熱愛(ài)硬件設(shè)計(jì)，俗話說(shuō)，干一行，愛(ài)一行。既然做了硬件工程師，我們就要熱愛(ài)我們的事業(yè)，從小了說(shuō)是為了工作賺錢，其實(shí)只有真的熱愛(ài)硬件事業(yè)，我們才能做出好的產(chǎn)品，成為一個(gè)硬件大神。很多硬件牛人都是從小愛(ài)拆收音機(jī)愛(ài)修理電器的淘氣孩子！興趣最重要。扎實(shí)的硬件基礎(chǔ)，硬件電路設(shè)計(jì)是一項(xiàng)專業(yè)性很強(qiáng)的工作，需要我們有扎實(shí)的硬件基礎(chǔ)，也就是在學(xué)校學(xué)的基礎(chǔ)電路，高頻，模電，數(shù)電，通信原理，信號(hào)處理，單片機(jī)，微處理器，等等這些課程。有扎實(shí)的基礎(chǔ)才能設(shè)計(jì)出優(yōu)秀的電路。嚴(yán)謹(jǐn)?shù)膽B(tài)度，作為一個(gè)硬件工程師，我們?cè)O(shè)計(jì)任何電路或者調(diào)試任何電路都要嚴(yán)謹(jǐn)，不可馬虎，因?yàn)槲覀円龅氖莾?yōu)秀的產(chǎn)品，假如做了一些漏洞百出的電路，輕則影響產(chǎn)品質(zhì)量重則可能危害客戶生命，畢竟電的方面安全相當(dāng)重要。能夠面對(duì)困難，很多設(shè)計(jì)和調(diào)試的時(shí)候我們會(huì)遇到各種困難，作為一個(gè)合格的硬件工程師我們要去解決這些問(wèn)題，可能加班加點(diǎn)可能通宵，也可能久久調(diào)試不出想要的結(jié)果，這時(shí)我們就要能穩(wěn)住心去面對(duì)困難，運(yùn)用所學(xué)的知識(shí)，動(dòng)腦筋去解決遇到的硬件難題。與時(shí)俱進(jìn)，一個(gè)優(yōu)秀的硬件工程師不能靠吃老本，我們要與時(shí)俱進(jìn)，時(shí)刻關(guān)注國(guó)內(nèi)外的最新技術(shù)，了解技術(shù)動(dòng)態(tài)，這樣我們才能不斷提高自己的眼界，做出更高質(zhì)量的產(chǎn)品。要有學(xué)習(xí)能力，為什么把這個(gè)放在最后那，因?yàn)榧词鼓悴宦斆髂阋惨θW(xué)習(xí)，有學(xué)習(xí)的習(xí)慣，我們總是會(huì)遇到新問(wèn)題，總是在不斷的遇到問(wèn)題解決問(wèn)題，這時(shí)我們就要培養(yǎng)自己是學(xué)習(xí)能力，如何快速介入到一個(gè)新知識(shí)里。

硬件工程師所具備的能力 1 充分了解各方的設(shè)計(jì)需求，確定合適的解決方案 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。 2 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。 3 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。 A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)。 4 檢查和調(diào)試 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。 5 一些總結(jié)的話 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。 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。 ;

作者 Teddy Gao :一個(gè)喜歡藝術(shù)，語(yǔ)言和寫文章的工程師。 信號(hào)完整性工程師小紅在公司的一次內(nèi)部培訓(xùn)上給大家做技術(shù)培訓(xùn) 小紅:還是想先從語(yǔ)文邏輯來(lái)進(jìn)入主題。奇偶模乍一聽(tīng)覺(jué)得很是奇快難以理解。奇函數(shù)偶函數(shù)各位覺(jué)得是不是很熟悉。我們先來(lái)回憶一下高中數(shù)學(xué)。如果一個(gè)函數(shù)f(x)=f(-x)那么這個(gè)函數(shù)是偶函數(shù)。如果f(x)=-f(-x)，那么這個(gè)函數(shù)是奇函數(shù)。而偶函數(shù)關(guān)于y軸對(duì)稱，奇函數(shù)關(guān)于原點(diǎn)對(duì)稱。再延伸一下從幾何的角度講就是偶函數(shù)關(guān)于某條線對(duì)稱，奇函數(shù)關(guān)于某個(gè)點(diǎn)對(duì)稱。 我們傳輸線里面如果兩根線的信號(hào)傳輸方向一致，且幅度相同，那么這兩個(gè)信號(hào)關(guān)于傳輸線間的中心線對(duì)稱，那么我們說(shuō)這時(shí)候在傳輸線內(nèi)傳輸?shù)氖桥寄Ｐ盘?hào)也就是共模信號(hào)，如果差分傳輸線里面兩個(gè)信號(hào)方向相反，大小相同，那么這時(shí)候傳輸?shù)男盘?hào)關(guān)于中心線上的點(diǎn)對(duì)稱叫奇模信號(hào)，即差模信號(hào)。 舉個(gè)簡(jiǎn)單的偶函數(shù)就是f(x)=|x|。簡(jiǎn)單的奇函數(shù)例子f(x)=x 我們實(shí)際的工程應(yīng)用中在傳輸線通差分信號(hào)，即奇模信號(hào)，不希望有共模信號(hào)。但是真實(shí)情況是傳輸線的兩條線不會(huì)完全對(duì)稱那么就會(huì)有共模信號(hào)產(chǎn)生。所以引入了共模信號(hào)這個(gè)概念。而用來(lái)描述差分信號(hào)理想性的一個(gè)指標(biāo)是差模抑制比。用S參數(shù)表示是Sdc。即表示有多少差分信號(hào)裝換為了共模信號(hào)。理想情況下SDC如果取dB形式是負(fù)無(wú)窮，沒(méi)有任何的共模信號(hào)產(chǎn)生，因此sdc越小，那么信號(hào)的差模抑制比約好。

SI （signal integrity）工程師主要是做信號(hào)完整性分析。比如DDR bus 要分析PCB走線對(duì)信號(hào)的影響，信號(hào)如何匹配，出現(xiàn)信號(hào)質(zhì)量不好可以分析具體原因?？偲饋?lái)說(shuō)就是為了保證信號(hào)（特別是高速信號(hào)）正確的來(lái)傳輸