣在確定內(nèi)部數(shù)據(jù)走向的時(shí)候要慎重考慮。項(xiàng)目開(kāi)始之初是需要召開(kāi)很多的討論會(huì)議的，應(yīng)該盡量邀請(qǐng)所有相關(guān)部門來(lái)參與，好處有三個(gè)，第一可以充分了解大家的需要，以免在系統(tǒng)設(shè)計(jì)上遺漏重要的功能，第二是可以讓各個(gè)部門了解這個(gè)項(xiàng)目的情況，提早做好時(shí)間和人員上協(xié)作的準(zhǔn)備，第三是從感情方面講，在設(shè)計(jì)之初各個(gè)部門就參與了進(jìn)來(lái)，這個(gè)項(xiàng)目就變成了大家共同的一個(gè)心血結(jié)晶，會(huì)得到大家的呵護(hù)和良好合作，對(duì)完成工作是很有幫助的。掌握硬件總體設(shè)計(jì)所必須具備的硬件設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與

設(shè)計(jì)思路：1） 產(chǎn)品需求分析2） 開(kāi)發(fā)可行性分析3） 系統(tǒng)方案調(diào)研4） 總體架構(gòu)，CPU選型，總線類型5） 數(shù)據(jù)通信與電信領(lǐng)域主流CPU：M68k系列，PowerPC860，PowerPC8240，8260體系結(jié)構(gòu)，性能及對(duì)比6） 總體硬件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及應(yīng)注意的問(wèn)題7） 通信接口類型選擇8） 任務(wù)分解9） 最小系統(tǒng)設(shè)計(jì)10） PCI總線知識(shí)與規(guī)范11） 如何在總體設(shè)計(jì)階段避免出現(xiàn)致命性錯(cuò)誤12） 如何合理地進(jìn)行任務(wù)分解以達(dá)到事半功倍的效果？13） 項(xiàng)目案例：中、低端路由器等二、硬件原理圖設(shè)計(jì)技術(shù)目的：通過(guò)具體的項(xiàng)目案例，詳細(xì)進(jìn)行原理圖設(shè)計(jì)全部經(jīng)驗(yàn)，設(shè)計(jì)要點(diǎn)與精髓揭密。1） 電信與數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域主流CPU的原理設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與精華2） Intel公司PC主板的原理圖設(shè)計(jì)精髓3） 網(wǎng)絡(luò)處理器的原理設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與精華4） 總線結(jié)構(gòu)原理設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與精華5） 內(nèi)存系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與精華6） 數(shù)據(jù)通信與電信領(lǐng)域通用物理層接口的原理設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與精華7） 電信與數(shù)據(jù)通信設(shè)備常用的WATCHDOG的原理設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與精華8） 電信與數(shù)據(jù)通信設(shè)備系統(tǒng)帶電插拔原理設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與精華9） 晶振與時(shí)鐘系統(tǒng)原理設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與精華10） PCI總線的原理圖設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與精華11） 項(xiàng)目案例：中、低端路由器等原理圖設(shè)計(jì)中要注意的問(wèn)題：原理圖設(shè)計(jì)中要有“拿來(lái)主義”，現(xiàn)在的芯片廠家一般都可以提供參考設(shè)計(jì)的原理圖，所以要盡量的借助這些資源，在充分理解參考設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)上，做一些自己的發(fā)揮。當(dāng)主要的芯片選定以后，最關(guān)鍵的外圍設(shè)計(jì)包括了電源，時(shí)鐘和芯片間的互連。電源是保證硬件系統(tǒng)正常工作的基礎(chǔ)，設(shè)計(jì)中要詳細(xì)的分析：系統(tǒng)能夠提供的電源輸入；單板需要產(chǎn)生的電源輸出；各個(gè)電源需要提供的電流大??；電源電路效率；各個(gè)電源能夠允許的波動(dòng)范圍；整個(gè)電源系統(tǒng)需要的上電順序等等。比如A項(xiàng)目中的網(wǎng)絡(luò)處理器需要1.25V作為核心電壓，要求精度在+5%- -3%之間，電流需要12A左右，根據(jù)這些要求，設(shè)計(jì)中采用5V的電源輸入，利用Linear的開(kāi)關(guān)電源控制器和IR的MOSFET搭建了合適的電源供應(yīng)電路，精度要求決定了輸出電容的ESR選擇，并且為防止電流過(guò)大造成的電壓跌落，加入了遠(yuǎn)端反饋的功能。時(shí)鐘電路的實(shí)現(xiàn)要考慮到目標(biāo)電路的抖動(dòng)等要求，A項(xiàng)目中用到了GE的PHY器件，剛開(kāi)始的時(shí)候使用一個(gè)內(nèi)部帶鎖相環(huán)的零延時(shí)時(shí)鐘分配芯片提供100MHz 時(shí)鐘，結(jié)果GE鏈路上出現(xiàn)了丟包，后來(lái)?yè)Q成簡(jiǎn)單的時(shí)鐘Buffer器件就解決了丟包問(wèn)題，分析起來(lái)就是內(nèi)部的鎖相環(huán)引入了抖動(dòng)。芯片之間的互連要保證數(shù)據(jù)的無(wú)誤傳輸，在這方面，高速的差分信號(hào)線具有速率高，好布線，信號(hào)完整性好等特點(diǎn)，A項(xiàng)目中的多芯片間互連均采用了高速差分信號(hào)線，在調(diào)試和測(cè)試中沒(méi)有出現(xiàn)問(wèn)題。需要熟悉各種電平標(biāo)準(zhǔn)，保證電平匹配。三、硬件PCB圖設(shè)計(jì)目的：通過(guò)具體的項(xiàng)目案例，進(jìn)行PCB設(shè)計(jì)全部經(jīng)驗(yàn)揭密，使你迅速成長(zhǎng)為優(yōu)秀的硬件工程師。1） 高速CPU板PCB設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與精華2） 普通PCB的設(shè)計(jì)要點(diǎn)與精華3） PowerPC、ARM、MIPS、單片機(jī)的PCB設(shè)計(jì)精華4） Intel公司PC主板的PCB設(shè)計(jì)精華5） PC主板、工控機(jī)主板、電信設(shè)備用主板的PCB設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)精華6） 國(guó)內(nèi)著名通信公司PCB設(shè)計(jì)規(guī)范與工作流程7） PCB設(shè)計(jì)中生產(chǎn)、加工工藝的相關(guān)要求8） 高速PCB設(shè)計(jì)中的傳輸線問(wèn)題9） 電信與數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域主流CPU（PowerPC系列）的PCB設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與精華10） 電信與數(shù)據(jù)通信領(lǐng)域通用物理層接口（百兆、千兆以太網(wǎng)，ATM等）的PCB設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與精華11） 網(wǎng)絡(luò)處理器的PCB設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與精華12） PCB步線的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)極其重要性13） PCI步線的PCB設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與精華14） SDRAM、DDR SDRAM（125/133MHz）的PCB設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)與精華15） 項(xiàng)目案例：中端路由器PCB設(shè)計(jì)PCB設(shè)計(jì)中要注意的問(wèn)題：PCB設(shè)計(jì)中要做到目的明確，對(duì)于重要的信號(hào)線要非常嚴(yán)格的要求布線的長(zhǎng)度和處理地環(huán)路，而對(duì)于低速和不重要的信號(hào)線就可以放在稍低的布線優(yōu)先級(jí)上。重要的部分包括：電源的分割；內(nèi)存的時(shí)鐘線，控制線和數(shù)據(jù)線的長(zhǎng)度要求；高速差分線的布線等等。項(xiàng)目中使用內(nèi)存芯片實(shí)現(xiàn)了1G大小的DDR memory，針對(duì)這個(gè)部分的布線是非常關(guān)鍵的，要考慮到控制線和地址線的拓?fù)浞植?，?shù)據(jù)線和時(shí)鐘線的長(zhǎng)度差別控制等方面，在實(shí)現(xiàn)的過(guò)程中，根據(jù)芯片的數(shù)據(jù)手冊(cè)和實(shí)際的工作頻率可以得出具體的布線規(guī)則要求，比如同一組內(nèi)的數(shù)據(jù)線長(zhǎng)度相差不能超過(guò)多少個(gè)mil，每個(gè)通路之間的長(zhǎng)度相差不能超過(guò)多少個(gè)mil等等。當(dāng)這些要求確定后就可以明確要求PCB設(shè)計(jì)人員來(lái)實(shí)現(xiàn)了，如果設(shè)計(jì)中所有的重要布線要求都明確了，可以轉(zhuǎn)換成整體的布線約束，利用CAD中的自動(dòng)布線工具軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)PCB設(shè)計(jì)，這也是在高速PCB設(shè)計(jì)中的一個(gè)發(fā)展趨勢(shì)。四、硬件調(diào)試目的：以具體的項(xiàng)目案例，傳授硬件調(diào)試、測(cè)試經(jīng)驗(yàn)與要點(diǎn)。1） 硬件調(diào)試等同于黑箱調(diào)試，如何快速分析、解決問(wèn)題？2） 大量調(diào)試經(jīng)驗(yàn)的傳授；3） 如何加速硬件調(diào)試過(guò)程；4） 如何迅速解決硬件調(diào)試問(wèn)題；5） DATACOM終端設(shè)備的CE測(cè)試要求。當(dāng)準(zhǔn)備調(diào)試一塊板的時(shí)候，一定要先認(rèn)真的做好目視檢查，檢查在焊接的過(guò)程中是否有可見(jiàn)的短路和管腳搭錫等故障，檢查是否有元器件型號(hào)放置錯(cuò)誤，第一腳放置錯(cuò)誤，漏裝配等問(wèn)題，然后用萬(wàn)用表測(cè)量各個(gè)電源到地的電阻，以檢查是否有短路，這個(gè)好習(xí)慣可以避免貿(mào)然上電后損壞單板。調(diào)試的過(guò)程中要有平和的心態(tài)，遇見(jiàn)問(wèn)題是非常正常的，要做的就是多做比較和分析，逐步的排除可能的原因，要堅(jiān)信“凡事都是有辦法解決的”和“問(wèn)題出現(xiàn)一定有它的原因”，這樣最后一定能調(diào)試成功。五、軟硬件聯(lián)合調(diào)試1） 如何判別是軟件的錯(cuò)？2） 如何與軟件進(jìn)行聯(lián)合調(diào)試？3） 大量的聯(lián)合調(diào)試經(jīng)驗(yàn)的傳授?？偨Y(jié)：現(xiàn)在從技術(shù)的角度來(lái)說(shuō)，每個(gè)設(shè)計(jì)最終都可以做出來(lái)，但是一個(gè)項(xiàng)目的成功與否，不僅僅取決于技術(shù)上的實(shí)現(xiàn)，還與完成的時(shí)間，產(chǎn)品的質(zhì)量，團(tuán)隊(duì)的配合密切相關(guān)，所以良好的團(tuán)隊(duì)協(xié)作，透明坦誠(chéng)的項(xiàng)目溝通，精細(xì)周密的研發(fā)安排，充裕的物料和人員安排，這樣才能保證一個(gè)項(xiàng)目的成功。一個(gè)好的硬件工程師實(shí)際上就是一個(gè)項(xiàng)目經(jīng)理，他/她需要從外界交流獲取對(duì)自己設(shè)計(jì)的需求，然后匯總，分析成具體的硬件實(shí)現(xiàn)。還要跟眾多的芯片和方案供應(yīng)商聯(lián)系，從中挑選出合適的方案，當(dāng)原理圖完成后，他/她要組織同事來(lái)進(jìn)行配合評(píng)審和檢查，還要和CAD工程師一起工作來(lái)完成PCB的設(shè)計(jì)。與此同時(shí)，還要準(zhǔn)備好BOM清單，開(kāi)始采購(gòu)和準(zhǔn)備物料，聯(lián)系加工廠家完成板的貼裝。在調(diào)試的過(guò)程中他/她要組織好軟件工程師來(lái)一起攻關(guān)調(diào)試，配合測(cè)試工程師一起解決測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題，等到產(chǎn)品推出到現(xiàn)場(chǎng)，如果出現(xiàn)問(wèn)題，還需要做到及時(shí)的支持。所以做一個(gè)硬件設(shè)計(jì)人員要鍛煉出良好的溝通能力，面對(duì)壓力的調(diào)節(jié)能力，同一時(shí)間處理多個(gè)事務(wù)的協(xié)調(diào)和決斷能力和良好平和的心態(tài)等等。能力要求：還有細(xì)心和認(rèn)真，因?yàn)橛布O(shè)計(jì)上的一個(gè)小疏忽往往就會(huì)造成非常大的經(jīng)濟(jì)損失，比如以前碰到一塊板在PCB設(shè)計(jì)完備出制造文件的時(shí)候誤操作造成了電源層和地層連在了一起，PCB板制造完畢后又沒(méi)有檢查直接上生產(chǎn)線貼裝，到測(cè)試的時(shí)候才發(fā)現(xiàn)短路問(wèn)題，但是元器件已經(jīng)都焊接到板上了，結(jié)果造成了幾十萬(wàn)的損失。所以細(xì)心和認(rèn)真的檢查，負(fù)責(zé)任的測(cè)試，不懈的學(xué)習(xí)和積累，才能使得一個(gè)硬件設(shè)計(jì)人員持續(xù)不斷的進(jìn)步，而后術(shù)業(yè)有所小成。工程開(kāi)發(fā)一個(gè)重要特點(diǎn)就是“踩在前人的足跡上”，就是通過(guò)過(guò)去幾十上百年的工程實(shí)踐，對(duì)于各種情況有了很多經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)和經(jīng)驗(yàn)方法，比如對(duì)于PCB layout來(lái)說(shuō)，基本上每個(gè)公司都有自己的design guidelines/check list，這就是公司在過(guò)去很多項(xiàng)目中總結(jié)出來(lái)的，每一條可以說(shuō)都付出了“血”的代價(jià)，這是對(duì)于板級(jí)設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)了；對(duì)于核心芯片和器件，就更是如此了，芯片 或器件公司幾十?dāng)?shù)百人歷時(shí)數(shù)年搞出來(lái)的一款芯片和器件，又豈是你通過(guò)幾百頁(yè)datasheet可以徹底理解的。 大多數(shù)情況下，知道主要接口，參數(shù)，功能和性能就足夠了，尤其是芯片/器件公司提供的design guidelines或者application notes，里面一般都是芯片/器件工程師的肺腑之言，經(jīng)驗(yàn)之談，一般來(lái)說(shuō)沒(méi)有個(gè)十年二十年工作經(jīng)驗(yàn)的工程師是寫不了這些東西的。 看起來(lái)雖然很簡(jiǎn)單，看起來(lái)像是廢話，但是細(xì)細(xì)分析，結(jié)合電路定理和電磁定律，略微分析，就會(huì)發(fā)現(xiàn)簡(jiǎn)直字字珠璣。剛畢業(yè)的好學(xué)生（一般來(lái)說(shuō)學(xué)習(xí)好，喜歡 啃難題，學(xué)習(xí)能力強(qiáng)，求知欲強(qiáng)）初干硬件設(shè)計(jì)，就會(huì)發(fā)現(xiàn)涉及的知識(shí)點(diǎn)和技術(shù)要點(diǎn)太多了，如果這個(gè)知識(shí)點(diǎn)想要理解透徹，那個(gè)知識(shí)點(diǎn)也要理解透徹，會(huì)發(fā)現(xiàn)一天 24小時(shí)根本不夠用，但是對(duì)不起，公司請(qǐng)你過(guò)來(lái)不是讓你學(xué)習(xí)的，是要干硬件設(shè)計(jì)的，過(guò)一個(gè)月就要見(jiàn)原理圖了，你還在這捧著OrCAD手冊(cè)一個(gè)命令一個(gè)命令 學(xué)習(xí)OrCAD使用技巧，研究為啥要有串行電阻呢，研究這個(gè)電容是取0.1uF還是0.01uF.。有求知欲是好事，但是那是在工作之余，項(xiàng)目之余，虛心向前輩學(xué)習(xí)，盡量利用各種design guidelines，盡快完成設(shè)計(jì)工作，記錄自己的知識(shí)缺點(diǎn)，在業(yè)余時(shí)間努力學(xué)習(xí)，理解透徹，通過(guò)設(shè)計(jì)驗(yàn)證/測(cè)試，加深對(duì)于知識(shí)點(diǎn)的了解，這才是正確的工作方法。 我在剛畢業(yè)的時(shí)候欣喜的發(fā)現(xiàn)傳輸線理論太重要了，遂花了一個(gè)月把傳輸線理論努力了一把，并推導(dǎo)了大量公式進(jìn)行驗(yàn)證，其實(shí)總結(jié)起來(lái)就是幾句話，阻抗匹 配，如果接收端阻抗大于發(fā)送端，信號(hào)會(huì)怎么樣；如果小于，信號(hào)會(huì)怎么樣；如果開(kāi)路，會(huì)怎么樣；如果短路，會(huì)怎么樣，這幾條基本每本信號(hào)完整性的書上都會(huì)介 紹，也不會(huì)有很復(fù)雜的數(shù)學(xué)公式推導(dǎo)，知道就行了，然后就是如何平衡發(fā)射端的阻抗，串行電阻，PCB阻抗，匹配阻抗等等，都是簡(jiǎn)單的數(shù)學(xué)公式。關(guān)于硬件設(shè)計(jì)的各種技術(shù)/標(biāo)準(zhǔn)/芯片/器件都要知道，需要的時(shí)候，能夠信手拈來(lái)，功能性能，參數(shù)特性，優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)。還有一些能力是必須要具備的：1. 快速學(xué)習(xí)的能力一方面，通信技術(shù)、標(biāo)準(zhǔn)、芯片更新的太快了，快到你根本來(lái)不及系統(tǒng)的了解它，只能通過(guò)特定的項(xiàng)目，需求進(jìn)行了解；另一方面對(duì)于公司來(lái)說(shuō)，需要做的硬件 產(chǎn)品也是變化很快，客戶需要T1、 E1、 PDH、 SDH、Ethernet、 VoIP、 Switch、 Router， 沒(méi)有人是什么都懂的，都需要能夠結(jié)合客戶的需求，選擇的芯片方案進(jìn)行詳細(xì)了解，尤其對(duì)于接口協(xié)議和電氣特性。2. 通信協(xié)議和標(biāo)準(zhǔn)的理解通信設(shè)備，顧名思義，就是用來(lái)實(shí)現(xiàn)多種通信協(xié)議（比如T1， E1， V.35，PDH， SDH/SONET， ATM， USB， VoIP， WiFi， Ethernet， TCP/IP，RS232等等常用協(xié)議）實(shí)現(xiàn)通信的設(shè)備，各種電路，PCB板，電源都是為了通信協(xié)議服務(wù)的。通信協(xié)議一般都是由芯片實(shí)現(xiàn)，要么是成熟的 ASIC，要么是自己開(kāi)發(fā)的FPGA/CPLD，芯片工程師或者FPGA工程師比硬件工程師跟靠近通信協(xié)議，他們需要對(duì)于通信協(xié)議理解很透徹，實(shí)現(xiàn)各種邏 輯上的狀態(tài)機(jī)以及滿足協(xié)議規(guī)定的電氣參數(shù)標(biāo)準(zhǔn)。按照OSI的七層模型，硬件工程師尤其需要專注于一層物理層和二層數(shù)據(jù)鏈路層的協(xié)議標(biāo)準(zhǔn)，以 Ethernet距離，物理層是由PHY/transceiver芯片完成，數(shù)據(jù)鏈路層是由MAC/switch 芯片完成，對(duì)于從事Ethernet相關(guān)開(kāi)發(fā)的硬件工程師來(lái)說(shuō)，需要對(duì)于PHY和Switch芯片理解透徹，從編碼方式，電氣參數(shù)，眼圖標(biāo)準(zhǔn)，模板，信號(hào) 頻率到幀格式，轉(zhuǎn)發(fā)處理邏輯，VLAN等等。對(duì)于傳統(tǒng)PDH/SDH/SONET設(shè)備就更是如此，PDH/SDH/SONET是更硬件的設(shè)備，就是說(shuō)主要協(xié)議都是通過(guò)ASIC實(shí)現(xiàn)的，軟件的功能 主要是管理，配置，監(jiān)視，告警，性能，對(duì)于硬件工程師來(lái)說(shuō)，必須要熟悉使用的相關(guān)協(xié)議和接口標(biāo)準(zhǔn)，尤其對(duì)于電氣規(guī)范，眼圖模板，這樣在設(shè)計(jì)驗(yàn)證的時(shí)候才能胸有成竹。3. 寫文檔的能力誠(chéng)如軟件設(shè)計(jì)一樣，好的軟件設(shè)計(jì)需要好的設(shè)計(jì)文檔，明確需求，實(shí)現(xiàn)什么功能，達(dá)到什么驗(yàn)收標(biāo)準(zhǔn)，隨著芯片集成度的增加，接口速率的提高，單板復(fù)雜度的提高，硬件設(shè)計(jì)也越來(lái)越復(fù)雜以及對(duì)應(yīng)熱穩(wěn)定性、可靠性、電磁兼容、環(huán)境保護(hù)的要求，已經(jīng)不是通過(guò)小米加步木。倉(cāng)的游擊戰(zhàn)可以解決了，每一個(gè)硬件項(xiàng)目都是一 場(chǎng)戰(zhàn)爭(zhēng)，都需要好好的規(guī)劃，好好的分析，這就需要好好做文檔。對(duì)于硬件工程師來(lái)說(shuō)，最重要的文檔有兩個(gè)：一個(gè)是硬件設(shè)計(jì)規(guī)范（HDS ： hardware design specification）和硬件測(cè)試報(bào)告（一般叫EVT：Engineering Validation& Test report或者DVT： Design Validation & Test report），對(duì)于HDS的要求是內(nèi)容詳實(shí)，明確，主芯片的選擇/硬件初始化，CPU的選擇和初始化，接口芯片的選擇/初始化/管理，各芯片之間連接關(guān)系框圖（Block Diagram），DRAM類型/大小/速度，F(xiàn)LASH類型/大小/速度，片選，中斷，GPIO的定義，復(fù)位邏輯和拓?fù)鋱D，時(shí)鐘/晶振選擇/拓 撲，RTC的使用，內(nèi)存映射（Memory map）關(guān)系， I2C器件選擇/拓?fù)?，接口器?線序定義，LED的大小/顏色/驅(qū)動(dòng)，散熱片，風(fēng)扇，JTAG，電源拓?fù)?時(shí)序/電路等等。對(duì)于DVT來(lái)說(shuō)，要求很簡(jiǎn)單也很復(fù)雜：板卡上有什么接口，芯片，主要器件，電路，就要測(cè)試什么，尤其在板卡正常工作的情況下的電源/電壓/紋波/時(shí) 序，業(yè)務(wù)接口的眼圖/模板，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的信號(hào)完整性和時(shí)序（如MII， RGMII， XAUI， PCIe，PCM bus， Telecom Bus， SERDES， UART等等），CPU子系統(tǒng)（如時(shí)鐘，復(fù)位，SDRAM/DDR，F(xiàn)LASH接口）。好的硬件工程師無(wú)論是做的文檔還是報(bào)道都是令人一目了然，這個(gè)硬件系統(tǒng)需要用什么方案和電路，最后驗(yàn)證測(cè)試的結(jié)果如何。內(nèi)容詳實(shí)，不遺漏各種接口/電路；簡(jiǎn)單名了，不說(shuō)廢話；圖文并茂，需要的時(shí)候一個(gè)時(shí)序圖，一個(gè)示波器抓圖就很能說(shuō)明問(wèn)題了。4. 儀表/軟件的使用能力儀表包括電烙鐵，萬(wàn)用表，示波器，邏輯分析儀，誤碼儀，傳輸分析儀，以太網(wǎng)測(cè)試儀Smartbits/IXIA，熱量計(jì)，衰減器，光功率計(jì)，射頻信號(hào) 強(qiáng)度計(jì)等等；軟件包括Office（Outlook，Word， Excel， PowerPoint， Project， Visio），PDF，常用原理圖軟件Pads或者OrCAD，常用PCB軟件Pads或者Allegro，Allegro Viewer，電路仿真軟件PSPICE，信號(hào)仿真軟件HyperLynx等等。無(wú)論儀表還是軟件，在政治經(jīng)濟(jì)學(xué)里說(shuō)都是生產(chǎn)工具，都是促進(jìn)生產(chǎn)力提高的，作為硬件工程師來(lái)說(shuō)，這些儀表和軟件就是手中的木。硬件工程師很大一 部分能力的體現(xiàn)都在與儀表和軟件的使用上，尤其對(duì)于原理圖軟件和示波器的使用，更是十分重要，原理圖軟件的使用是硬件設(shè)計(jì)的具體實(shí)現(xiàn)，通過(guò)一個(gè)個(gè)器件的擺 放，一個(gè)個(gè)NET的連接，構(gòu)成了十分復(fù)雜的硬件邏輯軟件，是整個(gè)硬件設(shè)計(jì)的核心工作，任何一個(gè)原理圖上的失誤和錯(cuò)誤造成的損失都是巨大的，真是“如履薄 冰，戰(zhàn)戰(zhàn)兢兢”。另外，原理圖軟件的使用還體現(xiàn)在原理圖的美觀上，好的設(shè)計(jì)，簡(jiǎn)單明了，注釋明確，無(wú)論是誰(shuí)，順著思路就能很快搞清楚設(shè)計(jì)意圖，需要特別注意之處，不好 的設(shè)計(jì)，東一個(gè)器件，西一個(gè)器件，沒(méi)有邏輯，命名怪異，難以理解，日后維護(hù)起來(lái)相當(dāng)麻煩；示波器在所有測(cè)試儀表之中，對(duì)于硬件工程師是最重要的，無(wú)論原理 圖還是PCB都是設(shè)計(jì)工作，但是任何設(shè)計(jì)都需要仔細(xì)的驗(yàn)證測(cè)試，尤其在信號(hào)方面，都需要大量的示波器工作，不會(huì)正確的使用示波器根本談不上正確的驗(yàn)證，接 地有沒(méi)有接好，測(cè)試點(diǎn)的選擇，觸發(fā)的選擇，延時(shí)的選擇，幅度、時(shí)間的選擇，都決定著測(cè)試的結(jié)果。如果錯(cuò)誤的使用示波器必然帶來(lái)錯(cuò)誤的測(cè)試結(jié)果，這種情況 下，有可能本來(lái)是錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)被誤認(rèn)為是正確的，帶來(lái)巨大的隱患；本來(lái)是正確的設(shè)計(jì)被誤認(rèn)為是錯(cuò)誤的，帶來(lái)大量的時(shí)間精力浪費(fèi)。5. 電路設(shè)計(jì)的能力隨著芯片集成度的提高，硬件設(shè)計(jì)似乎變簡(jiǎn)單了。首先是邏輯連接，其次考慮信號(hào)完整性需要的串行電阻選擇和并行電容選擇，電源濾波，退耦。不過(guò)對(duì)于好的 硬件工程師來(lái)說(shuō)，簡(jiǎn)單的邏輯連接（這個(gè)芯片的同樣總線的輸出接另一個(gè)芯片的輸入，等等），只是硬件設(shè)計(jì)的最基本技能，電路是芯片功能，通信協(xié)議和各種軟件 的載體，沒(méi)有對(duì)電路的深入理解，根本談不上對(duì)硬件設(shè)計(jì)的深入理解，尤其對(duì)于芯片后面列的電氣性能參數(shù)或者離散器件各種參數(shù)的理解，胡亂亂接，可能在 3.3V的總線上可以工作，但是現(xiàn)在工作電壓已經(jīng)降到1V了。什么概念？信號(hào)線上的噪聲都已經(jīng)大到可以使采樣出現(xiàn)誤判了，隨著信號(hào)速率的提高和工作電壓的降低，數(shù)字信號(hào)已經(jīng)越來(lái)越模擬化了，這就需要對(duì)于PCB的阻抗，容抗，感抗，離散器件（電阻，電容，電感，二極管，三極管，MOSFET，變壓器 等），ASIC的接口電氣參數(shù)深入了解。這都需要對(duì)電路原理，模擬電路甚至電磁場(chǎng)理論深入學(xué)習(xí)，電路可以說(shuō)是電磁場(chǎng)理論的子集，沒(méi)有電磁場(chǎng)理論的理解，根本談不上對(duì)于電容，電感，串?dāng)_，電磁輻射的理解。尤其對(duì)于電源電路設(shè)計(jì)上，現(xiàn)在芯片電壓多樣化，電壓越來(lái)越低，電流越來(lái)越大，運(yùn)營(yíng)商對(duì)于通信設(shè)備功耗的嚴(yán)格要求，散熱要求，對(duì)于電源設(shè)計(jì)的挑戰(zhàn)越來(lái)越 大?？梢哉f(shuō)，對(duì)于一個(gè)硬件設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，40%的工作都是在于電源電路的原理圖/PCB設(shè)計(jì)和后期測(cè)試驗(yàn)證，電源電路設(shè)計(jì)是硬件工程師電路能力的集中體現(xiàn)，各 種被動(dòng)器件、半導(dǎo)體器件、保護(hù)器件、DC/DC轉(zhuǎn)換典型拓?fù)洌加泻芏鄥?shù)，公式需要考慮到，計(jì)算到。6.溝通和全局控制的能力硬件工程師在一個(gè)硬件項(xiàng)目中，一般處于Team leader的作用，要對(duì)這個(gè)硬件項(xiàng)目全權(quán)負(fù)責(zé)，需要協(xié)調(diào)好PCB工程師，結(jié)構(gòu)工程師，信號(hào)完整性工程師，電磁兼容工程師等各種資源，并與產(chǎn)品經(jīng)理，項(xiàng)目經(jīng)理，軟件工程師，生產(chǎn)工程師，采購(gòu)工程師緊密配合，確保各個(gè)環(huán)節(jié)按部就班，需要對(duì)整個(gè)項(xiàng)目計(jì)劃了然于胸，各個(gè)子任務(wù)的發(fā)布時(shí)間，對(duì)于可能出現(xiàn)的技術(shù)難題 和風(fēng)險(xiǎn)的估計(jì)，控制。