硬件设计从0到1之基础知识框架

                                                 **硬件工程师从0到1--《基础知识框架》**
   **开篇语**

笔者自2011年从本科毕业至今已经近8年，目前从事与硬件产品经理相关工作，主要面向于B端产品（B端：企业用户）。整个岗位职责经历了硬件工程师、FPGA逻辑工程师、项目经理、产品经理，从业企业类型有中型企业、创业公司、上市企业。回首这8年来的经历，从一个刚出校门对硬件非常懵懂的职场小白，到现在对硬件设计过程游刃有余并且在组织优化有自己的一些思考，这个过程值得回味总结。人生职业生涯刚刚过五分之一，我的职业生涯也在路上，将继续探索不断开拓新篇章。
闲话休提，为何要写下此篇关于硬件工程师的从0到1？8年前笔者自师从的自动化专业毕业，一直想要向硬件设计路线发展，但是因专业主要偏向于控制原理，对硬件设计所需要掌握的知识、工具、发展方向很不了解。在刚毕业时要面临着从学习到职业人的转变，也面临着由课本知识到工程实践的转换，内心忐忑不安，对未来非常迷茫担忧。从网上寻找关于硬件工程师的技能、知识、发展路线，大部分前辈大神们的资料都是大量技能、工具、知识点的列举，对于一个职业小白来说依然是一脸蒙圈。正是应了流行的那句话：懂得很多道理却依然过不好自己的人生。我想很多跟我有同样经历的人也是有这样的感慨：懂得很多要做的事情却依然不知道该如何开展工作，如何从‘0’的状态能够基本了解设计过程，可以从学习阶段比较平稳过渡到职业阶段。本文基于硬件工程师职业过渡阶段应该掌握的要素做出分享，期望对刚毕业迷茫的或者想要从事硬件设计却不知从何开始的你有一些帮助。
--------基本知识框架-------
工欲善其事必先利其器。硬件设计作为一项技术性工作，肯定有一些必要的基础知识作为支撑。基础理论的内容主要通过书本学习获得。这部分基础知识框架，在未来工作中非常重要，如果你期望自己在硬件设计上走的更长远，做到系统设计或者更高级一些的复杂产品，要把这部分知识框架牢牢掌握。
书籍推荐
《模拟电路》、《数字电路》、《信号与系统》、《电路基础》、《晶体管电路设计》、《信号完整性分析》、《电子元器件应用技术》、《高速数字信号》等。
以上只列举了关键的一些书籍，对于硬件工程师的核心理论已经基本上涵盖了。这些书籍的使用方式在硬件工程成长的各个阶段有所偏倚。
初期阶段：-1年到0.5年
这个阶段为硬件基本了解和初步接触硬件设计做准备。应高要学习的书是：《模拟电路》、《数字电路》、《电路基础》、《晶体管电路设计》、《电子元器件应用技术》。
《模拟电路》、《数字电路》：在这个阶段把模拟电路、数字电路的基本知识掌握，重点是二极管、三极管、放大器、与非门、 芯片初识的知识掌握。关于一些高级的高带宽、复杂门逻辑、电压源、电流源的内部分析等内容，粗略看看。现阶段不会应用这部分知识。
《电路基础》：掌握基本的电路分析方法，戴维南等效等基础分析内容，作为理论补充知识。更多的电路网络拓扑结构分析，现阶段也不会应用。
《晶体管电路设计》、《电子元器件应用技术》：可以简要学习三极管、放大器等实际分析的角度和基本方法，了解硬件设计应该考虑的基本要素。
有了以上的知识，可以从学校的理论阶段开始进入工作中做一些初级电路设计工作。在企业中新进入的硬件工程师都是从公司原有板件的BUG修正或者升级改造开始。这一阶段只涉及到很少一部分原创电路，只是针对原板件的问题进行修复，或者一些简单功能的板件的设计，尚且没有很大难度。相信你经由以上学习的知识，通过在网上查找前辈们的资料一定可以担任起这部分工作。
中期阶段：0.5年到1.5年
这个阶段，你已经掌握了硬件基本流程，对设计工具有一定了解，也画了一些简单的板件。也许这个阶段你已经开始需要负责一些较为复杂的设计，需要进行多层板的调整或者接触到单片机、ARM、DSP、FPGA等数字器件的应用。在这个阶段需要对知识进行升级，以备未来更高的设计挑战。
《模拟电路》、《数字电路》：需要将书中关于带宽、数字电路的竞争冒险、复杂电路拓扑分析、mos管、晶闸管等内容详细掌握。并结合近半年左右的调试经验去理论结合实际分析出现的问题，如何解决。
《信号与系统》、《电路基础》：把书中关于信号部分的理论及电路分析的理论，都要掌握。未来想要成为设计上能够分析故障原因，有针对性解决高速电路问题，分析EMC整改的问题，这两本书中知识是必不可少的。假如你只期望做一些基础硬件设计工作，如：单板最高频率400M以下，初级的EMC设计等，那这部分的知识，只要了解大概关于信号知识即可。
《信号完整性分析》、《高速数字信号》：这部分知识要细细研读。这些内容是未来你设计高速硬件板件、模数混合板件、微小信号处理板件、多层复杂板件的基础，会对你成为一个硬件设计高手有很大助力。见过很多虽然也设计高速数字信号板件的工程师，虽然知道经验上要调整PCB线宽、线距，调整板材等手段用于信号匹配，但是却不知道为什么，也不知道何时要做这些调整。如果看了这两本书那么你会有很清晰的认知。未来你期望向更高的职业，如：技术总监、系统设计师，那么这些内容会为你的职业道路添砖加瓦。
以上就是关于硬件基础知识的介绍。接下来将会有系列文章介绍整个硬件设计的从0到1过程应该怎样进行。如果你对文章有新的建议，或者在硬件设计上有自己的想法可以通过QQ或者邮件联系我，共同探讨一起进步。
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