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          想成為一個(gè)優(yōu)秀的硬件工程師,你需要具備這些能力!

          作者: 時(shí)間:2017-07-11 來源:網(wǎng)絡(luò) 收藏

            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,你需要組織同事來進(jìn)行配合評(píng)審和檢查,還要和CAD工程師一起工作來完成的設(shè)計(jì)。與此同時(shí),要準(zhǔn)備好BOM清單,開始采購(gòu)和準(zhǔn)備物料,聯(lián)系加工廠家完成板的貼裝?!?/p>本文引用地址:http://www.ex-cimer.com/article/201707/361577.htm

            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

            5) 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)

            12) 國(guó)內(nèi)大型通信設(shè)備公司硬件研究開發(fā)流程

            2、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,Power,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、POWER、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)硬件開發(fā)項(xiàng)目,原始的推動(dòng)力會(huì)來自于很多方面,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,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)通路完全分開來,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)目開始之初是需要召開很多的討論會(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,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)中要注意的問題:

            原理圖設(shè)計(jì)中要有“拿來主義”,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小;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?yè)Q成簡(jiǎn)單的時(shí)鐘Buffer器件就解決了丟包問題,分析起來就是內(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)試中沒有出現(xiàn)問題。

            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)度相差不能超過多少個(gè)mil,每個(gè)通路之間的長(zhǎng)度相差不能超過多少個(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)試過程;

            4) 如何迅速解決硬件調(diào)試問題;

            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,檢查在焊接的過程中是否有可見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)試的過程中要有平和的心態(tài),遇見問題是非常正常的,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。

            總結(jié):

            現(xiàn)在從技術(shù)的角度來說,每個(gè)設(shè)計(jì)最終都可以做出來,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/她要組織同事來進(jìn)行配合評(píng)審和檢查,還要和CAD工程師一起工作來完成PCB的設(shè)計(jì)。與此同時(shí),還要準(zhǔn)備好BOM清單,開始采購(gòu)和準(zhǔn)備物料,聯(lián)系加工廠家完成板的貼裝。在調(diào)試的過程中他/她要組織好軟件工程師來一起攻關(guān)調(diào)試,配合測(cè)試工程師一起解決測(cè)試中發(fā)現(xiàn)的問題,等到產(chǎn)品推出到現(xiàn)場(chǎng),如果出現(xiàn)問題,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。

            工程開發(fā)一個(gè)重要特點(diǎn)就是“踩在前人的足跡”,就是通過過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來說,基本上每個(gè)公司都有自己的design guidelines/check list,這就是公司在過去很多項(xiàng)目中總結(jié)出來的,每一條可以說都付出了“血”的代價(jià),這是對(duì)于板級(jí)設(shè)計(jì)來說了;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)年搞出來的一款芯片和器件,又豈是你通過幾百頁(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,一般來說沒有個(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。 看起來雖然很簡(jiǎn)單,看起來像是廢話,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(一般來說學(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)你過來不是讓你學(xué)習(xí)的,是要干硬件設(shè)計(jì)的,過一個(gè)月就要見原理圖了,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,功能性能,參數(shù)特性,優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)。

            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,快到你根本來不及系統(tǒng)的了解它,只能通過特定的項(xiàng)目,需求進(jìn)行了解;另一方面對(duì)于公司來說,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 ,要么是自己開發(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)開發(fā)的硬件工程師來說,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,就是說主要協(xié)議都是通過實(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)于硬件工程師來說,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)于硬件工程師來說,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)洌涌谄骷?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來說,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明問題了。

            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,作為硬件工程師來說,這些儀表和軟件就是手中的木。倉(cāng)炮,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),通過一個(gè)個(gè)器件的擺 放,一個(gè)個(gè)NET的連接,構(gòu)成了是十分復(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,沒有邏輯,命名怪異,難以理解,日后維護(hù)起來相當(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錯(cuò)誤的測(cè)試結(jié)果,這種情況 下,有可能本來是錯(cuò)誤的設(shè)計(jì)被誤認(rèn)為是正確的,帶來巨大的隱患;本來是正確的設(shè)計(jì)被誤認(rèn)為是錯(cuò)誤的,帶來大量的時(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。不過對(duì)于好的 硬件工程師來說,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),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),電路可以說是電磁場(chǎng)理論的子集,沒有電磁場(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,電壓越來越低,電流越來越大,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)越來越 大。可以說,對(duì)于一個(gè)硬件設(shè)計(jì)來說,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)?,都有很多參?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。



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