硬件电路设计需要哪些知识和能力_硬件电路设计需要哪些知识

1.硬件工程师需要学习哪些知识

2.硬件工程师该具备的元器件知识与技能，你都会吗

3.硬件工程师需要学哪些

很多初学者对于学习硬件电路不知如何下手，其实“硬件电路”这个东西是由一部分一部分的“单元模块电路”组成的，所谓的“单元模块电路”包括：各种稳压电源电路（像LM7805、LM2940、LM2576等）、运算放大器电路（LM324、LM358等）、比较器电路（LM339）、单片机最小系统、H桥电机驱动电路（MC33886、L298等）、RC/LC滤波、场效应管/三极管组成的电子开关等等。

现在不要以为电阻电容是最基础的，“单元模块电路”才是最基础的东西，只有“单元模块电路”才能实现最基础的功能：稳压、信号处理、驱动负载等。

把整块电路分成好几部分，学习起来就会容易很多了，今天看懂稳压电源，明天看懂运算放大器……一个星期就能看懂一般的电路图了，主要在于逐个领悟、各个击破。单元电路百度有的是，没事多查查多问问。

光能看懂电路图也是不够的，还要有动手能力。

1、先能照着“单元模块电路图”在面包板上搭建电路，使之能正常工作（看懂元器件PDF资料，了解元器件引脚排布和各个电气参数）；

2、紧接着能在万能电路板（洞洞板）上焊接一块电路，可以由几部分单元电路组成的那种（这里“布线”一定要多学学！对往下学很有用）；

3、在此基础上学习Protel等电路设计软件，能设计一整块的电路板PCB。

学习电路一定要循序渐进，边理论边实践。

谨以一家之言，希望能对你有所帮助！

硬件工程师需要学习哪些知识

要有理论知识吧，比较基础的有电路原理、电工电子技术、电力电子技术等，更专业的课程有模电、数电、单片机原理、嵌入式原理等，涉及到嵌入式开发还得会C语言，最好会使用CPLD/FPGA，熟悉VerlogHDL或VHDL硬件逻辑描述语言。

前期肯定得先学习理论课程了，这些课程都是很难的，没有基础靠自学的话恐怕没几个人能坚持下去，最好有人指导，遇到不明白的可以请教别人，否则，肯定会知难而退。

比较关键的专业课程最好纸质版的，比较好复习。可以到学校附近的二手书店购买，更便宜一些，或者网上也能找到。学习理论知识很枯燥无味，关键是坚持！

其次，有一定的理论基础之后，自己买一些比较基础的元器件搭建一些简单的电路吧，先把自己的兴趣培养起来。然后自己慢慢地设计原理图，做项目。可以自己在淘宝上买一些单片机的开发板，学习里面的例程，然后自己搭建实现一些比较基础的功能，比如怎么编程控制单片机的IO口，实现点亮LED灯。

还要熟悉常用的原理图设计软件，以及PCB设计，熟悉常用的通讯原理设计，比如RS232、RS485、USB、CAN通讯等，不但要懂得原理，最好熟悉底层通讯协议，懂得如何编程实现通讯。还有电路仿真，各种编程开发工具等软件，懂得如何使用万用表、示波器等测量工具进行电路板调试，分析原因，快速查找故障。

硬件工程师该具备的元器件知识与技能，你都会吗

硬件工程师需要学习电路、模拟电子技术、数字电子、C语言、嵌入式、电磁场、单片机、微机原理、电子线路设计、数据结构、高数等知识。主要包括以下:

1、分立器件的应用；

主要包括电阻、电容、电感、磁珠、二极管、三极管、MOS管、变压器、光耦、继电器、连接器、RJ45、光模块（1*9、P、F、XFP等）以及防护器件TVS管、压敏电阻、放电管、保险管、热敏电阻等。

2、逻辑器件使用、硬件编程、语言、软件的使用、逻辑电平的应用以及匹配等；

3、电源的设计和应用；

主要包括DC/DC、LDO电源芯片设计的原理，设计时各元器件的选型以及电源指标参数；

4、时序分析与设计；

主要包括逻辑器件中时序分析与设计、存储器中时序分析与设计等；

5、复位和时钟的知识；

主要包括复位电路的设计、晶体和晶振的原理、设计和起振问题分析、时钟的主要参数指标等；

6、存储器的应用；

主要包括eeprom、flash、SDRAM、DDR\2\3等知识原理、选型、电路设计以及调试等知识；

7、CPU最小系统知识；

了解ARM、POWERPC、MIPS的CPU架构、主要是掌握其最小系统的电路设计。

8、总线的知识；

包括各种高速总线--PCI、PCIE、USB还有一些交换之间总线SGMII、GMII、RGMII等，低速总线uart、I2C、SPI、GPIO、LocalBus、JT等；

9、EMC、安规知识；

包括各种测试、指标等，各种防护器件应用，问题解决的方法等。

10、热设计、降额设计；

11、PCB工艺、布局、可制造性、可测试性设计；

12、交换知识；

包括MAC、PHY的的芯片知识、工作原理、电路设计和调试以及各种交换接口，这里还可以包括软件的一些知识例如VLAN、生成树协议、广播、组播、端口聚合等交换机功能。

13、PoE供电知识；

包括PoE原理、电路设计、测试、调试等知识。

14、1588和同步以太网；

包括同步对时原理、电路设计、测试、调试等知识。

15、PI、SI知识；

16、测试知识、示波器使用等。

硬件工程师是指从事维护硬件运行，修理硬件故障的专业技术人员。

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

1、电脑软硬件安装、调试工作；

2、基于TCP/IP协议的网络安装调试工作；

3、周边产品的安装调试工作。

硬件技术工程师课程

学会并掌握系统的微型计算机硬件基础知识和PC机组装技术，熟悉市场上各类产品的性能，理解各种硬件术语的内涵，能够根据客户的需要制定配置表，并独立完成组装和系统的安装工作。

2.硬件维护工程师课程

学会并掌握系统的微型计算机硬件基础知识和PC机组装维护技术，熟悉各种硬件故障的表现形式和判断方法，熟悉各种PC机操作系统和常用软件，具有问题分析能力，能够制定详尽的日常保养和技术支持技术书，跟踪实施所受理的维护项目。

3.硬件维修工程师系列课程

学会并掌握较为深入的微型计算机硬件结构及数码产品的电气知识，部件维修的操作规程，熟练使用各种检测和维修工具，具有问题分析能力，能够对硬件故障进行定位和排除。硬件维修培训分模块进行，包括主板、显示器、外存储器、打印机、笔记本电脑维修课程。

4.硬件测试工程师

学会并掌握硬件产品的硬件结构、应用技术及产品性能，熟练使用各种测试的软硬件测试工具，能够独立搭建软硬件测试平台，并评价产品、写出产品的测试报告。

5.硬件设计工程师

学会并掌握IC设计、电路设计和PCB布线标准规范，熟练使用各种模拟器和PCB布线软件，达到具有分析和调试操作水平。

参考资料：

硬件工程师需要学哪些

一个好的硬件工程师应该具备的基本知识和能力

1. 快速学习的能力：

作为一个通信汪，我就以通信设备方面来说吧！

一方面，通信技术，标准，芯片更新的太快了，快到你根本来不及系统的了解它，只能通过特定的项目，需求进行了解;另一方面对于公司来说，需要做的硬件产品也是变化很快，客户需要T1， E1， PDH， SDH，Ethernet， VoIP， Switch， Router， 没有人是什么都懂的，都需要能够结合客户的需求，选择的芯片方案进行详细了解，尤其对于接口协议和电气特性。

设你是做电源的，同理，你也需要对电源相关的知识和客户的需求进行深入的理解和学习吧？

2. 对协议和标准的理解：

继续用通信设备做代表。

通信设备，顾名思义，就是用来实现多种通信协议（比如T1， E1， V.35，PDH， SDH/SONET， ATM， USB， VoIP， WiFi， Ethernet， TCP/IP，RS232等等常用协议）实现通信的设备，各种电路，PCB板，电源都是为了通信协议服务的。

通信协议一般都是由芯片实现，要么是成熟的 ASIC，要么是自己开发的FPGA/CPLD，芯片工程师或者FPGA工程师比硬件工程师跟靠近通信协议，他们需要对于通信协议理解很透彻，实现各种逻辑上的状态机以及满足协议规定的电气参数标准。按照OSI的七层模型，硬件工程师尤其需要专注于一层物理层和二层数据链路层的协议标准，以 Ethernet距离，物理层是由PHY/transceiver芯片完成，数据链路层是由MAC/switch 芯片完成，对于从事Ethernet相关开发的硬件工程师来说，需要对于PHY和Switch芯片理解透彻，从编码方式，电气参数，眼图标准，模板，信号频率到帧格式，转发处理逻辑，VLAN等等。

对于传统PDH/SDH/SONET设备就更是如此，PDH/SDH/SONET是更硬件的设备，就是说主要协议都是通过ASIC实现的，软件的功能主要是管理，配置，监视，告警，性能，对于硬件工程师来说，必须要熟悉使用的相关协议和接口标准，尤其对于电气规范，眼图模板，这样在设计验证的时候才能胸有成竹。

如果你做智能家居的，你对蓝牙、WIFI、Zigbee的新标准应该要深入了解吧，各自的优劣势也应该了如指掌吧，最新的标准有啥提升和缺点也可以信手拈来，说不定这样你就能做出符合消费者需求的全新产品呢！也指不定在跳槽的时候，因为你掌握了一个别人还没有了解的技术，而获得成功呢！

3. 写文档的能力：

诚如软件设计一样，好的软件设计需要好的设计文档，明确需求，实现什么功能，达到什么验收标准，随着芯片集成度的增加，接口速率的提高，单板复杂度的提高，硬件设计也越来越复杂以及对应热稳定性，可靠性，电磁兼容，环境保护的要求，已经不是通过小米加步木。仓的游击战可以解决了，每一个硬件项目都是一场战争，都需要好好的规划，好好的分析，这就需要好好做文档。

对于硬件工程师来说，最重要的文档有两个：一个是硬件设计规范（HDS ： hardware design specification）和硬件测试报告（一般叫EVT：Engineering Validation& Test report或者DVT： Design Validation & Test report），对于HDS的要求是内容详实，明确，主芯片的选择/硬件初始化，CPU的选择和初始化，接口芯片的选择/初始化/管理，各芯片之间连接关系框图（Block Diagram），DRAM类型/大小/速度，FLASH类型/大小/速度，片选，中断，GPIO的定义，复位逻辑和拓扑图，时钟/晶振选择/拓扑，RTC的使用，内存映射（Memory

map）关系， I2C器件选择/拓扑，接口器件/线序定义，LED的大小/颜色/驱动，散热片，风扇，JT，电源拓扑/时序/电路等等。

对于DVT来说，要求很简单也很复杂：板卡上有什么接口，芯片，主要器件，电路，就要测试什么，尤其在板卡正常工作的情况下的电源/电压/纹波/时序，业务接口的眼图/模板，内部数据总线的信号完整性和时序（如MII， RGMII， XAUI， PCIe，PCM bus， Telecom Bus， SERDES， UART等等），CPU子系统（如时钟，复位，SDRAM/DDR，FLASH接口）。

好的硬件工程师无论是做的文档还是报道都是令人一目了然，这个硬件系统需要用什么方案和电路，最后验证测试的结果如何。内容详实，不遗漏各种接口/电路;简单名了，不说废话;图文并茂，需要的时候一个时序图，一个示波器抓图就很能说明问题了。

4. 仪表/软件的使用能力：

仪表包括电烙铁，万用表，示波器，逻辑分析仪，误码仪，传输分析仪，以太网测试仪Smartbits/IXIA，热量计，衰减器，光功率计，射频信号强度计等等;软件包括Office（Outlook，Word， Excel， PowerPoint， Project， Visio），PDF，常用原理图软件Pads或者OrCAD，常用PCB软件Pads或者Allegro，Allegro Viewer，电路仿真软件PSPICE，信号仿真软件HyperLynx等等。

无论仪表还是软件，在政治经济学里说都是生产工具，都是促进生产力提高的，作为硬件工程师来说，这些仪表和软件就是手中的木。仓炮，硬件工程师很大一部分能力的体现都在与仪表和软件的使用上，尤其对于原理图软件和示波器的使用，更是十分重要，原理图软件的使用是硬件设计的具体实现，通过一个个器件的摆放，一个个NET的连接，构成了是十分复杂的硬件逻辑软件，是整个硬件设计的核心工作，任何一个原理图上的失误和错误造成的损失都是巨大的，真是“如履薄冰，战战兢兢”。

另外，原理图软件的使用还体现在原理图的美观上，好的设计，简单明了，注释明确，无论是谁，顺着思路就能很快搞清楚设计意图，需要特别注意之处，不好的设计，东一个器件，西一个器件，没有逻辑，命名怪异，难以理解，日后维护起来相当麻烦;示波器在所有测试仪表之中，对于硬件工程师是最重要的，无论原理图还是PCB都是设计工作，但是任何设计都需要仔细的验证测试，尤其在信号方面，都需要大量的示波器工作，不会正确的使用示波器根本谈不上正确的验证，接地有没有接好，测试点的选择，触发的选择，延时的选择，幅度、时间的选择，都决定着测试的结果。如果错误的使用示波器必然带来错误的测试结果，这种情况下，有可能本来是错误的设计被误认为是正确的，带来巨大的隐患;本来是正确的设计被误认为是错误的，带来大量的时间精力浪费。

5. 电路设计的能力：

随着芯片集成度的提高，硬件设计似乎变简单了。首先是逻辑连接，其次考虑信号完整性需要的串行电阻选择和并行电容选择，电源滤波，退耦。不过对于好的硬件工程师来说，简单的逻辑连接（这个芯片的同样总线的输出接另一个芯片的输入，等等），只是硬件设计的最基本技能，电路是芯片功能，通信协议和各种软件的载体，没有对电路的深入理解，根本谈不上对硬件设计的深入理解，尤其对于芯片后面列的电气性能参数或者离散器件各种参数的理解，胡乱乱接，可能在3.3V的总线上可以工作，但是现在工作电压已经降到1V了，什么概念，信号线上的噪声都已经大到可以使样出现误判了，随着信号速率的提高和工作电压的降低，数字信号已经越来越模拟化了，这就需要对于PCB的阻抗，容抗，感抗，离散器件（电阻，电容，电感，二极管，三极管，MOET，变压器等），ASIC的接口电气参数深入了解，这都需要对电路原理，模拟电路甚至电磁场理论深入学习，电路可以说是电磁场理论的子集，没有电磁场理论的理解，根本谈不上对于电容，电感，串扰，电磁辐射的理解。

尤其对于电源电路设计上，现在芯片电压多样化，电压越来越低，电流越来越大，运营商对于通信设备功耗的严格要求，散热要求，对于电源设计的挑战越来越大。可以说，对于一个硬件设计来说，40%的工作都是在于电源电路的原理图/PCB设计和后期测试验证，电源电路设计是硬件工程师电路能力的集中体现，各种被动器件、半导体器件、保护器件、DC/DC转换典型拓扑，都有很多参数，公式需要考虑到，计算到。

6. 沟通和全局控制的能力：

硬件工程师在一个硬件项目中，一般处于Team leader的作用，要对这个硬件项目全权负责，需要协调好PCB工程师，结构工程师，信号完整性工程师，电磁兼容工程师等各种，并与产品经理，项目经理，软件工程师，生产工程师，购工程师紧密配合，确保各个环节按部就班，需要对整个项目了然于胸，各个子任务的发布时间，对于可能出现的技术难题和风险的估计，控制。

对于外部来说，硬件工程师还要与芯片的分销商，FAE处理好关系，争取获得更大的技术支持和帮助;与EMC实验室，外部实验室打好交道，获得更灵活的测试时间和更多的整改意见。

硬件工程师需要学习电子工程相关知识、计算机科学、通信技术以及工程实践等多个方面。

硬件工程师是负责设计、开发和测试电子设备的专业人员。他们需要掌握一系列技能和知识，以便在各种工作环境中成功地完成任务。

1、电子工程

硬件工程师首先需要掌握电子工程的基本理论和技术，理解电路设计、电子元器件的工作原理以及信号处理等。此外，也需要了解数字电路和模拟电路的设计和实现方法，并学习电路仿真和PCB设计等相关技术。

2、计算机科学

硬件工程师需要具备一定的计算机科学知识，包括计算机体系结构、操作系统原理、编程语言等。这些知识可以帮助他们理解和设计硬件系统与软件的接口，以及进行嵌入式系统开发和驱动程序设计等工作。

3、通信技术

硬件工程师需要了解通信技术的基本原理和标准，包括数字通信、模拟通信、网络通信等。掌握通信协议、无线通信技术和网络安全等知识对于设计和开发通信设备或系统都是必要的。

4、工程实践

硬件工程师需要具备良好的工程实践能力，包括项目管理、团队合作、问题解决等。他们需要学习如何规划和组织项目，如何通过合作与沟通解决实际问题，并具备良好的创新思维和实验技能，以保证硬件项目的质量与可靠性。

硬件工程师需要学习电子工程、计算机科学、通信技术和工程实践等多个领域的知识。通过掌握这些基础理论和技术，他们能够设计和开发电子硬件系统、嵌入式系统和通信设备，并能够解决工程实践中遇到的各种问题。这些综合的能力将使他们在硬件工程领域具备竞争力。