硬件研发工程师必备的技能有哪些？

随着科技的飞速发展，硬件工程师的需求和影响力也在日益增长。无论是在信息科技公司，还是在制造企业，硬件工程师都是不可或缺的角色。

那么硬件工程师需要有哪些必备技能呢？

1.能独立完成硬件架构设计

硬件架构设计就是硬件总体方案设计，目的是要能用最合理的电路和最优化的成本满足用户的需求。这个技能对于刚从事硬件开发的新人来说要求是比较高的，至少需要5年以上的从业经验才有可能入门。

硬件架构设计主要包括：处理器及其最小系统设计；通信总线设计；输入输出接口设计；电源设计；人机接口设计；结构设计；散热设计等等。难的地方不在于如何使用这些电路模块实现用户需求，而在于能否用最合理的电路和最优化的成本去实现。

2.熟悉常规元器件的原理及应用要点

要想设计出好的硬件那必须熟悉常规元器件的工作原理和应用要点，知道该用哪类器件以及选择什么技术参数。常规元器件类别是很多的，包括电阻、电容、电感、二三极管、光器件、磁性元件、继电器、连接器、模拟器件、隔离器件、电源、时钟、保护器件、处理器、存储器、FPGA等等，每一类器件还有很多的细分种类。掌握这些元器件的工作原理和应用要点是一个日积月累的过程，需要长期的不懈努力。

3.掌握模拟电路和数字电路设计原理

模拟电路并不可怕。一要处理好接地，合理区分模拟地和数字地，干净的参考地对模拟电路信号质量很重要。二要用好滤波、隔直、比较、放大、整流、逆变等典型模拟电路。三要做好信号传输及阻抗匹配，对每个端口的输入输出信号的幅值、频率、极限值、输入或输出阻抗等参数进行详细计算。

数字电路也不简单。一要注意电平匹配，不同工艺的器件输入输出电平是不一样的，比如TTL和CMOS的区别，不同电源电压之间的接口也要注意是否匹配。二要注意外设访问的片选、读、写等总线时序要求，在设计中要考虑逻辑门延时的影响，避免时序冲突。三要注意数字端口的驱动能力，注意端口拉电流和灌电流的限值。四要注意严格控制IO端口的上电默认方向及电平，避免上电时误动作或误发信号。

4.了解DFM/DFT/DFS设计要求

DFM（Design for manufacturability，可制造性设计）、DFT（Design for Testability，可测试性设计）、DFS（Design for Serviceability，可维护性设计）的要求很直白，就是要在硬件设计时考虑产品全生命周期的生产、测试及维护的方便性，千万不要忽视这三个方面，对于门槛不高、竞争激烈的中低端产品，这三个方面做得好不好甚至会决定产品的成败。

5.掌握EMC原理及设计要点

EMC设计在很多人眼里应该是比较高端的硬件技术了，因为电场和磁场都是看不见、摸不着的，但它们又是实实在在客观存在的，而且经常悄悄地干着一些可能让产品出现问题的事。

EMC项目有很多，主要包括静电、浪涌、快速瞬变、辐射电磁场、射频传导、工频磁场、脉冲磁场、阻尼震荡磁场、阻尼震荡波及电源影响等抗扰度试验，还有电源传导发射和外壳辐射发射两项对外发射试验项目，要对每种试验的试验方法、涉及端口、干扰信号参数及可能的电路薄弱点有深入的了解和预估。

6.熟悉结构设计基本要求

对于硬件研发工程师完成一个好的硬件设计还是非常有必要了解的，作为一个产品，硬件不可能裸奔，需要一个外壳对硬件提供一个物理支撑和保护，同时与产品现场应用建立链接。

7.熟练进行PCB Layout

PCB Layout应该是硬件工程师的看家本领了，但要把PCB Layout做到极致也是有难度的。除了布局布线、安装孔、接口等基本要求以外，关键是要掌握PCB Layout中的DFM、EMC、SI、PI以及安规等设计要求，如果是特殊行业，那么PCB Layout也要遵循行业要求。

8.掌握底层驱动软件编写和调试技术

硬件也要对软件进行监视，一旦软件跑飞或死机，硬件上可以强制闭锁或重启，防止问题扩大。应用层和平台层的软件可以不掌握，但和硬件相关的底层驱动软件必须要掌握，有条件还要自己编写并调试，这样有助于更好的理解硬件，并把硬件的性能充分发挥出来。

9.熟练使用常用的仿真和调试工具

常用的电路仿真工具有Pspice、Multisim、以及制图工具自带的仿真软件，在设计前进行模拟电路和数字高速电路SI仿真是非常有必要的，能够加速设计过程，避免犯低级错误。另外，处理器的仿真调试工具也要能熟练使用，对于驱动和硬件的适配调试是必不可少的。

硬件调试或分析问题，肯定也要用到调试工具，示波器、万用表、逻辑分析仪等等必须熟练使用。对于通讯、射频、电源等专业可能还需要使用更专业的设备，使用方法也必须熟练掌握。