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想要成为一名优秀的硬件工程师,这些你不能不知道!

作者:时间:2018-03-05来源:网络收藏

  一个好的实际上就是一个项目经理,你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,你需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,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。”

本文引用地址:http://www.eepw.com.cn/article/201803/376416.htm

  基本知识

  1) 基本设计规范

  2) CPU基本知识、架构、性能及选型指导

  3) MOTOROLA公司的系列基本知识、性能详解及选型指导

  4) 网络处理器的基本知识、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

  11) 网络基础

  12) 国内大型通信设备公司硬件研究开发流程

  还需要熟练掌握并使用业界最新、最流行的专业设计工具:

  1) ViewDraw,B,Cam350

  2) OrCad, Allegro;AD;PADS

  3)各种电路仿真工具

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

  5) FPGA设计工具,各个厂家的。

  一、硬件总体设计

  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。

  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,860,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

  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。

  需要熟悉各种电平标准,保证电平匹配。


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关键词: 硬件工程师 PowerPC

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