硬件工程师所具备的能力

第一篇：硬件工程师所具备的能力

硬件工程师必看---必杀技学习

硬件工程师必看---必杀技学习充分了解各方的设计需求，确定合适的解决方案

启动一个硬件开发项目，原始的推动力会来自于很多方面，比如市场的需要，基于整个系统架构的需要，应用软件部门的功能实现需要，提高系统某方面能力的需要等等，所以作为一个硬件系统的设计者，要主动的去了解各个方面的需求，并且综合起来，提出最合适的硬件解决方案。比如A项目的原始推动力来自于公司内部的一个高层软件小组，他们在实际当中发现原有的处理器板IP转发能力不能满足要求，从而对于系统的配置和使用都会造成很大的不便，所以他们提出了对新硬件的需求。根据这个目标，硬件方案中就针对性的选用了两个高性能网络处理器，然后还需要深入的和软件设计者交流，以确定内存大小，内部结构，对外接口和调试接口的数量及类型等等细节，比如软件人员喜欢将控制信令通路和数据通路完全分开来，这样在确定内部数据走向的时候要慎重考虑。项目开始之初是需要召开很多的讨论会议的，应该尽量邀请所有相关部门来参与，好处有三个，第一可以充分了解大家的需要，以免在系统设计上遗漏重要的功能，第二是可以让各个部门了解这个项目的情况，提早做好时间和人员上协作的准备，第三是从感情方面讲，在设计之初各个部门就参与了进来，这个项目就变成了大家共同的一个心血结晶，会得到大家的呵护和良好合作，对完成工作是

很有帮助的。原理图设计中要注意的问题

原理图设计中要有“拿来主义”，现在的芯片厂家一般都可以提供参考设计的原理图，所以要尽量的借助这些资源，在充分理解参考设计的基础上，做一些自己的发挥。当主要的芯片

选定以后，最关键的外围设计包括了电源，时钟和芯片间的互连。

电源是保证硬件系统正常工作的基础，设计中要详细的分析：系统能够提供的电源输入；单板需要产生的电源输出；各个电源需要提供的电流大小；电源电路效率；各个电源能够允许的波动范围；整个电源系统需要的上电顺序等等。比如A项目中的网络处理器需要1.25V作为核心电压，要求精度在＋5%-－3%之间，电流需要12A左右，根据这些要求，设计中采用5V的电源输入，利用Linear的开关电源控制器和IR的MOSFET搭建了合适的电源供应电路，精度要求决定了输出电容的ESR选择，并且为防止电流过大造成的电压跌落，加入了远

端反馈的功能。

时钟电路的实现要考虑到目标电路的抖动等要求，A项目中用到了GE的PHY器件，刚开始的时候使用一个内部带锁相环的零延时时钟分配芯片提供100MHz时钟，结果GE链路上出现了丢包，后来换成简单的时钟Buffer器件就解决了丢包问题，分析起来就是内部的锁相环

引入了抖动。

芯片之间的互连要保证数据的无误传输，在这方面，高速的差分信号线具有速率高，好布线，信号完整性好等特点，A项目中的多芯片间互连均采用了高速差分信号线，在调试和测试中

没有出现问题。PCB设计中要注意的问题

PCB设计中要做到目的明确，对于重要的信号线要非常严格的要求布线的长度和处理地环路，而对于低速和不重要的信号线就可以放在稍低的布线优先级上。重要的部分包括：电源的分

割；内存的时钟线，控制线和数据线的长度要求；高速差分线的布线等等。

A项目中使用内存芯片实现了1G大小的DDR memory，针对这个部分的布线是非常关键的，要考虑到控制线和地址线的拓扑分布，数据线和时钟线的长度差别控制等方面，在实现的过程中，根据芯片的数据手册和实际的工作频率可以得出具体的布线规则要求，比如同一组内的数据线长度相差不能超过多少个mil，每个通路之间的长度相差不能超过多少个mil等等。当这些要求确定后就可以明确要求PCB设计人员来实现了，如果设计中所有的重要布线要求都明确了，可以转换成整体的布线约束，利用CAD中的自动布线工具软件来实现PCB设计，这也是在高速PCB设计中的一个发展趋势。检查和调试

当准备调试一块板的时候，一定要先认真的做好目视检查，检查在焊接的过程中是否有可见的短路和管脚搭锡等故障，检查是否有元器件型号放置错误，第一脚放置错误，漏装配等问题，然后用万用表测量各个电源到地的电阻，以检查是否有短路，这个好习惯可以避免贸然上电后损坏单板。调试的过程中要有平和的心态，遇见问题是非常正常的，要做的就是多做比较和分析，逐步的排除可能的原因，要坚信“凡事都是有办法解决的”和“问题出现一定

有它的原因”，这样最后一定能调试成功。一些总结的话

现在从技术的角度来说，每个设计最终都可以做出来，但是一个项目的成功与否，不仅仅取决于技术上的实现，还与完成的时间，产品的质量，团队的配合密切相关，所以良好的团队协作，透明坦诚的项目沟通，精细周密的研发安排，充裕的物料和人员安排，这样才能保证

一个项目的成功。

一个好的硬件工程师实际上就是一个项目经理，他/她需要从外界交流获取对自己设计的需求，然后汇总，分析成具体的硬件实现。还要跟众多的芯片和方案供应商联系，从中挑选出合适的方案，当原理图完成后，他/她要组织同事来进行配合评审和检查，还要和CAD工程师一起工作来完成PCB的设计。与此同时，还要准备好BOM清单，开始采购和准备物料，联

系加工厂家完成板的贴装。在调试的过程中他/她要组织好软件工程师来一起攻关调试，配合测试工程师一起解决测试中发现的问题，等到产品推出到现场，如果出现问题，还需要做到及时的支持。所以做一个硬件设计人员要锻炼出良好的沟通能力，面对压力的调节能力，同一时间处理多个事务的协调和决断能力和良好平和的心态等等。

还有细心和认真，因为硬件设计上的一个小疏忽往往就会造成非常大的经济损失，比如以前碰到一块板在PCB设计完备出制造文件的时候误操作造成了电源层和地层连在了一起，PCB板制造完毕后又没有检查直接上生产线贴装，到测试的时候才发现短路问题，但是元器件已经都焊接到板上了，结果造成了几十万的损失。所以细心和认真的检查，负责任的测试，不懈的学习和积累，才能使得一个硬件设计人员持续不断的进步，而后术业有所小成。

相关文章：

如何设计一个合适的电源

对于现在一个电子系统来说，电源部分的设计也越来越重要，我想通过和大家探讨一些自己关于电源设计的心得，来个抛砖引玉，让我们在电源设计方面能够都有所深入和长进。

Q1：如何来评估一个系统的电源需求

Answer：对于一个实际的电子系统，要认真的分析它的电源需求。不仅仅是关心输入电压，输出电压和电流，还要仔细考虑总的功耗，电源实现的效率，电源部分对负载变化的瞬态响应能力，关键器件对电源波动的容忍范围以及相应的允许的电源纹波，还有散热问题等等。功耗和效率是密切相关的，效率高了，在负载功耗相同的情况下总功耗就少，对于整个系统的功率预算就非常有利了，对比LDO和开关电源，开关电源的效率要高一些。同时，评估效

率不仅仅是看在满负载的时候电源电路的效率，还要关注轻负载的时候效率水平。至于负载瞬态响应能力，对于一些高性能的CPU应用就会有严格的要求，因为当CPU突然开始运行繁重的任务时，需要的启动电流是很大的，如果电源电路响应速度不够，造成瞬间电

压下降过多过低，造成CPU运行出错。

一般来说，要求的电源实际值多为标称值的＋－5%，所以可以据此计算出允许的电源纹波，当然要预留余量的。

散热问题对于那些大电流电源和LDO来说比较重要，通过计算也是可以评估是否合适的。

Q2：如何选择合适的电源实现电路

Answer：根据分析系统需求得出的具体技术指标，可以来选择合适的电源实现电路了。一般对于弱电部分，包括了LDO（线性电源转换器），开关电源电容降压转换器和开关电源电感

电容转换器。相比之下，LDO设计最易实现，输出纹波小，但缺点是效率有可能不高，发热量大，可提供的电流相较开关电源不大等等。而开关电源电路设计灵活，效率高，但纹波大，实现比较复杂，调试比较烦琐等等。

Q3：如何为开关电源电路选择合适的元器件和参数

Answer：很多的未使用过开关电源设计的工程师会对它产生一定的畏惧心理，比如担心开关电源的干扰问题，PCB layout问题，元器件的参数和类型选择问题等。其实只要了解了，使用一个开关电源设计还是非常方便的。

一个开关电源一般包含有开关电源控制器和输出两部分，有些控制器会将MOSFET集成到芯片中去，这样使用就更简单了，也简化了PCB设计，但是设计的灵活性就减少了一些。开关控制器基本上就是一个闭环的反馈控制系统，所以一般都会有一个反馈输出电压的采样电路以及反馈环的控制电路。因此这部分的设计在于保证精确的采样电路，还有来控制反馈

深度，因为如果反馈环响应过慢的话，对瞬态响应能力是会有很多影响的。

而输出部分设计包含了输出电容，输出电感以及MOSFET等等，这些的选择基本上就是要满足一个性能和成本的平衡，比如高的开关频率就可以使用小的电感值（意味着小的封装和便宜的成本），但是高的开关频率会增加干扰和对MOSFET的开关损耗，从而效率降低。使用

低的开关频率带来的结果则是相反的。

对于输出电容的ESR和MOSFET的Rds_on参数选择也是非常关键的，小的ESR可以减小输出纹波，但是电容成本会增加，好的电容会贵嘛。开关电源控制器驱动能力也要注意，过多的MOSFET是不能被良好驱动的。

一般来说，开关电源控制器的供应商会提供具体的计算公式和使用方案供工程师借鉴的。

第二篇：硬件工程师

硬件工程师必看---必杀技学习(转)充分了解各方的设计需求,确定合适的解决方案

启动一个硬件开发项目,原始的推动力会来自于很多方面,比如市场的需要,基于整个系统架构的需要,应用软件部门的功能实现需要,提高系统某方面能力的需要等等,所以作为一个硬件系统的设计者,要主动的去了解各个方面的需求,并且综合起来,提出最合适的硬件解决方案。比如A项目的原始推动力来自于公司内部的一个高层软件小组,他们在实际当中发现原有的处理器板IP转发能力不能满足要求,从而对于系统的配置和使用都会造成很大的不便,所以他们提出了对新硬件的需求。根据这个目标,硬件方案中就针对性的选用了两个高性能网络处理器,然后还需要深入的和软件设计者交流,以确定内存大小,内部结构,对外接口和调试接口的数量及类型等等细节,比如软件人员喜欢将控制信令通路和数据通路完全分开来,这样在确定内部数据走向的时候要慎重考虑。项目开始之初是需要召开很多的讨论会议的,应该尽量邀请所有相关部门来参与,好处有三个,第一可以充分了解大家的需要,以免在系统设计上遗漏重要的功能,第二是可以让各个部门了解这个项目的情况,提早做好时间和人员上协作的准备,第三是从感情方面讲,在设计之初各个部门就参与了进来,这个项目就变成了大家共同的一个心血结晶,会得到大家的呵护和良好合作,对完成工作是很有帮助的。原理图设计中要注意的问题

原理图设计中要有“拿来主义”,现在的芯片厂家一般都可以提供参考设计的原理图,所以要尽量的借助这些资源,在充分理解参考设计的基础上,做一些自己的发挥。当主要的芯片选定以后,最关键的外围设计包括了电源,时钟和芯片间的互连。

电源是保证硬件系统正常工作的基础,设计中要详细的分析：系统能够提供的电源输入;单板需要产生的电源输出;各个电源需要提供的电流大小;电源电路效率;各个电源能够允许的波动范围;整个电源系统需要的上电顺序等等。比如A项目中的网络处理器需要1.25V作为核心电压,要求精度在＋5%-－3%之间,电流需要12A左右,根据这些要求,设计中采用5V的电源输入,利用Linear的开关电源控制器和IR的MOSFET搭建了合适的电源供应电路,精度要求决定了输出电容的ESR选择,并且为防止电流过大造成的电压跌落,加入了远端反馈的功能。

时钟电路的实现要考虑到目标电路的抖动等要求,A项目中用到了GE的PHY器件,刚开始的时候使用一个内部带锁相环的零延时时钟分配芯片提供100MHz时钟,结果GE链路上出现了丢包,后来换成简单的时钟Buffer器件就解决了丢包问题,分析起来就是内部的锁相环引入了抖动。

芯片之间的互连要保证数据的无误传输,在这方面,高速的差分信号线具有速率高,好布线,信号完整性好等特点,A项目中的多芯片间互连均采用了高速差分信号线,在调试和测试中没有出现问题。PCB设计中要注意的问题

PCB设计中要做到目的明确,对于重要的信号线要非常严格的要求布线的长度和处理地环路,而对于低速和不重要的信号线就可以放在稍低的布线优先级上。重要的部分包括：电源的分割;内存的时钟线,控制线和数据线的长度要求;高速差分线的布线等等。

A项目中使用内存芯片实现了1G大小的DDR memory,针对这个部分的布线是非常关键的,要考虑到控制线和地址线的拓扑分布,数据线和时钟线的长度差别控制等方面,在实现的过程中,根据芯片的数据手册和实际的工作频率可以得出具体的布线规则要求,比如同一组内的数据线长度相差不能超过多少个mil,每个通路之间的长度相差不能超过多少个mil等等。当这些要求确定后就可以明确要求PCB设计人员来实现了,如果设计中所有的重要布线要求都明确了,可以转换成整体的布线约束,利用CAD中的自动布线工具软件来实现PCB设计,这也是在高速PCB设计中的一个发展趋势。检查和调试

当准备调试一块板的时候,一定要先认真的做好目视检查,检查在焊接的过程中是否有可见的短路和管脚搭锡等故障,检查是否有元器件型号放置错误,第一脚放置错误,漏装配等问题,然后用万用表测量各个电源到地的电阻,以检查是否有短路,这个好习惯可以避免贸然上电后损坏单板。调试的过程中要有平和的心态,遇见问题是非常正常的,要做的就是多做比较和分析,逐步的排除可能的原因,要坚信“凡事都是有办法解决的”和“问题出现一定有它的原因”,这样最后一定能调试成功。一些总结的话

现在从技术的角度来说,每个设计最终都可以做出来,但是一个项目的成功与否,不仅仅取决于技术上的实现,还与完成的时间,产品的质量,团队的配合密切相关,所以良好的团队协作,透明坦诚的项目沟通,精细周密的研发安排,充裕的物料和人员安排,这样才能保证一个项目的成功。

一个好的硬件工程师实际上就是一个项目经理,他/她需要从外界交流获取对自己设计的需求,然后汇总,分析成具体的硬件实现。还要跟众多的芯片和方案供应商联系,从中挑选出合适的方案,当原理图完成后,他/她要组织同事来进行配合评审和检查,还要和CAD工程师一起工作来完成PCB的设计。与此同时,还要准备好BOM清单,开始采购和准备物料,联系加工厂家完成板的贴装。在调试的过程中他/她要组织好软件工程师来一起攻关调试,配合测试工程师一起解决测试中发现的问题,等到产品推出到现场,如果出现问题,还需要做到及时的支持。所以做一个硬件设计人员要锻炼出良好的沟通能力,面对压力的调节能力,同一时间处理多个事务的协调和决断能力和良好平和的心态等等。

还有细心和认真,因为硬件设计上的一个小疏忽往往就会造成非常大的经济损失,比如以前碰到一块板在PCB设计完备出制造文件的时候误操作造成了电源层和地层连在了一起,PCB板制造完毕后又没有检查直接上生产线贴装,到测试的时候才发现短路问题,但是元器件已经都焊接到板上了,结果造成了几十万的损失。所以细心和认真的检查,负责任的测试,不懈的学习和积累,才能使得一个硬件设计人员持续不断的进步,而后术业有所小成。

相关文章：

如何设计一个合适的电源

对于现在一个电子系统来说,电源部分的设计也越来越重要,我想通过和大家探讨一些自己关于电源设计的心得,来个抛砖引玉,让我们在电源设计方面能够都有所深入和长进。

Q1：如何来评估一个系统的电源需求

Answer：对于一个实际的电子系统,要认真的分析它的电源需求。不仅仅是关心输入电压,输出电压和电流,还要仔细考虑总的功耗,电源实现的效率,电源部分对负载变化的瞬态响应能力,关键器件对电源波动的容忍范围以及相应的允许的电源纹波,还有散热问题等等。功耗和效率是密切相关的,效率高了,在负载功耗相同的情况下总功耗就少,对于整个系统的功率预算就非常有利了,对比LDO和开关电源,开关电源的效率要高一些。同时,评估效率不仅仅是看在满负载的时候电源电路的效率,还要关注轻负载的时候效率水平。

至于负载瞬态响应能力,对于一些高性能的CPU应用就会有严格的要求,因为当CPU突然开始运行繁重的任务时,需要的启动电流是很大的,如果电源电路响应速度不够,造成瞬间电压下降过多过低,造成CPU运行出错。

一般来说,要求的电源实际值多为标称值的＋－5%,所以可以据此计算出允许的电源纹波,当然要预留余量的。

散热问题对于那些大电流电源和LDO来说比较重要,通过计算也是可以评估是否合适的。

Q2：如何选择合适的电源实现电路

Answer：根据分析系统需求得出的具体技术指标,可以来选择合适的电源实现电路了。一般对于弱电部分,包括了LDO（线性电源转换器）,开关电源电容降压转换器和开关电源电感电容转换器。相比之下,LDO设计最易实现,输出纹波小,但缺点是效率有可能不高,发热量大,可提供的电流相较开关电源不大等等。而开关电源电路设计灵活,效率高,但纹波大,实现比较复杂,调试比较烦琐等等。

Q3：如何为开关电源电路选择合适的元器件和参数

Answer：很多的未使用过开关电源设计的工程师会对它产生一定的畏惧心理,比如担心开关电源的干扰问题,PCB layout问题,元器件的参数和类型选择问题等。其实只要了解了,使用一个开关电源设计还是非常方便的。

一个开关电源一般包含有开关电源控制器和输出两部分,有些控制器会将MOSFET集成到芯片中去,这样使用就更简单了,也简化了PCB设计,但是设计的灵活性就减少了一些。

开关控制器基本上就是一个闭环的反馈控制系统,所以一般都会有一个反馈输出电压的采样电路以及反馈环的控制电路。因此这部分的设计在于保证精确的采样电路,还有来控制反馈深度,因为如果反馈环响应过慢的话,对瞬态响应能力是会有很多影响的。

而输出部分设计包含了输出电容,输出电感以及MOSFET等等,这些的选择基本上就是要满足一个性能和成本的平衡,比如高的开关频率就可以使用小的电感值（意味着小的封装和便宜的成本）,但是高的开关频率会增加干扰和对MOSFET的开关损耗,从而效率降低。使用低的开关频率带来的结果则是相反的。

对于输出电容的ESR和MOSFET的Rds_on参数选择也是非常关键的,小的ESR可以减小输出纹波,但是电容成本会增加,好的电容会贵嘛。开关电源控制器驱动能力也要注意,过多的MOSFET是不能被良好驱动的。

一般来说,开关电源控制器的供应商会提供具体的计算公式和使用方案供工程师借鉴的。窗体底端

第三篇：硬件工程师必备

硬件工程师必备1

1充分了解各方的设计需求，确定合适的解决方案

启动一个硬件开发项目，原始的推动力会来自于很多方面，比如市场的需要，基于整个系统架构的需要，应用软件部门的功能实现需要，提高系统某方面能力的需要等等，所以作为一个硬件系统的设计者，要主动的去了解各个方面的需求，并且综合起来，提出最合适的硬件解决方案。比如A项目的原始推动力来自于公司内部的一个高层软件小组，他们在实际当中发现原有的处理器板IP转发能力不能满足要求，从而对于系统的配置和使用都会造成很大的不便，所以他们提出了对新硬件的需求。根据这个目标，硬件方案中就针对性的选用了两个高性能网络处理器，然后还需要深入的和软件设计者交流，以确定内存大小，内部结构，对外接口和调试接口的数量及类型等等细节，比如软件人员喜欢将控制信令通路和数据通路完全分开来，这样在确定内部数据走向的时候要慎重考虑。项目开始之初是需要召开很多的讨论会议的，应该尽量邀请所有相关部门来参与，好处有三个，第一可以充分了解大家的需要，以免在系统设计上遗漏重要的功能，第二是可以让各个部门了解这个项目的情况，提早做好时间和人员上协作的准备，第三是从感情方面讲，在设计之初各个部门就参与了进来，这个项目就变成了大家共同的一个心血结晶，会得到大家的呵护和良好合作，对完成工作是很有帮助的。原理图设计中要注意的问题

原理图设计中要有“拿来主义”，现在的芯片厂家一般都可以提供参考设计的原理图，所以要尽量的借助这些资源，在充分理解参考设计的基础上，做一些自己的发挥。当主要的芯片选定以后，最关键的外围设计包括了电源，时钟和芯片间的互连。电源是保证硬件系统正常工作的基础，设计中要详细的分析：系统能够提供的电源输入；单板需要产生的电源输出；各个电源需要提供的电流大小；电源电路效率；各个电源能够允许的波动范围；整个电源系统需要的上电顺序等等。比如A项目中的网络处理器需要1.25V作为核心电压，要求精度在＋5%-－3%之间，电流需要12A左右，根据这些要求，设计中采用5V的电源输入，利用Linear的开关电源控制器和IR的MOSFET搭建了合适的电源供应电路，精度要求决定了输出电容的ESR选择，并且为防止电流过大造成的电压跌落，加入了远端反馈的功能。

时钟电路的实现要考虑到目标电路的抖动等要求，A项目中用到了GE的PHY器件，刚开始的时候使用一个内部带锁相环的零延时时钟分配芯片提供100MHz时钟，结果GE

链路上出现了丢包，后来换成简单的时钟Buffer器件就解决了丢包问题，分析起来就是内部的锁相环引入了抖动。

芯片之间的互连要保证数据的无误传输，在这方面，高速的差分信号线具有速率高，好布线，信号完整性好等特点，A项目中的多芯片间互连均采用了高速差分信号线，在调试和测试中没有出现问题。PCB设计中要注意的问题

PCB设计中要做到目的明确，对于重要的信号线要非常严格的要求布线的长度和处理地环路，而对于低速和不重要的信号线就可以放在稍低的布线优先级上。重要的部分包括：电源的分割；内存的时钟线，控制线和数据线的长度要求；高速差分线的布线等等。

A项目中使用内存芯片实现了1G大小的DDR memory，针对这个部分的布线是非常关键的，要考虑到控制线和地址线的拓扑分布，数据线和时钟线的长度差别控制等方面，在实现的过程中，根据芯片的数据手册和实际的工作频率可以得出具体的布线规则要求，比如同一组内的数据线长度相差不能超过多少个mil，每个通路之间的长度相差不能超过多少个mil等等。当这些要求确定后就可以明确要求PCB设计人员来实现了，如果设计中所有的重要布线要求都明确了，可以转换成整体的布线约束，利用CAD中的自动布线工具软件来实现PCB设计，这也是在高速PCB设计中的一个发展趋势。4 检查和调试

当准备调试一块板的时候，一定要先认真的做好目视检查，检查在焊接的过程中是否有可见的短路和管脚搭锡等故障，检查是否有元器件型号放置错误，第一脚放置错误，漏装配等问题，然后用万用表测量各个电源到地的电阻，以检查是否有短路，这个好习惯可以避免贸然上电后损坏单板。调试的过程中要有平和的心态，遇见问题是非常正常的，要做的就是多做比较和分析，逐步的排除可能的原因，要坚信“凡事都是有办法解决的”和“问题出现一定有它的原因”，这样最后一定能调试成功。一些总结的话

现在从技术的角度来说，每个设计最终都可以做出来，但是一个项目的成功与否，不仅仅取决于技术上的实现，还与完成的时间，产品的质量，团队的配合密切相关，所以良好的团队协作，透明坦诚的项目沟通，精细周密的研发安排，充裕的物料和人员安排，这样才能保证一个项目的成功。

一个好的硬件工程师实际上就是一个项目经理，他/她需要从外界交流获取对自己设计的需求，然后汇总，分析成具体的硬件实现。还要跟众多的芯片和方案供应商联系，从中挑选出合适的方案，当原理图完成后，他/她要组织同事来进行配合评审和检查，还要和CAD工程师一起工作来完成PCB的设计。与此同时，还要准备好BOM清单，开始采购和准备物料，联系加工厂家完成板的贴装。在调试的过程中他/她要组织好软件工程师来一起攻关调试，配合测试工程师一起解决测试中发现的问题，等到产品推出到现场，如果出现问题，还需要做到及时的支持。所以做一个硬件设计人员要锻炼出良好的沟通能力，面对压力的调节能力，同一时间处理多个事务的协调和决断能力和良好平和的心态等等。

还有细心和认真，因为硬件设计上的一个小疏忽往往就会造成非常大的经济损失，比如以前碰到一块板在PCB设计完备出制造文件的时候误操作造成了电源层和地层连在了一起，PCB板制造完毕后又没有检查直接上生产线贴装，到测试的时候才发现短路问题，但是元器件已经都焊接到板上了，结果造成了几十万的损失。所以细心和认真的检查，负责任的测试，不懈的学习和积累，才能使得一个硬件设计人员持续不断的进步，而后术业有所小成。

第四篇：电子硬件工程师需要具备的知识

电子硬件工程师要求掌握的东西

第一部分：硬件知识

一、数字信号

1、TTL和带缓冲的TTL信号：逻辑门电路

2、RS232和定义：异步传输标准接口，通常以9个引脚(DB-9)或是25个引脚(DB-25)的型态出现，一般个人计算机上会有两组 RS-232 接口，分别称为 COM1 和 COM2。数据传输速率为每秒50、75、100、150、300、600、1200、2400、4800、9600、19200波特。

3、RS485/422（平衡信号）半双工/全双工

4、干接点信号：无源开关，具有闭合和断开的2种状态，2个接点之间没有极性，可以互换。各种开关如：限位开关、行程开关、脚踏开关、旋转开关、温度开关、液位开关等； 各种按键； 各种传感器的输出，如：环境动力监控中的传感器、水浸传感器、火灾报警传感器、玻璃破碎、振动、烟雾和凝结传感器； 继电器、干簧管的输出。

湿接点信号：有源开关；具有有电和无电的2种状态；2个接点之间有极性，不能反接。

二、模拟信号视频

1、非平衡信号：非平稳信号是指分布参数或者分布律随时间发生变化的信号。现实世界中我们所碰到的信号大都是非平稳信号。平稳和非平稳都是针对随机信号说的，非平稳信号分析和处理的一般方法有时域分析、频域分析、时频联合分析。

2、平衡信号：信号在传输过程中，如果被直接传送就是非平衡信号，如果把信号反相，然后同时传送反相的信号和原始信号，就叫做平衡信号，平衡信号送入差动放大器，原信号和反相位信号相减，得到加强的原始信号，由于在传送中，两条线路受到的干扰差不多，在相减的过程中，减掉了一样的干扰信号，因此更加抗干扰。这种在平衡式信号线中抑制两极导线中所共同有的噪声的现象便称为共模抑制。所以平衡线路只需要在输入输出信号增加一个差动放大器就可以实现。

三、芯片

1、封装2、7407：TTL 集电极开路六正相高压驱动器。1入2出 3进4输出 5进6输出9进8输出 11进10输出 13进12输出。

3、7404：六组反向器。1入2出 3进4输出 5进6输出9进8输出 11进10输出 13进12输出。

4、7400：四组与门。1.2入3出，4.5入6出，9.10入8出，12.13入11出。

5、74LS573：八位三状态输出D触发器。

6、ULN2003：高耐压、大电流达林顿陈列，由七个硅NPN 达林顿管组成。

7、74LS244：3态8位缓冲器，一般用作总线驱动器，没有锁存的功能。

8、74LS240：3态总线转换器，一般用于总线的电平匹配问题，为单向传送。

9、74LS245：3态总线转换器，一般用于总线的电平匹配问题，为双向传送。

10、74LS138：3线-8线译码器

74LS238：加法器

11、CPLD(EPM7128)12、116113、max69114、max485/7517615、mc148916、mc148817、ICL232/max23218、89C51

四、分立器件

1、封装

2、电阻：功耗和容值

3、电容

1)独石电容

2)瓷片电容

3)电解电容

4、电感

5、电源转换模块

6、接线端子

7、LED发光管8、8字（共阳和共阴）

9、三极管2N555110、蜂鸣器

五、单片机最小系统

1、单片机

2、看门狗和上电复位电路

3、晶振和瓷片电容

六、串行接口芯片

1、eeprom2、串行I/O接口芯片

3、串行AD、DA4、串行LED驱动、max7129

七、电源设计

1、开关电源：器件的选择

2、线性电源：

1)变压器

2)桥

3)电解电容

3、电源的保护

1)桥的保护

2)单二极管保护

八、维修

1、电源

2、看门狗

3、信号

九、设计思路

1、电源：电压和电流

2、接口：串口、开关量输入、开关量输出

3、开关量信号输出调理

1)TTL―>继电器

2)TTL―>继电器（反向逻辑）

3)TTL―>固态继电器

4)TTL―>LED（8字）

5)继电器―>继电器

6)继电器―>固态继电器

4、开关量信号输入调理

1)干接点―>光耦

2)TTL―>光耦

5、CPU处理能力的考虑

6、成为产品的考虑：

1)电路板外形：大小尺寸、异形、连接器、空间体积

2)电路板模块化设计

3)成本分析

4)器件的冗余度

1.电阻的功耗

2.电容的耐压值等

5)机箱

6)电源的选择

7)模块化设计

8)成本核算

1.如何计算电路板的成本？

2.如何降低成本？选用功能满足价格便宜的器件

十、思考题

1、如何检测和指示RS422信号

2、如何检测和指示RS232信号

3、设计一个4位8字的显示板

1)电源：DC12

2)接口：RS232

3)4位3”8字（连在一起）

4)亮度检测

5)二级调光

4、设计一个33位1”8字的显示板

1)电源：DC5V

2)接口：RS232

3)3排 11位8字，分4个、3个、4个3组，带行与行之间带间隔

4)单片机最小系统

5)译码逻辑

6)显示驱动和驱动器件

5、设计一个PCL725和MOXA C168P的接口板

1)电源：DC5V

2)接口：PCL725/MOXA 8个RS232

1.PCL725，直立DB37，孔

2.MOXA C168P，DB62弯

3)开关量输出信号调理：6个固态继电器和8个继电器，可以被任何一路信号控制和驱动，接口：固态继电器5.08直立，继电器3.81直立

4)开关量输入调理：干接点闭合为1或0可选，接口：3.81直立

5)RS232调理：

1.LED指示

2.前4路RS232全信号，后4路只需要TX、RX、0

3.无需光电隔离

4.接口形式：DB9（针）直立

第二部分：软件知识

一、汇编语言

二、C51

该部分可以从市场上买到的N种开发板上学到，至于第一部分，需要人来带吧。

为什么要掌握这些知识？

实际上，电子工程师就是将一堆器件搭在一起，注入思想（程序），完成原来的这些器件分离时无法完成的功能，做成一个成品。所需要的技能越高、功能越复杂成本越低、市场上对相应的东东的需求越大，就越成功。这就是电子工程师的自身的价值。从成本到产品售出，之间的差价就是企业的追求。作为企业的老板，是在市场上去寻找这样的应用；对电子工程师而言，是将老板提出的需求或者应用按照一定的构思原则（成本最低、可靠性最高、电路板最小、功能最强大等）在最短的时间内完成。最短的时间，跟电子工程师的熟练程度、工作效率和工作时间直接有关。这就是电子工程师的价值将电子产品抽象成一个硬件的模型，大约有以下组成：

1)输入

2)处理核心

3)输出

输入基本上有以下的可能：

1)键盘

2)串行接口（RS232/485/can bus/以太网/USB）

3)开关量（TTL，电流环路，干接点）

4)模拟量（4~20ma、0~10ma、0~5V（平衡和非平衡信号））

输出基本上有以下组成：

1)串行接口（RS232/485/can bus/以太网/USB）

2)开关量（TTL、电流环路、干接点、功率驱动）

3)模拟量（4~20ma，0~10ma，0~5V（平衡和非平衡信号））

4)LED显示：发光管、八字

5)液晶显示器

6)蜂鸣器

处理核心主要有：

1)8位单片机，主要就是51系列

2)32位arm单片机，主要有atmel和三星系列

51系列单片机现在看来，只能做一些简单的应用，说白了，这个芯片也就是做单一的一件事情，做多了，不如使用arm来做；还可以在arm上加一个操作系统，程序既可靠又容易编写最近三星的arm受到追捧，价格便宜，以太网和USB的接口也有，周立功的开发系统也便宜，作为学习ARM的产品来说，应该是最好的；作为工业级的控制，是不是合适，在网友中有不同的看法和争议。本公司使用atmel ARM91系列开发的1个室外使的产品，在北京室外使用，没有任何的通风和加热的措施，从去年的5月份到现在，运行情况良好。已经有个成功应用的案例。

但对于初学者来说，应该从51着手，一方面，51还是入门级的芯片，作为初学者练手还是比较好的，可以将以上的概念走一遍；很多特殊的单片机也是在51的核的基础上增加了一些I/O和A/D、D/A；也为今后学习更高一级的单片机和ARM打下基础

再说了，哪个老板会将ARM级别的开发放在连51也没有学过的新手手中在51上面去做复杂的并行扩展是没有必要的，比如，扩展I/O口和A/D、D/A等等，可以直接买带有A/D、D/A的单片机；或者直接使用ARM，它的I/O口线口多。可以使用I2C接口的芯片，扩展I/O口和A/D、D/A，以及SPI接口扩展LED显示，例如MAX7219等芯片

市面上一些比较古老的书籍中还有一些并行扩展的例子，如：RAM、EPROM、A/D、D/A等，我觉得已经没有必要去看了，知道历史上有这些一回事就行了

这些知识，是所有产品都具备的要素。所以要学，再具体应用。

第五篇：钢琴教师所具备的能力

优秀的钢琴教师所具备的能力

总体上来说，钢琴老师需要具备的基本能力是音乐的实践能力，即专业的演奏技术水平、音乐风格的把握、音乐结构的分析和丰富的乐理知识。以及以下几点：

1、温和、平易近人的态度

2、开朗、积极的性格（培养其社交能力、对事要大度）

3、良好的思想品德修养，有耐心、学会自我反省，不断反思自身的教学问题并加以改正

4、头脑灵活、具有幽默感（课程时间安排合理、内容充实）

5、充满活力（能够感染学生、带动其学琴的热情）

6、自信、谦虚（虚心求教、坚持练习、进修以提高自身的授课水平与质量）

7、良好的教育理论修养（注重学生兴趣爱好的培养）

8、因材施教的能力（具体问题具体分析，灵活多样的教学方式，注重个性化发展）

9、清晰的语言表达能力、准确的问题判断与分析能力

10、准确的听觉听辨能力（能够辨别出音高、节奏、音色的差别，并及时给予学生以纠正）

11、优秀的音乐艺术审美能力（直接影响学生审美水平）

12、坚持进行教学科研工作（在实践中检验，同时寻求新事物、新突破、不断充实自己）

13、具有对钢琴教学的热情（能够做到倾囊相授，使孩子产生学琴的兴趣并激发其潜能）

因为钢琴老师又有初级、中级、高级之分，初级主要针对的群体大多为儿童，他们多数对钢琴一无所知，且有着孩子顽皮的天性，针对于此情况，又要求钢琴老师需要具备以下能力：

1、负责任的态度，对孩子的全面发展负责（把握好学琴在儿童发展中的地位，以儿童心理的健康发展、丰富孩子童年生活为首要目的，调整教学规格、教学进度与教学方法，使孩子能够持续学琴）

2、掌握儿童教育学、心理学知识，从儿童生理特征出发，进行科学施教（思考两个问题（1）如何用音乐的美与乐器操作的乐趣吸引孩子的好奇心；（2）如何通过分析减化音乐的复杂性，从而降低学习量）

3、以鼓励的方式让孩子产生学习动力（出错时用表示遗憾、并给予鼓励的方式指出不足，令其改正）

4、对孩子注意力的合理分配（抓住关键，多方面权衡问题）

5、对待孩子要有耐心（根据孩子的能力及学琴目的调整教学规格）

6、要培养孩子独立学习能力，针对孩子自身进行讲解，使其明白学琴是自己的事

7、选择教材（注意音乐内容的多样性和生动性，做到激发孩子学琴兴趣）

8、做到尊重孩子，学会换位思考

9、了解家长的心理，与家长进行有效沟通（掌握与家长沟通的技巧）

高级钢琴老师更加注重于是否拥有高层次的钢琴演奏思维和钢琴教学思维及其方法的能力；要做到对中国钢琴作品有细致的研究弹奏，能够从民族音乐中汲取精华、滋生灵感；能否做到技术娴熟、乐感超长、善于分析作品内涵、把握作品风格、演绎出作曲家灵魂以及是否具备丰富的音乐想象力和非凡的语言表现力。