硬件工程师 职业规划

在项目上硬件工程师担当着一个中流砥柱的角色,下面我浅谈一下自己这几年来的一些个人经验及认识:

1.软件上需要配合嵌入式应用工程师以及驱动工程师  

2.无线电硬件上配合射频工程师

3.PCB需要配合结构工程师

4.生产上需要协调供应商的物料、周期、备货和供应链

5.测试上配合EMI等检测 

如下图（图片侵删）

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一、硬件工程师基本分四个时期：

入门硬件工程师 在别人的指导下完成简单任务

普通硬件工程师 能完成基本任务

资深硬件工程师 主导项目并完成较难项目

专家硬件工程师 主导项目并且在相关行业有所突破

 

 

 

二、硬件工程师需要的知识 ：

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。

大家在大学的时候不管学没学好，其实毕业都应该捡起来慢慢的充实学习，举例来说：

1.当你做DC-DC 开关电源、小信号放大 ADC采集 的时候你会用到：

模拟电子技术 电子线路设计

2.当你做时序信号采集、判断逻辑电路以及开发FPGA、CPLD 的时候你会用到：

数字电子

3.当你做单片机、寄存器配置、linux驱动 的时候你会用到：

 C语言 单片机 微机原理

4.当你做ARM、linux 的时候你会用到：

 嵌入式 微机原理

5.当你做蓝牙、WIFI 5G 的时候你会用到：

 电磁场

6.当你做 音频、视频算法 的时候你会用到：

 高数 数据结构 等等

有很多知识，在大学的时候你缺乏实践所以不理解。如模拟电路的暂态到底在什么时候会用到？又如当你学高速信号时候会发现电磁波、高频电子电路开始有了它的意义；做音频、视频的时候，发现傅里叶变换是多么的重要。

 

三、硬件工程师的性格喜好

首先最重要的是，兴趣！ 然后不能急于求成，要脚踏实地一点点去测试、去思考。硬件不同于软件，它实实在在的摆在那里，你不去思考永远不知道它的功能原理。硬件更多的是需要推理、思考、验证，不能想当然。

总之，愿意动手、愿意思考，有一定逻辑思维的人更适合做这份工作。

四、硬件工程师所需要的基本技能

大部分从学校出来的应届毕业生基本都是从51、STM32入手，麻雀虽小五脏俱全， 你想学的东西其实大部分在51、STM32中都可以学到。下面介绍硬件工程师必须掌握的工具。

1.原理图工具 ：AD  Candence  

Altium designer对于新手入门是非常友好的，但是当你工作几年之后会发现Candence才是你的挚爱。它不易犯错，甚至有些死板，但不会发生让你后悔的事情。此外，Pads在南方尤其是东莞、深圳使用的更多一些。

所以，建议ad、cadence都会，且ad可以转cadence，没事可以多看看老吴博客，你们懂的。

2.PCB工具：AD   Allegro

同样的还是一样的感觉。

3.仿真工具：

关于原理的仿真你可以使用 multisim 等；板级仿真可以使用hyper、cadence家的sigrity。这些都是很不错的仿真软件，当然hyper更容易上手。

此外，hfss ads这种射频仿真软件你也可以接触，包括驱动、寄存器配置、结构UG proe creo 等。

就个人而言，我对硬件的一切都非常感兴趣，当然不仅如此，硬件甚至已经走进了我的生活，就比如有时在做音频的时候我还会首试着作一歌（ 当然我是学音乐的在之前）。

 

五、硬件工程师遇到的困惑

在刚刚开始的时候我是做单片机的，对于整体化设计很感兴趣。所以，大部分的项目中软件、硬件，甚至结构都是我自己操刀。

其实核心不是实际的细节，硬件电路板的细节你可以找各种专业的专门的人去完成，而你更应该专注的是整体。

最开始你会因为电平匹配的问题、信号频率问题大伤脑筋，但是当你做过五个、十个项目以后，只要你善于总结你就会发现最重要的其实是整体设计。

硬件需要不断地充实自己，不断学习、完善，因为硬件工程师需要的只是纷繁复杂。

六、实例讲解

1.技术上学习
以做蓝牙为例: 你需要知道天线的设计,你需要知道馈线的设计,最后到阻抗匹配、矢量分析仪的使用。所有的每一个分支、天线设计、射频电子线路、仪器仪表的使用都是一个可以学习很久的领域，甚至一辈子都学不完。

蓝牙又分为硬件部分，软件部分。而软件部分又分为协议栈、os部分以及驱动等，这些都是我们需要不断地扩展充实的。作为一个硬件工程师，你需要不断的扩展自己的视野，了解整个完整的体系，沟通各个方面的工程师以让自己更清楚产品的整体。

 

2.市场上了解
cost down永远是公司一直希望的！我们需要降低成本，每一个器件的选型、种类、成本、周期、渠道，我们都要熟悉。了解市场的动态，如别人家用的是什么，为什么。如何突破自己的产品，提高性价比，甚至像当年的苹果一样出众。
 

3.项目管理、质量管理
硬件工程师永远面临的是：产线的问题要找你，物料供应的事情要找你，产品返修要找你，现场维护要找你，这些都是提升的机会。那么问题来了，要用科学的方法做事情，多学习质量管理，可靠性设计的知识。

在生产的时候需要注意许多焊接问题，如炉温导致的虚焊，x-ray如何查看bga的焊接状况等，这些都是我们需要知道的。

 

4.知识的积累
技术部分也分行业，如视频、音频上的编解码、传输格式（bt1120 h323）等。

其次就是纯知识积累，如信号完整性、电源完整性、PCB设计、装配生产安装经验及电源AC DC的设计等等。

 

七、整体分析

一个产品的设计，首先是要从市场的角度考虑：受众群体、解决痛点、广告宣传方式、解决的痛点，我们用料稳定性要更强，着重考虑逻辑和结构材料。在广告宣传上，我们会更考虑突出的外表特点，于是我们对于产品的基本思路产生了。

1 规划设计、产品功能以及完善细节 

我们需要根据产品经理的想法互相沟通，不断地产出新的创新型的idea，让自己的产品功能性更强，细节性更好，这样我们就对于大框的产品有了一个基础的认识。

2 功能实现

这个时候我们需要找到原厂、供应商去了解芯片，选择合适的芯片。

芯片参数：功耗、电源质量（电流 纹波 冲击 时序 浪涌 电流保护）

芯片采购：货期、阶梯价格、合同、NDA、服务质量

基本思路我们有了就做到了心中有数，就可以开始做整体的框图。

最后尤为重要的一点，一定要把思路画出框图进行评审。

3 原理图

这个阶段是时间花费最多的，如果是新做一个产品，大部分时间都需要阅读文档，熟悉芯片。

在原理图设计的时候我们经常遇到的问题：Input Capacitance 上拉、下拉功能，兼容性、功耗、电源供电、阻抗匹配、抖动、拉高的时间、IO电平、散热、控制逻辑统一芯片、调试口、功能的扩展性、各个时钟（重点关注主时钟和位时钟） 最大最小电平等。 

4 PCB 设计

这是一个经验积累的工作，在一个有经验的工程师的带领下你会迅速学会很多绘制PCB的技巧。但是你想知道为什么，对不起，要多看看你的理论知识扎不扎实了，理论越扎实触类旁通的能力的就越好。

PCB设计时候经常遇到的问题：线宽、铺地、铜厚、封装等问题，还有装配失败、距离板边过近、阻抗控制、差分对组间等长（及组内等长）、检测不完整、出光绘等。

 

5 驱动

这个首先是对linux 框架的理解，或者相关的os ucos freertos 。甚至裸跑对于单片机本身总线 arm架构的理解，写出相应的符合架构的框架（待补充）

寄存器配置，这个考验你对于行业本身的技能知识。如音频，你要知道 aac sbc ldac 编码都是什么，编码解码速度pga是什么，增益控制 agc 、回声消除 、啸叫抑制等等。这会出现很多相关的知识，也是我们常见的行业积累的最重要的地方。

6 应用层 业务层逻辑

这个地方我做的基本比较简单，这地方总会有写xswl的问题出现，甚至整个人崩溃掉。

需要注意的主要有变量类型 溢出 逻辑if else 冗余等，以兼容不同硬件性能的提升。

7 测试

这部分会遇到仪器的使用，还有一些认证 、跌落测试、浪涌、静电、工频干扰等等。

 

八、总结

关于硬件工程师在不同类型公司中的思考：

很多硬件工程师会觉得自己的工作不是核心，没有像软件工程师一样备受重视，其实我们这个思考源于在硬件行业的不同趋势以及方向。我们首先看通信行业，类似华为的通信设计核心是通信协议，而完成通信协议的芯片，对于硬件工程师来说需要解决的有如下几个部分：

1.了解芯片内部 FPGA CPLD 触发器类别，以及核心的编解码系统的设计完善 

2.板级PCB的高速电路设计，射频电子线路倍频等信号的设计

3.系统层为os提供的更多接口，方便应用层使用

只有这样一步步走下去，在这个方面不算深入的我们才会渐渐的变为专家，从而从事深层次的相关领域，实际上一个射频就够你吃一辈子的了。

后续我会不断的进行补充

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