日积月累12----单板硬件开发之胡言乱语 | 单板硬件
最后，需要不停地扩充知识面，单片机的原理，嵌入式软件，FPGA的原理及编程等等，这样坚持个两三年，才可以说在单板硬件设计上入门了，然后根据自己的 ...硬件开发的基础能力我在单板硬件领域干了十多年，硬件设计、底软、逻辑、芯片设计都涉及了一点，从自身的经验来看，在单板硬件开发中以下几个基础能力需要重点关注：1）英语能力。
众多的器件手册、标准规范、海外各电子论坛等，至少都需要良好的英语阅读能力。
2）自控理论。
通信电子、开关电源设计及时钟设计等电路设计都离不开负反馈，离开学校这么多年后才发现自控理论这么重要。
3）数学能力。
系统建模、公式推导、电路指标分解都需要良好的数学能力，微积分、概率论等等。
4）数电模电基础知识。
各种电路分析都离不开这些数电模电基础知识。
5）verilog编码能力。
FPGA逻辑设计、芯片设计都离不开逻辑编码设计。
6）软件编码能力。
硬件离不开软件，好的硬件设计，必须对软件实现有深刻的理解，反之亦然。
硬件开发的进阶之路在具备上面这些基础能力之后，以数电和模电知识是基础，电路理论为辅，从简单的原理图入手，学习如何用简单的阻容感、三极管MOS管以及简单的与非或等数字电路搭建电路，如看门狗电路、555电路的应用、三极管放大电路等，这个阶段需要搞清楚每个单元电路的原理。
这个阶段如果有条件，通过面包板做做小实验最好，没有条件看看书分析原理也行，也可以考虑PSPICE。
接着，实际的上板摸索，参与各种原理图、PCB的绘制，各种测试仪表（如示波器、万用表等）的使用，通过实际的工作把之前的基础知识穿插起来，融会贯通。
最后，需要不停地扩充知识面，单片机的原理，嵌入式软件，FPGA的原理及编程等等，这样坚持个两三年，才可以说在单板硬件设计上入门了，然后根据自己的兴趣爱好，结合实际的工作，有针对性的去扩展相关知识，这样才能在单板硬件设计上越走越远。
硬件开发的全流程我觉得完整硬件开发流程应该包含以下几个方面：1）需求定义：我们设计的产品都是给用户去使用的，产品好不好不是设计人员说了算，而是用户使用后去评判。
那么我们在设计硬件之前，就需要考虑好用户的核心诉求是什么，硬件功能有哪些，应用环境，使用寿命等。
2）需求分解及方案设计：从这些用户诉求中提炼出硬件设计的基本需求，根据这些基本需求选择合适的方案。
一个好的方案，包含很多方面，需求的完整度及可实现性、方案的成本（人力及物料）、方案的DFX考虑（可制造性DFM、可测试性DFT等）等。
3）硬件实现上：a.器件选型，好的设计不是说一定要用最好的器件，合适的器件即可，性价比是重要的。
另外器件的可靠性也要考虑，HBM/CDM等级，工业级/商业级，供电&功耗，尺寸&高度等。
b.电路设计，功能不能遗漏，同时电路设计也要简化，关键电路最好能有冗余备份，考虑到后期维护，也要设计相关的维测电路，如指示灯，电压监控等。
c.PCB设计。
好的硬件也要考虑PCB设计，如高速信号设计、时钟隔离、复位中断信号设计、电源参考等。
信号完整性测试，SI/PI。
另外，单板PCB布局也很关键的，涉及结构、散热、EMC等方面。
d.可靠性设计。
给用户用的硬件，不能一用就坏，ESD、EMC设计都要兼顾，防护电路的设计，对于存储器件是否考虑ECC，器件及电路温度降额、电压&电流降额、功耗降额等等。
4）测试加工。
样机的验证，信号质量、信号时序、功能测试、性能测试等等，快速验证样机的功能性能。
另外如何在生产上快速拦截故障品，需要FT测试、老化测试，温循测试等等测试项的合理选择，避免器件的早期失效。
5）后期维护。
硬件不是卖给用户就结束了，良好的硬件设计，还需要关注后期在用户端的表现，故障信息的收集，故障问题的快速闭环，针对发现的问题不断改进设计。
上面这些只是一个好的硬件设计中需要关注的部分问题，真正如何做好的硬件，需要我们不断吸取经验教训，从硬件设计的全流程中着手。
硬件开发单元测试想要写出好的单元测试，要做的非常多，不管是软件的单元测试还是硬件的单元测试。
下面从硬件的单元测试说起，软件的单元测试过程也类似。
第一，工欲善其事必先利其器，好的单元测试，我们必须选择适合的仪表
众多的器件手册、标准规范、海外各电子论坛等，至少都需要良好的英语阅读能力。
2）自控理论。
通信电子、开关电源设计及时钟设计等电路设计都离不开负反馈，离开学校这么多年后才发现自控理论这么重要。
3）数学能力。
系统建模、公式推导、电路指标分解都需要良好的数学能力，微积分、概率论等等。
4）数电模电基础知识。
各种电路分析都离不开这些数电模电基础知识。
5）verilog编码能力。
FPGA逻辑设计、芯片设计都离不开逻辑编码设计。
6）软件编码能力。
硬件离不开软件，好的硬件设计，必须对软件实现有深刻的理解，反之亦然。
硬件开发的进阶之路在具备上面这些基础能力之后，以数电和模电知识是基础，电路理论为辅，从简单的原理图入手，学习如何用简单的阻容感、三极管MOS管以及简单的与非或等数字电路搭建电路，如看门狗电路、555电路的应用、三极管放大电路等，这个阶段需要搞清楚每个单元电路的原理。
这个阶段如果有条件，通过面包板做做小实验最好，没有条件看看书分析原理也行，也可以考虑PSPICE。
接着，实际的上板摸索，参与各种原理图、PCB的绘制，各种测试仪表（如示波器、万用表等）的使用，通过实际的工作把之前的基础知识穿插起来，融会贯通。
最后，需要不停地扩充知识面，单片机的原理，嵌入式软件，FPGA的原理及编程等等，这样坚持个两三年，才可以说在单板硬件设计上入门了，然后根据自己的兴趣爱好，结合实际的工作，有针对性的去扩展相关知识，这样才能在单板硬件设计上越走越远。
硬件开发的全流程我觉得完整硬件开发流程应该包含以下几个方面：1）需求定义：我们设计的产品都是给用户去使用的，产品好不好不是设计人员说了算，而是用户使用后去评判。
那么我们在设计硬件之前，就需要考虑好用户的核心诉求是什么，硬件功能有哪些，应用环境，使用寿命等。
2）需求分解及方案设计：从这些用户诉求中提炼出硬件设计的基本需求，根据这些基本需求选择合适的方案。
一个好的方案，包含很多方面，需求的完整度及可实现性、方案的成本（人力及物料）、方案的DFX考虑（可制造性DFM、可测试性DFT等）等。
3）硬件实现上：a.器件选型，好的设计不是说一定要用最好的器件，合适的器件即可，性价比是重要的。
另外器件的可靠性也要考虑，HBM/CDM等级，工业级/商业级，供电&功耗，尺寸&高度等。
b.电路设计，功能不能遗漏，同时电路设计也要简化，关键电路最好能有冗余备份，考虑到后期维护，也要设计相关的维测电路，如指示灯，电压监控等。
c.PCB设计。
好的硬件也要考虑PCB设计，如高速信号设计、时钟隔离、复位中断信号设计、电源参考等。
信号完整性测试，SI/PI。
另外，单板PCB布局也很关键的，涉及结构、散热、EMC等方面。
d.可靠性设计。
给用户用的硬件，不能一用就坏，ESD、EMC设计都要兼顾，防护电路的设计，对于存储器件是否考虑ECC，器件及电路温度降额、电压&电流降额、功耗降额等等。
4）测试加工。
样机的验证，信号质量、信号时序、功能测试、性能测试等等，快速验证样机的功能性能。
另外如何在生产上快速拦截故障品，需要FT测试、老化测试，温循测试等等测试项的合理选择，避免器件的早期失效。
5）后期维护。
硬件不是卖给用户就结束了，良好的硬件设计，还需要关注后期在用户端的表现，故障信息的收集，故障问题的快速闭环，针对发现的问题不断改进设计。
上面这些只是一个好的硬件设计中需要关注的部分问题，真正如何做好的硬件，需要我们不断吸取经验教训，从硬件设计的全流程中着手。
硬件开发单元测试想要写出好的单元测试，要做的非常多，不管是软件的单元测试还是硬件的单元测试。
下面从硬件的单元测试说起，软件的单元测试过程也类似。
第一，工欲善其事必先利其器，好的单元测试，我们必须选择适合的仪表