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解讀優(yōu)秀的硬件工程師必備的能力
硬件工程師Hardware Engineer職位 要求熟悉計算機市場(chǎng)行情;制定計算機組裝計劃;能夠選購組裝需要的硬件設備，并能合理配置、安裝計算機和外圍設備;安裝和配置計算機軟件系統;保養硬件和外圍設備;清晰描述出現的計算機軟硬件故障。下面就由yjbys小編來(lái)告訴大家硬件工程師必備的幾個(gè)能力。想了解更多相關(guān)資訊請持續關(guān)注我們應屆畢業(yè)生培訓網(wǎng)。
1、充分了解各方的設計需求，確定合適的解決方案
啟動(dòng)一個(gè)硬件開(kāi)發(fā)項目，原始的推動(dòng)力會(huì )來(lái)自于很多方面，比如市場(chǎng)的需要，基于整個(gè)系統架構的需要，應用軟件部門(mén)的功能實(shí)現需要，提高系統某方面 能力的需要等等，所以作為一個(gè)硬件系統的設計者，要主動(dòng)的去了解各個(gè)方面的需求，并且綜合起來(lái)，提出最合適的硬件解決方案。
比如A項目的原始推動(dòng)力來(lái)自于公司內部的'一個(gè)高層軟件小組，他們在實(shí)際當中發(fā)現原有的處理器板IP轉發(fā)能力不能滿(mǎn)足要求，從而對于系統的配置和使用都會(huì )造成很大的不便，所以他們提出了對新硬件的需求。
根據這個(gè)目標，硬件方案中就針對性的選用了兩個(gè)高性能網(wǎng)絡(luò )處理器，然后還需要深入的和軟件設計者交流，以確定內存大小，內部結構，對外接口和調試接口的數量及類(lèi)型等等細節，比如軟件人員喜歡將控制信令通路和數據通路完全分開(kāi)來(lái)，這樣在確定內部數據走向的時(shí)候要慎重考慮。
項目開(kāi)始之初是需要召開(kāi)很多的討論會(huì )議的，應該盡量邀請所有相關(guān)部門(mén)來(lái)參與，好處有三個(gè)：
第一可以充分了解大家的需要，以免在系統設計上遺漏重要的功能。
第二是可以讓各個(gè)部門(mén)了解這個(gè)項目的情況，提早做好時(shí)間和人員上協(xié)作的準備。
第三是從感情方面講，在設計之初各個(gè)部門(mén)就參與了進(jìn)來(lái)，這個(gè)項目就變成了大家共同的一個(gè)心血結晶，會(huì )得到大家的呵護和良好合作，對完成工作是很有幫助的。
2、原理圖設計中要注意的問(wèn)題
原理圖設計中要有“拿來(lái)主義”，現在的芯片廠(chǎng)家一般都可以提供參考設計的原理圖，所以要盡量的借助這些資源，在充分理解參考設計的基礎上，做一些自己的發(fā)揮。當主要的芯片選定以后，最關(guān)鍵的外圍設計包括了電源，時(shí)鐘和芯片間的互連。
電源是保證硬件系統正常工作的基礎，設計中要詳細的分析：系統能夠提供的電源輸入;單板需要產(chǎn)生的電源輸出;各個(gè)電源需要提供的電流大小;
電源電路效率;各個(gè)電源能夠允許的波動(dòng)范圍;整個(gè)電源系統需要的上電順序等等。
比如A項目中的網(wǎng)絡(luò )處理器需要1.25V作為核心電壓，要求精度在+5%-
-3%之間，電流需要12A左右，根據這些要求，設計中采用5V的電源輸入，利用Linear的開(kāi)關(guān)電源控制器和IR的MOSFET搭建了合適的電源供應電路，精度要求決定了輸出電容的ESR選擇，并且為防止電流過(guò)大造成的電壓跌落，加入了遠端反饋的功能。
時(shí)鐘電路的實(shí)現要考慮到目標電路的抖動(dòng)等要求，A項目中用到了GE的`PHY器件，剛開(kāi)始的時(shí)候使用一個(gè)內部帶鎖相環(huán)的零延時(shí)時(shí)鐘分配芯片提供 100MHz時(shí)鐘，結果GE鏈路上出現了丟包，后來(lái)?yè)Q成簡(jiǎn)單的時(shí)鐘Buffer器件就解決了丟包問(wèn)題，分析起來(lái)就是內部的鎖相環(huán)引入了抖動(dòng)。
芯片之間的互連要保證數據的無(wú)誤傳輸，在這方面，高速的差分信號線(xiàn)具有速率高，好布線(xiàn)，信號完整性好等特點(diǎn)，A項目中的多芯片間互連均采用了高速差分信號線(xiàn)，在調試和測試中沒(méi)有出現問(wèn)題。
3、PCB設計中要注意的問(wèn)題
PCB設計中要做到目的明確，對于重要的信號線(xiàn)要非常嚴格的要求布線(xiàn)的長(cháng)度和處理地環(huán)路，而對于低速和不重要的信號線(xiàn)就可以放在稍低的布線(xiàn)優(yōu)先級上。
重要的部分包括：電源的分割;內存的時(shí)鐘線(xiàn)，控制線(xiàn)和數據線(xiàn)的長(cháng)度要求;高速差分線(xiàn)的`布線(xiàn)等等。
A項目中使用內存芯片實(shí)現了1G大小的DDR memory，針對這個(gè)部分的布線(xiàn)是非常關(guān)鍵的，要考慮到控制線(xiàn)和地址線(xiàn)的拓撲分布，數據線(xiàn)和時(shí)鐘線(xiàn)的長(cháng)度差別控制等方面，在實(shí)現的過(guò)程中，根據芯片的數據手冊和實(shí)際的工作頻率可以得出具體的布線(xiàn)規則要求，比如同一組內的數據線(xiàn)長(cháng)度相差不能超過(guò)多少個(gè)mil，每個(gè)通路之間的長(cháng)度相差不能超過(guò)多少個(gè)mil等等。
當這些要求確定后就可以明確要求PCB設計人員來(lái)實(shí)現了，如果設計中所有的重要布線(xiàn)要求都明確了，可以轉換成整體的布線(xiàn)約束，利用CAD中的自動(dòng)布線(xiàn)工具軟件來(lái)實(shí)現PCB設計，這也是在高速PCB設計中的一個(gè)發(fā)展趨勢。
4、 檢查和調試
當準備調試一塊板的時(shí)候，一定要先認真的做好目視檢查，檢查在焊接的過(guò)程中是否有可見(jiàn)的短路和管腳搭錫等故障，檢查是否有元器件型號放置錯誤，
第一腳放置錯誤，漏裝配等問(wèn)題，然后用萬(wàn)用表測量各個(gè)電源到地的電阻，以檢查是否有短路，這個(gè)好習慣可以避免貿然上電后損壞單板。調試的過(guò)程中要有平和的心態(tài)，遇見(jiàn)問(wèn)題是非常正常的'，要做的就是多做比較和分析，逐步的排除可能的原因，要堅信“凡事都是有辦法解決的”和“問(wèn)題出現一定有它的原因”，這樣最后一定能調試成功。
5、總結
現在從技術(shù)的角度來(lái)說(shuō)，每個(gè)設計最終都可以做出來(lái)，但是一個(gè)項目的成功與否，不僅僅取決于技術(shù)上的實(shí)現，還與完成的.時(shí)間，產(chǎn)品的質(zhì)量，團隊的配 合密切相關(guān)，所以良好的團隊協(xié)作，透明坦誠的項目溝通，精細周密的研發(fā)安排，充裕的物料和人員安排，這樣才能保證一個(gè)項目的成功。
所以細心和認真的檢查，負責任的測試，不懈的學(xué)習和積累，才能使得一個(gè)硬件設計人員持續不斷的進(jìn)步，而后術(shù)業(yè)有所小成。
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