硬件工程师需要掌握必备知识

第一篇：硬件工程师需要掌握必备知识

作为一个硬件工程师，需要掌握哪些理论知识呢？楼主以从事的通信行业（主要是交换机、网关等）为例，简单笼统的总结了一下。主要是起抛砖引玉的作用，欢迎各位同行、专家展开讨论。

1、分立器件的应用

主要包括电阻、电容、电感、磁珠、二极管、三极管、MOS管、变压器、光耦、继电器、连接器、RJ45、光模块（1*

9、SFP、SFF、XFP等）以及防护器件TVS管、压敏电阻、放电管、保险管、热敏电阻等

2、逻辑器件使用、硬件编程、语言、软件的使用、逻辑电平的应用以及匹配等；

3、电源的设计和应用；

主要包括DC/DC、LDO电源芯片设计的原理，设计时各元器件的选型以及电源指标参数；

4、时序分析与设计

主要包括逻辑器件中时序分析与设计、存储器中时序分析与设计等；

5、复位和时钟的知识

主要包括复位电路的设计、晶体和晶振的原理、设计和起振问题分析、时钟的主要参数指标等；

6、存储器的应用

主要包括eeprom、flash、SDRAM、DDR23等知识原理、选型、电路设计以及调试等知识；

7、CPU最小系统知识

了解ARM、POWERPC、MIPS的CPU架构、主要是掌握其最小系统的电路设计

8、总线的知识

包括各种高速总线--PCI、PCIE、USB还有一些交换之间总线SGMII、GMII、RGMII等，低速总线uart、I2C、SPI、GPIO、Local Bus、JTAG等；

9、EMC、安规知识

包括各种测试、指标等，各种防护器件应用，问题解决的方法等

10、热设计、降额设计

11、PCB工艺、布局、可制造性、可测试性设计

12、交换知识

包括MAC、PHY的的芯片知识、工作原理、电路设计和调试以及各种交换接口，这里还可以包括软件的一些知识例如VLAN、生成树协议、广播、组播、端口聚合等交换机功能；

13、PoE供电知识

包括PoE原理、电路设计、测试、调试等知识14、1588和同步以太网

包括同步对时原理、电路设计、测试、调试等知识

15、PI、SI知识

16、测试知识、示波器使用等

第二篇：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。

第三篇：硬件工程师必须掌握的内容

硬件工程师必须掌握的内容

一、基本点

1）基本设计规范

2）CPU基本知识、架构、性能及选型指导

3）MOTOROLA公司的PowerPC系列基本知识、性能详解及选型指导

4）网络处理器(INTEL、MOTOROLA、IBM)的基本知识、架构、性能及选型

5）常用总线的基本知识、性能详解

6）各种存储器的详细性能介绍、设计要点及选型

7）Datacom、Telecom领域常用物理层接口芯片基本知识,性能、设计要点及选型

8）常用器件选型要点与精华

9）FPGA、CPLD、EPLD的详细性能介绍、设计要点及选型指导

10）VHDL和Verilog HDL介绍

11）网络基础

12）国内大型通信设备公司硬件研究开发流程;

二．最流行的EDA工具指导

熟练掌握并使用业界最新、最流行的专业设计工具

1）Innoveda公司的ViewDraw,PowerPCB,Cam350

2）CADENCE公司的OrCad, Allegro,Spectra

3）Altera公司的Quartus II

4）学习熟练使用VIEWDRAW、ORCAD、POWERPCB、SPECCTRA、ALLEGRO、CAM350、Quartus II、ISE、FOUNDATION等工具;

5）XILINX公司的FOUNDATION、ISE

三、具体流程：

（一）硬件总体设计

掌握硬件总体设计所必须具备的硬件设计经验与设计思路

1）产品需求分析

2）开发可行性分析

3）系统方案调研

4）总体架构,CPU选型,总线类型

5）数据通信与电信领域主流CPU：M68k系列,PowerPC860,PowerPC8240,8260体系结构,性能及对比;

6）总体硬件结构设计及应注意的问题;

7）通信接口类型选择

8）任务分解

9）最小系统设计;

10）PCI总线知识与规范;

11）如何在总体设计阶段避免出现致命性错误;

12）如何合理地进行任务分解以达到事半功倍的效果?

13）项目案例：中、低端路由器等

（二）硬件原理图设计技术

目的：通过具体的项目案例,详细进行原理图设计全部经验,设计要点与精髓揭密。

1）电信与数据通信领域主流CPU（M68k,PowerPC860,8240,8260等）的原理设计经验与精华;

2）Intel公司PC主板的原理图设计精髓

3）网络处理器的原理设计经验与精华;

4）总线结构原理设计经验与精华;

5）内存系统原理设计经验与精华;

6）数据通信与电信领域通用物理层接口的原理设计经验与精华;

7）电信与数据通信设备常用的WATCHDOG的原理设计经验与精华;

8）电信与数据通信设备系统带电插拔原理设计经验与精华;

9）晶振与时钟系统原理设计经验与精华;

10）PCI总线的原理图设计经验与精华;

11）项目案例：中、低端路由器等

（三）硬件PCB图设计

目的：通过具体的项目案例,进行PCB设计全部经验揭密,使你迅速成长为优秀的硬件工程师

1）高速CPU板PCB设计经验与精华;

2）普通PCB的设计要点与精华

3）MOTOROLA公司的PowerPC系列的PCB设计精华

4）Intel公司PC主板的PCB设计精华

5）PC主板、工控机主板、电信设备用主板的PCB设计经验精华;

6）国内著名通信公司PCB设计规范与工作流程;

7）PCB设计中生产、加工工艺的相关要求;

8）高速PCB设计中的传输线问题;

9）电信与数据通信领域主流CPU（PowerPC系列）的PCB设计经验与精华;

10）电信与数据通信领域通用物理层接口(百兆、千兆以太网,ATM等)的PCB设计经验与精华;

11）网络处理器的PCB设计经验与精华;

12）PCB步线的拓扑结构极其重要性;

13）PCI步线的PCB设计经验与精华;

14）SDRAM、DDR SDRAM（125/133MHz）的PCB设计经验与精华;

15）项目案例：中端路由器PCB设计

第四篇：成为结构工程师需要掌握的一些知识

 成为一个的基本要求对于一个合格的结构工程师来说，一定还要具备从

整体和大局着眼，从小处入手的素质。也就是说我们的工作需要我们细致，也就是说无论做什么工作都要做到这一点。要有足够的信心和勇气去面对和承担我们所要面临的一切。什么叫从整体和大局着眼呢?

1、三性统筹：可靠性、适用性(先进性)、经济性加以统一的辩正考虑，以可靠地满足工作性能为基准，反对不切实际的强调先进，反对不讲求经济效益。

2、四位一体：建筑、结构、水电、暖通要有机地配合，各得其所，发挥专长。

3、多方兼顾：勘察、设计、施工、管理、使用、维护、保养要全面地综合分析，贯穿到整个建筑物中去。

4、要把人的因素考虑进去，从施工过程和实际使用中的各种不同情况都加以综合考虑，要为用户服务，为使用者着想。

5、要有上部结构和地基基础共同作用的概念分析。

6、上部结构要有空间整体的分析模型和计算简图。

7、要考虑建筑物所在位置和周围建筑物及环境不同而引起的变化，同一建筑物在不同的地区会有不同的受力状态和整体模型。

8、还有就是无论做什么工作都要做到细心，要有足够的信心。

9、多方面考虑施工过程和实际使用中的各种不同情况。

从小处入手，就是要正确处理好荷载的取值和分布情况，正确选择结构构件，正确处理连接锚固的构造要求，细致地解决局部的各种详图等等。

还要有分解的概念，不仅仅是分解成单个的具体结构构件，更重要的是采用温度缝、沉降缝、防震缝分解成一个个规则的结构单元，满足合理结构的要求。

第五篇：施工员需要掌握哪些知识

施工员需要掌握哪些知识

一、施工员岗位职责与职业道德

1．施工员岗位职责

（1）学习、贯彻执行国家和建设行政管理部门颁发的建设法律、规范、规程、技术标准；熟悉基本建设程序、施工程序和施工规律，并在实际工作中具体运用。

（2）熟悉建设工程结构特征与关键部位，掌握施工现场的周围环境、社会（含拆迁等）和经济技术条件；负责本工程的定位、放线、抄平、沉降观测记录等。

（3）熟悉审查图纸及有关资料，参与图纸会审；参与施工预算编制；编制月度施工作业计划及资源计划。

（4）严格执行工艺标准、验收和质量验评标准，以及各种专业技术操作规程，制订质量、安全等方面的措施，严格按照图纸、技术标准、施工组织设计进行施工，经常进行督促检查；参加质量检验评定；参加质量事故调查。

（5）做好施工任务的下达和技术交底工作，并进行施工中的指导、检查与验收。

（6）做好现场材料的验收签证和管理；做好隐蔽工程验收和工程量签证。

（7）参加施工中的竣工验收工作；协助预决算员搞好工程决算。

（8）及时准确地搜集并整理施工生产过程、技术活动、材料使用、劳力调配、资金周转、经济活动分析的原始记录、台账和统计报表，记好施工日记。

（9）绘制竣工图，组织单位工程竣工质量预检，负责整理好全部技术档案。（10）参与竣工后的回访活动，对需返修、检修的项目，尽快组织人员落实。（11）完成项目经理交办的其他任务。2．施工员职业道德

施工员是施工现场重要的工程技术人员，其自身素质对工程项目的质量、成本、进度有很大影响。因此，要求施工员应具有良好的职业道德。

（1）热爱施工员本职工作，爱岗敬业，工作认真，一丝不苟，团结合作。

（2）遵纪守法，模范地遵守建设职业道德规范。

（3）维护国家的荣誉和利益。

（4）执行有关工程建设的法律、法规、标准、规程和制度。

（5）努力学习专业技术知识，不断提高业务能力和水平。

（6）认真负责地履行自己的义务和职责，保证工程质量。

3．施工员工作程序

（1）施工程序的一般原则

施工程序是指一个建设项目或单位工程在施工过程中应遵循的合理施工顺序，即施工前有准备、施工过程有安排。一般原则为：

A．先红线外（上下水、电、电信、煤气、热力、交通道路等）后红线内。

B．红线内工程，先全场（包括场地平整、道路管线等）后单项。一般要坚持先地下后地上、先主体后维护、先结构后装修、先土建后设备的原则。场内与场外、土建与安装。。

二、建筑施工技术与组织

（一）土方工程

（二）地基与基础工程

（三）脚手架工程及垂直运输设施

（四）砌筑工程

（五）钢筋混凝土工程

（六）预应力混凝土工程

（七）钢结构工程

（八）预制装配工程

（九）防水工程

（十）装饰工程

（十一）季节性施工

（十二）施工测量

（十三）建筑施工组织

三、工程建设施工相关法律、法规

（一）《建筑法》的主要内容

（二）《建设工程质量管理条例》的主要内容

（三）工程建设技术标准

（四）建设工程安全生产的相关内容

（五）城市建筑垃圾与建筑施工噪声污染防治的管理规定

（六）工程建设施工相关法律法规案例