怎樣成為一名硬件工程師

　　為什么有那么的人想成為硬件工程師呢?你知道其中的各種原由嗎?如何才能成為一名硬件工程師?今天就讓學習啦小編來教下大家吧，快來看看吧，希望能讓大家有所收獲!

　　硬件行業(yè)發(fā)展前景

　　計算機硬件在市場上面的總體增長是比較慢，專用設備下游需求旺。

　　隨著我國智慧城市試點范圍的不斷擴大以及三網(wǎng)融合的持續(xù)推進，我們可以看到國內(nèi)各領域信息化深入導致信息設備升級的真實需求，相關細分領域硬件設備的升級換代成為行業(yè)發(fā)展的主旋律。

　　智慧城市引爆安防行業(yè)快速發(fā)展。近年來國家推出了平安城市、科技強警等重大公共工程決策，以及上海、北京等地方政府在公共場所推出的安防強制實施標準，使得安防行業(yè)在國家政策的支持下得到快速發(fā)展。

　　中國安防行業(yè)的“十二五”規(guī)劃，到“十二五”期末整個安防產(chǎn)業(yè)將實現(xiàn)規(guī)模翻一番的總體目標，即年增長率達到20%左右，2015年總產(chǎn)值達到5000億元，實現(xiàn)增加值1600億元，年出口產(chǎn)品交貨值達到600億元以上。

　　智慧銀行促進金融電子終端不斷增長。信息技術(shù)重塑了銀行業(yè)務流程，建設智慧銀行已成為中國銀行業(yè)的共識。截至2013年一季度，我國ATM市場保有量約44.25萬臺，一季度同比增長24.93%。我國目前是全球第二大ATM市場，排在美國之后。我國每百萬人的ATM保有量約為307臺，進一步接近全球每百萬人346臺的平均水平，但距西歐國家的每百萬人786臺和美國的每百萬人1376臺依然有較大差距，我國ATM市場的發(fā)展?jié)摿σ廊痪薮蟆?/p>

　　三網(wǎng)融合推動雙向網(wǎng)改持續(xù)放量。廣電接入網(wǎng)的雙向改造技術(shù)主要包括CMTS，EPON+EOC/LAN，以及最近提出的China-CMTS等。E-PON+EOC方案性價比的日益凸顯，其市場規(guī)模也在快速增長。

　　我們測算EOC設備的市場需求將達到300億。假設2億有線電視用戶中的70%完成雙向網(wǎng)改造計算，CCMTS方案占有30%的市場份額，以戶均改造成本300元計算，其總市場容量為126億元。

　　3. 寫文檔的能力：

　　誠如軟件設計一樣，好的軟件設計需要好的設計文檔，明確需求，實現(xiàn)什么功能，達到什么驗收標準，隨著芯片集成度的增加，接口速率的提高，單板復雜度的提高，硬件設計也越來越復雜以及對應熱穩(wěn)定性，可靠性，電磁兼容，環(huán)境保護的要求，已經(jīng)不是通過小米加步木。倉的游擊戰(zhàn)可以解決了，每一個硬件項目都是一場戰(zhàn)爭，都需要好好的規(guī)劃，好好的分析，這就需要好好做文檔。

　　對于硬件工程師來說，最重要的文檔有兩個：一個是硬件設計規(guī)范(HDS ： hardware design specification)和硬件測試報告(一般叫EVT：Engineering Validation& Test report或者DVT： Design Validation & Test report)，對于HDS的要求是內(nèi)容詳實，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，復位邏輯和拓撲圖，時鐘/晶振選擇/拓撲，RTC的使用，內(nèi)存映射(Memory map)關系， I2C器件選擇/拓撲，接口器件/線序定義，LED的大小/顏色/驅(qū)動，散熱片，風扇，JTAG，電源拓撲/時序/電路等等。

　　對于DVT來說，要求很簡單也很復雜：板卡上有什么接口，芯片，主要器件，電路，就要測試什么，尤其在板卡正常工作的情況下的電源/電壓/紋波/時序，業(yè)務接口的眼圖/模板，內(nèi)部數(shù)據(jù)總線的信號完整性和時序(如MII， RGMII， XAUI， PCIe，PCM bus， Telecom Bus， SERDES， UART等等)，CPU子系統(tǒng)(如時鐘，復位，SDRAM/DDR，F(xiàn)LASH接口)。

　　好的硬件工程師無論是做的文檔還是報道都是令人一目了然，這個硬件系統(tǒng)需要用什么方案和電路，最后驗證測試的結(jié)果如何。內(nèi)容詳實，不遺漏各種接口/電路;簡單名了，不說廢話;圖文并茂，需要的時候一個時序圖，一個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，萬用表，示波器，邏輯分析儀，誤碼儀，傳輸分析儀，以太網(wǎng)測試儀Smartbits/IXIA，熱量計，衰減器，光功率計，射頻信號強度計等等;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，信號仿真軟件HyperLynx等等。

　　無論儀表還是軟件，在政治經(jīng)濟學里說都是生產(chǎn)工具，都是促進生產(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計的具體實現(xiàn)，通過一個個器件的擺放，一個個NET的連接，構(gòu)成了是十分復雜的硬件邏輯軟件，是整個硬件設計的核心工作，任何一個原理圖上的失誤和錯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，好的設計，簡單明了，注釋明確，無論是誰，順著思路就能很快搞清楚設計意圖，需要特別注意之處，不好的設計，東一個器件，西一個器件，沒有邏輯，命名怪異，難以理解，日后維護起來相當麻煩;示波器在所有測試儀表之中，對于硬件工程師是最重要的，無論原理圖還是PCB都是設計工作，但是任何設計都需要仔細的驗證測試，尤其在信號方面，都需要大量的示波器工作，不會正確的使用示波器根本談不上正確的驗證，接地有沒有接好，測試點的選擇，觸發(fā)的選擇，延時的選擇，幅度、時間的選擇，都決定著測試的結(jié)果。如果錯誤的使用示波器必然帶來錯誤的測試結(jié)果，這種情況下，有可能本來是錯誤的設計被誤認為是正確的，帶來巨大的隱患;本來是正確的設計被誤認為是錯誤的，帶來大量的時間精力浪費。

　　5. 電路設計的能力：

　　隨著芯片集成度的提高，硬件設計似乎變簡單了。首先是邏輯連接，其次考慮信號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。不過對于好的硬件工程師來說，簡單的邏輯連接(這個芯片的同樣總線的輸出接另一個芯片的輸入，等等)，只是硬件設計的最基本技能，電路是芯片功能，通信協(xié)議和各種軟件的載體，沒有對電路的深入理解，根本談不上對硬件設計的深入理解，尤其對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，隨著信號速率的提高和工作電壓的降低，數(shù)字信號已經(jīng)越來越模擬化了，這就需要對于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，這都需要對電路原理，模擬電路甚至電磁場理論深入學習，電路可以說是電磁場理論的子集，沒有電磁場理論的理解，根本談不上對于電容，電感，串擾，電磁輻射的理解。

　　尤其對于電源電路設計上，現(xiàn)在芯片電壓多樣化，電壓越來越低，電流越來越大，運營商對于通信設備功耗的嚴格要求，散熱要求，對于電源設計的挑戰(zhàn)越來越大?？梢哉f，對于一個硬件設計來說，40%的工作都是在于電源電路的原理圖/PCB設計和后期測試驗證，電源電路設計是硬件工程師電路能力的集中體現(xiàn)，各種被動器件、半導體器件、保護器件、DC/DC轉(zhuǎn)換典型拓撲，都有很多參數(shù)，公式需要考慮到，計算到。

　　6. 溝通和全局控制的能力：

　　硬件工程師在一個硬件項目中，一般處于Team leader的作用，要對這個硬件項目全權(quán)負責，需要協(xié)調(diào)好PCB工程師，結(jié)構(gòu)工程師，信號完整性工程師，電磁兼容工程師等各種資源，并與產(chǎn)品經(jīng)理，項目經(jīng)理，軟件工程師，生產(chǎn)工程師，采購工程師緊密配合，確保各個環(huán)節(jié)按部就班，需要對整個項目計劃了然于胸，各個子任務的發(fā)布時間，對于可能出現(xiàn)的技術(shù)難題和風險的估計，控制。

　　對于外部來說，硬件工程師還要與芯片的分銷商，F(xiàn)AE處理好關系，爭取獲得更大的技術(shù)支持和幫助;與EMC實驗室，外部實驗室打好交道，獲得更靈活的測試時間和更多的整改意見。

　　硬件工程師應該具備的基本知識和能力

　　1. 快速學習的能力：

　　作為一個通信汪，我就以通信設備方面來說吧!

　　一方面，通信技術(shù)，標準，芯片更新的太快了，快到你根本來不及系統(tǒng)的了解它，只能通過特定的項目，需求進行了解;另一方面對于公司來說，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，選擇的芯片方案進行詳細了解，尤其對于接口協(xié)議和電氣特性。

　　假設你是做電源的，同理，你也需要對電源相關的知識和客戶的需求進行深入的理解和學習吧?

　　2. 對協(xié)議和標準的理解：

　　繼續(xù)用通信設備做代表。

　　通信設備，顧名思義，就是用來實現(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)實現(xiàn)通信的設備，各種電路，PCB板，電源都是為了通信協(xié)議服務的。

　　通信協(xié)議一般都是由芯片實現(xiàn)，要么是成熟的 ASIC，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，他們需要對于通信協(xié)議理解很透徹，實現(xiàn)各種邏輯上的狀態(tài)機以及滿足協(xié)議規(guī)定的電氣參數(shù)標準。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)議標準，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，對于從事Ethernet相關開發(fā)的硬件工程師來說，需要對于PHY和Switch芯片理解透徹，從編碼方式，電氣參數(shù)，眼圖標準，模板，信號頻率到幀格式，轉(zhuǎn)發(fā)處理邏輯，VLAN等等。

　　對于傳統(tǒng)PDH/SDH/SONET設備就更是如此，PDH/SDH/SONET是更硬件的設備，就是說主要協(xié)議都是通過ASIC實現(xiàn)的，軟件的功能主要是管理，配置，監(jiān)視，告警，性能，對于硬件工程師來說，必須要熟悉使用的相關協(xié)議和接口標準，尤其對于電氣規(guī)范，眼圖模板，這樣在設計驗證的時候才能胸有成竹。

　　如果你做智能家居的，你對藍牙、WIFI、Zigbee的新標準應該要深入了解吧，各自的優(yōu)劣勢也應該了如指掌吧，最新的標準有啥提升和缺點也可以信手拈來，說不定這樣你就能做出符合消費者需求的全新產(chǎn)品呢!也指不定在跳槽的時候，因為你掌握了一個別人還沒有了解的技術(shù)，而獲得成功呢!