硬件工程师从入门到入行

    虽说硬件工程师的核心技能是原理图设计和PCB设计，但是在研发产品过程中，这个占很小的一部分。更多的工作反而是前期的准备工作，以及后期的验证、调试与维护。

    作为硬件工程师，刚进入公司时，首先要熟悉公司的产品。从产品功能、硬件架构到单元电路。这些都是为了熟悉整个产品的研发流程做的准备。

    硬件设计相对于软件开发来说，是有一定科班门槛的。比如积分、微分电路这种概念，如果大学里没有学明白或者根本没有上大学，掌握起来还是挺难的。

    电子信息类专业的毕业生是硬件开发者的主力军。像数字电路、模拟电路、高频电子、数字信号处理、微机原理、C 语言等课程都是专业课，同时也是从事硬件开发这行儿需要掌握的理论基础。

    如果当初在学校没有学好，那么出来混总是要还的，没学会的知识要自行恶补回来。

硬件设计学习内容

各种元器件选型

    电子产品是由一个个电子元器件组成的，了解其特性、学会选型，这也是基本功。

    无源器件，像电阻、电容、电感，用的是最多的器件，一个高端的手机中需要用到上千个电容，电阻稍少一些。

    晶体管，如二极管、三极管、MOS 管，应用也很多，仅次于电阻电容。

    电源芯片，如 DC-DC、LDO、充电芯片。

    其他的，如晶振、磁珠、存储器、继电器、传感器、RTC、ESD 保护器件等等，都是需要掌握的。

核心技能

    电路设计与PCB设计。

仿真

    原理图仿真，用 Multisim 也就够了。

    简易的可以用 Tina-TI，体积小巧，界面简单，能应付大多数的原理图仿真。

    PCB仿真，4G/5G 平台对电源的要求很高，需要 PDN 仿真，如 Allegro PCB SI。

测量、分析工具

    测量分析工具，如示波器、万用表、电子负载、安捷伦电源、信号发生器、逻辑分析仪等，这些都是硬件研发必备仪器。

    做通信的还有 CMU200、安捷伦 8960 等。

焊接工具

    焊接的工具，如电烙铁、热风枪。

    电阻上飞线、热风枪焊接BGA芯片等技能，都是要掌握的基本功。

总线接口

    如 USB、UART、RS-232、RS-485 等；车载的，如 CAN、J1850、SW-CAN 等。

    三轴加速度计的 I2C 和 SPI 协议，温度传感器的 1-WIRE 协议。

    音频的 I2S 协议，SIM 卡的协议，内存的 DDR 协议等。

进阶内容

    如EMC电磁兼容、信号完整性、电源完整性、射频电路设计等。

电路与PCB设计工具

    硬件开发工具，主要是“画原理图”+“画PCB图”，近年来国内电路设计EDA软件，被如下3家霸榜：

• AD：Altium Designer

• PADS：Pads Logic+Pads PCB

• Cadence：ORCAD+Allegro

    如上图，AD的显著特征：黄色的元器件。

    如上图，PADS的显著特征：黑底蓝字黄线。

    如上图，Cadence的显著特征：白底红字蓝线。

三大工具各自的优势

• AD：上手快，简单。

  所以研究所、学校和小公司喜欢用。没什么条条框框，又是Protel演变过来的，用熟悉了就不改了。

• PADS：规则简单，方便使用。

  所以很多中小型公司喜欢用，画图快、看图爽、管理起来也不算混乱。

• Cadence：规则复杂，方便管理，画图好看。库管理非常方便，对接生产采购很容易，画出来的图特别规整。所以大公司都喜欢用Cadence。然后利用PADS弥补Cadence的一些缺点。例如看图不方便。

应当先从哪个入手？

     如果只是在学校或者研究所工作，AD足以。

    如果要在正规公司做事情，可以先学习简单一些的PADS，再学习Cadence。 

怎么开始学习电路设计？

     按照看图、改图、建封装、画原理图、画PCB图、出资料这样的顺序，先把简单的学明白了。

    至于电路仿真这样的相对复杂功能，应当等对硬件开发的内涵有深入了解后，再去接触。

• 看图：会打开，会缩放，会查找，会选择

• 改图：会改连线、改名字、调用库里的元器件

• 建封装：建原理图封装和PCB封装

• 画原理图和PCB图：这个就不用多说了。

• 出资料：原理图输出BOM、PCB图输出Gerber和SMT资料等。

    学会这些，就能开始接触项目工作了。