單板硬件開發(fā)(想做硬件研發(fā),需要學(xué)哪些知識呢)

1.想做硬件研發(fā),需要學(xué)哪些知識呢

硬件開發(fā)流程：

1.明確硬件總體需求情況，如CPU 處理能力、存儲容量及速度，I/O 端口的分配、接口要求、電平要求、特殊電路要求等

2.根據(jù)需求分析制定硬件總體方案，尋求關(guān)鍵器件及其技術(shù)資料、技術(shù)途徑、技術(shù)支持，要比較充分地考慮技術(shù)可能性、可靠性以及成本控制，并對開發(fā)調(diào)試工具提出明確的要求，關(guān)鍵器件索取樣品。

3.作硬件詳細設(shè)計，包括繪制硬件原理圖、單板功能框圖及編碼、PCB布線，同時完成開發(fā)物料清單、生產(chǎn)文件（Gerber）、物料申領(lǐng)。

4. 領(lǐng)回PCB板及物料后安排焊好2~4 塊單板，作單板調(diào)試，對原理設(shè)計中的各功能進行調(diào)測，必要時修改原理圖并作記錄。

5.軟硬件系統(tǒng)聯(lián)調(diào)，一般的單板需硬件人員、單板軟件人員的配合，經(jīng)過單板調(diào)試后在原理及PCB布線方面有些調(diào)整，需第二次投板。

6.內(nèi)部驗收及轉(zhuǎn)中試，試產(chǎn)時，跟蹤產(chǎn)線的問題，積極協(xié)助產(chǎn)線解決各項問題，提高優(yōu)良率，為量產(chǎn)鋪平道路。

7.小批量產(chǎn)。產(chǎn)品通過驗收后，要進行小批量產(chǎn)，摸清生產(chǎn)工藝，測試工藝，為大批量產(chǎn)做準備。

8.大批量產(chǎn)。經(jīng)過小批量產(chǎn)驗證全套電子產(chǎn)品研發(fā)、測試、量產(chǎn)工藝都沒有問題后，可以開始大批量產(chǎn)工作。

其中電子產(chǎn)品開發(fā)完畢后，一般需要有個外殼或者結(jié)構(gòu)體之類的固定電子產(chǎn)品的東西，正常情況下不會直接拿著電路板使用，因此中間還穿插著模具設(shè)計、外形設(shè)計、開模具、試裝配等工序，大約有將近20多道工序才能完成一個電子產(chǎn)品研發(fā)過程，復(fù)雜一些的就更多了。不太清楚都可以直接向北京瑞雪星晨科技有限公司的李工詢問下，此人經(jīng)驗比較豐富，愿意助人。

可以說每一款電子產(chǎn)品研發(fā)都有自己的特點，否則就變成同一款電子產(chǎn)品了，因此遇到具體的電子產(chǎn)品研發(fā)時，還需要根據(jù)其功能特點進行專門分析。

2.硬件開發(fā)的硬件開發(fā)文檔規(guī)范

1、硬件需求說明書 硬件需求說明書是描寫硬件開發(fā)目標，基本功能、基本配置，主要性能指標、運行環(huán)境，約束條件以及開發(fā)經(jīng)費和進度等要求，它的要求依據(jù)是產(chǎn)品規(guī)格說明書和系統(tǒng)需求說明書。

它是硬件總體設(shè)計和制訂硬件開發(fā)計劃的依據(jù)，具體編寫的內(nèi)容有：系統(tǒng)工程組網(wǎng)及使用說明、硬件整體系統(tǒng)的基本功能和主要性能指標、硬件分系統(tǒng)的基本功能和主要性能指標以及功能模塊的劃分等。2、硬件總體設(shè)計報告 硬件總體設(shè)計報告是根據(jù)需求說明書的要求進行總體設(shè)計后出的報告，它是硬件詳細設(shè)計的依據(jù)。

編寫硬件總體設(shè)計報告應(yīng)包含以下內(nèi)容：系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)及功能劃分，系統(tǒng)邏輯框圖、組成系統(tǒng)各功能模塊的邏輯框圖，電路結(jié)構(gòu)圖及單板組成，單板邏輯框圖和電路結(jié)構(gòu)圖，以及可靠性、安全性、電磁兼容性討論和硬件測試方案等。3、單板總體設(shè)計方案 在單板的總體設(shè)計方案定下來之后應(yīng)出這份文檔，單板總體設(shè)計方案應(yīng)包含單板版本號，單板在整機中的位置、開發(fā)目的及主要功能，單板功能描述、單板邏輯框圖及各功能模塊說明，單板軟件功能描述及功能模塊劃分、接口簡單定義與相關(guān)板的關(guān)系，主要性能指標、功耗和采用標準。

4、單板硬件詳細設(shè)計 在單板硬件進入到詳細設(shè)計階段，應(yīng)提交單板硬件詳細設(shè)計報告。在單板硬件詳細設(shè)計中應(yīng)著重體現(xiàn)：單板邏輯框圖及各功能模塊詳細說明，各功能模塊實現(xiàn)方式、地址分配、控制方式、接口方式、存貯器空間、中斷方式、接口管腳信號詳細定義、時序說明、性能指標、指示燈說明、外接線定義、可編程器件圖、功能模塊說明、原理圖、詳細物料清單以及單板測試、調(diào)試計劃。

有時候一塊單板的硬件和軟件分別由兩個開發(fā)人員開發(fā)，因此這時候單板硬件詳細設(shè)計便為軟件設(shè)計者提供了一個詳細的指導(dǎo)，因此單板硬件詳細設(shè)計報告至關(guān)重要。尤其是地址分配、控制方式、接口方式、中斷方式是編制單板軟件的基礎(chǔ)，一定要詳細寫出。

5、單板軟件詳細設(shè)計 在單板軟件設(shè)計完成后應(yīng)相應(yīng)完成單板軟件詳細設(shè)計報告，在報告中應(yīng)列出完成單板軟件的編程語言，編譯器的調(diào)試環(huán)境，硬件描述與功能要求及數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等。要特別強調(diào)的是：要詳細列出詳細的設(shè)計細節(jié)，其中包括中斷、主程序、子程序的功能、入口參數(shù)、出口參數(shù)、局部變量、函數(shù)調(diào)用和流程圖。

在有關(guān)通訊協(xié)議的描述中，應(yīng)說明物理層，鏈路層通訊協(xié)議和高層通訊協(xié)議由哪些文檔定義。6、單板硬件過程調(diào)試文檔 開發(fā)過程中，每次所投PCB板，工程師應(yīng)提交一份過程文檔，以便管理階層了解進度，進行考評，另外也給其他相關(guān)工程師留下一份有參考價值的技術(shù)文檔。

每次所投PCB板時應(yīng)制作此文檔。這份文檔應(yīng)包括以下內(nèi)容：單板硬件功能模塊劃分，單板硬件各模塊調(diào)試進度，調(diào)試中出現(xiàn)的問題及解決方法，原始數(shù)據(jù)記錄、系統(tǒng)方案修改說明、單板方案修改說明、器件改換說明、原理圖、PCB圖修改說明、可編程器件修改說明、調(diào)試工作階段總結(jié)、調(diào)試進展說明、下階段調(diào)試計劃以及測試方案的修改。

7、單板軟件過程調(diào)試文檔 每月收集一次單板軟件過程調(diào)試文檔，或調(diào)試完畢（指不滿一月）收集，盡可能清楚，完整列出軟件調(diào)試修改過程。單板軟件過程調(diào)試文檔應(yīng)當(dāng)包括以下內(nèi)容：單板軟件功能模塊劃分及各功能模塊調(diào)試進度、單板軟件調(diào)試出現(xiàn)問題及解決、下階段的調(diào)試計劃、測試方案修改。

8、單板系統(tǒng)聯(lián)調(diào)報告 在項目進入單板系統(tǒng)聯(lián)調(diào)階段，應(yīng)出單板系統(tǒng)聯(lián)調(diào)報告。單板系統(tǒng)聯(lián)調(diào)報告包括這些內(nèi)容：系統(tǒng)功能模塊劃分、系統(tǒng)功能模塊調(diào)試進展、系統(tǒng)接口信號的測試原始記錄及分析、系統(tǒng)聯(lián)調(diào)中出現(xiàn)問題及解決、調(diào)試技巧集錦、整機性能評估等。

9、單板硬件測試文檔 在單板調(diào)試完之后，申請內(nèi)部驗收之前，應(yīng)先進行自測以確保每個功能都能實現(xiàn)，每項指標都能滿足。自測完畢應(yīng)出單板硬件測試文檔，單板硬件測試文檔包括以下內(nèi)容：單板功能模塊劃分、各功能模塊設(shè)計輸入輸出信號及性能參數(shù)、各功能模塊測試點確定、各測試參考點實測原始記錄及分析、板內(nèi)高速信號線測試原始記錄及分析、系統(tǒng)I/O口信號線測試原始記錄及分析，整板性能測試結(jié)果分析。

10、硬件信息庫 為了共享技術(shù)資料，我們希望建立一個共享資料庫，每一塊單板都希望將的最有價值最有特色的資料歸入此庫。硬件信息庫包括以下內(nèi)容：典型應(yīng)用電路、特色電路、特色芯片技術(shù)介紹、特色芯片的使用說明、驅(qū)動程序的流程圖、源程序、相關(guān)硬件電路說明、PCB布板注意事項、單板調(diào)試中出現(xiàn)的典型及解決、軟硬件設(shè)計及調(diào)試技巧。

3.硬件開發(fā)的開發(fā)流程

原發(fā)布者：yweiqiang

硬件開發(fā)流程和項目管理備注：請大家在相關(guān)開發(fā)環(huán)節(jié)做好相關(guān)開發(fā)文檔，以便項目完成后能及時的歸檔。同時希望大家配合做好各個開發(fā)環(huán)節(jié)的銜接，以便能使整個項目及時高效的完成。XXX項目管理表備注：器件選型一定要在原理圖開始前完成，原理圖最終版本一定在pcb最終版本前3天確定，bom一定要在pcb板打板前確認ok，元件及相關(guān)配套設(shè)備的購買或者免費申請樣品一定要在pcb回來前準備ok，結(jié)構(gòu)評估一定要在pcblayout前完成。另外相關(guān)任務(wù)的責(zé)任人在接手和完成自己的相關(guān)工作時一定要記得把相關(guān)時間點填寫到上面表格“責(zé)任人”欄中。

4.硬件工程師該具備的元器件知識與技能,你都會嗎

一個好的硬件工程師應(yīng)該具備的基本知識和能力1. 快速學(xué)習(xí)的能力：作為一個通信汪，我就以通信設(shè)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(shè)你是做電源的，同理，你也需要對電源相關(guān)的知識和客戶的需求進行深入的理解和學(xué)習(xí)吧？2. 對協(xié)議和標準的理解：繼續(xù)用通信設(shè)備做代表。通信設(shè)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(shè)備，各種電路，PCB板，電源都是為了通信協(xié)議服務(wù)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(guān)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(shè)備就更是如此，PDH/SDH/SONET是更硬件的設(shè)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(guān)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(shè)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(yīng)該要深入了解吧，各自的優(yōu)劣勢也應(yīng)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！3. 寫文檔的能力：誠如軟件設(shè)計一樣，好的軟件設(shè)計需要好的設(shè)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(fù)雜度的提高，硬件設(shè)計也越來越復(fù)雜以及對應(yīng)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(shè)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(guān)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(fù)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(guān)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(fēng)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(fù)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(wù)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(fù)位，SDRAM/DDR,FLASH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(xué)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(shè)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(fù)雜的硬件邏輯軟件，是整個硬件設(shè)計的核心工作，任何。

5.電腦硬件基本知識

主板，又叫主機板（mainboard）、系統(tǒng)板（systembourd）和母板（motherboard）；它安裝在機箱內(nèi)，是微機最基本的也是最重要的部件之一。

主板一般為矩形電路板，上面安裝了組成計算機的主要電路系統(tǒng)，一般有BIOS芯片、I/O控制芯片、鍵盤和面板控制開關(guān)接口、指示燈插接件、擴充插槽、主板及插卡的直流電源供電接插件等元件。主板的另一特點，是采用了開放式結(jié)構(gòu)。

主板上大都有6-8個擴展插槽，供PC機外圍設(shè)備的控制卡（適配器）插接。通過更換這些插卡，可以對微機的相應(yīng)子系統(tǒng)進行局部升級，使廠家和用戶在配置機型方面有更大的靈活性。

總之，主板在整個微機系統(tǒng)中扮演著舉足重新的腳色。可以說，主板的類型和檔次決定著整個微機系統(tǒng)的類型和檔次，主板的性能影響著整個微機系統(tǒng)的性能。

常見的PC機主板的分類方式有以下幾種 ★主板的分類： 一、按主板上使用的CPU分有： 386主板、486主板、奔騰（Pentium，即586）主板、高能奔騰（Pentium Pro，即686）主板。 同一級的CPU往往也還有進一步的劃分，如奔騰主板，就有是否支持多能奔騰（P55C,MMX要求主板內(nèi)建雙電壓）， 是否支持Cyrix 6x86、AMD 5k86 （都是奔騰級的CPU，要求主板有更好的散熱性）等區(qū)別。

二、按主板上I/O總線的類型分 ·ISA(Industry Standard Architecture)工業(yè)標準體系結(jié)構(gòu)總線. ·EISA(Extension Industry Standard Architecture)擴展標準體系結(jié)構(gòu)總線. ·MCA(Micro Channel)微通道總線. 此外，為了解決CPU與高速外設(shè)之間傳輸速度慢的"瓶頸"問題，出現(xiàn)了兩種局部總線，它們是： ·VESA(Video Electronic Standards Association)視頻電子標準協(xié)會局部總線，簡稱VL總線. ·PCI(Peripheral Component Interconnect)外圍部件互連局部總線，簡稱PCI總線. 486級的主板多采用VL總線，而奔騰主板多采用PCI總線。 目前，繼PCI之后又開發(fā)了更外圍的接口總線，它們是：USB(Universal Serial Bus)通用串行總線。

IEEE1394（美國電氣及電子工程師協(xié)會1394標準）俗稱"火線（Fire Ware）"。 三、按邏輯控制芯片組分 這些芯片組中集成了對CPU、CACHE、I/0和總線的控制586以上的主板對芯片組的作用尤為重視。

Intel公司出品的用于586主板的芯片組有：LX 早期的用于Pentium 60和66MHz CPU的芯片組 ·NX 海王星（Neptune），支持Pentium 75 MHz以上的CPU，在Intel 430 FX芯片組推出之前很流行，現(xiàn)在已不多見。 ·FX 在430和440兩個系列中均有該芯片組，前者用于Pentium，后者用于Pentium Pro。

HX Intel 430系列，用于可靠性要求較高的商用微機。VX Intel 430系列，在HX基礎(chǔ)上針對普通的多媒體應(yīng)用作了優(yōu)化和精簡。

有被TX取代的趨勢。TX Intel 430系列的最新芯片組，專門針對Pentium MMX技術(shù)進行了優(yōu)化。

GX、KX Intel 450系列，用于Pentium Pro,GX為服務(wù)器設(shè)計，KX用于工作站和高性能桌面PC。MX Intel 430系列，專門用于筆記本電腦的奔騰級芯片組，參見《Intel 430 MX芯片組》。

非Intel公司的芯片組有：VT82C5xx系列 VIA公司出品的586芯片組。 ·SiS系列 SiS公司出品，在非Intel芯片組中名氣較大。

·Opti系列 Opti公司出品，采用的主板商較少。 四、按主板結(jié)構(gòu)分 ·AT 標準尺寸的主板，IBM PC/A機首先使用而得名，有的486、586主板也采用AT結(jié)構(gòu)布局 ·Baby AT 袖珍尺寸的主板，比AT主板小，因而得名。

很多原裝機的一體化主板首先采用此主板結(jié)構(gòu) ·ATX &127； 改進型的AT主板，對主板上元件布局作了優(yōu)化，有更好的散熱性和集成度，需要配合專門的ATX機箱使用 ·一體化（All in one） 主板上集成了聲音，顯示等多種電路，一般不需再插卡就能工作，具有高集成度和節(jié)省空間的優(yōu)點，但也 有維修不便和升級困難的缺點。在原裝品牌機中采用較多 ·NLX Intel最新的主板結(jié)構(gòu)，最大特點是主板、CPU的升級靈活方便有效，不再需要每推出一種CPU就必須更新主板設(shè)計 此外還有一些上述主板的變形結(jié)構(gòu)，如華碩主板就大量采用了3/4 Baby AT尺寸的主板結(jié)構(gòu)。

五、按功能分 ·PnP功能 帶有PnP BIOS的主板配合PnP操作系統(tǒng)（如Win95）可幫助用戶自動配置主機外設(shè)，做到"即插即用" ·節(jié)能（綠色）功能 一般在開機時有能源之星（Energy Star）標志，能在用戶不使用主機時自動進入等待和休眠狀態(tài)，在 此期間降低CPU及各部件的功耗 ·無跳線主板 這是一種新型的主板，是對PnP主板的進一步改進。在這種主板上，連CPU的類型、工作電壓等都無須用跳線開關(guān)，均 自動識別，只需用軟件略作調(diào)整即可。

經(jīng)過Remark的CPU在這種主板上將無所遁形. 486以前的主板一般沒有上述功能，586以上的主板均配有PnP和節(jié)能功能，部分原裝品牌機中還可通過主板控制主機電源 的通斷，進一步做到智能開/關(guān)機，這在兼容機主板上還很少見，但肯定是將來的一個發(fā)展方向。無跳線主板將是主板發(fā) 展的另一個方向。

六、其它的主板分類方法： ·按主板的結(jié)構(gòu)特點分類還可分為基于CPU的主板、基于適配電路的主板、一體化主板等類型。基于CPU的一體。