看看一個(gè)出眾的電子工程師是什么樣的程度
一、抄板技能
二、焊板技能
三、PCB畫板技能
四、電子電路仿真技能
五、編程技能
六、調(diào)試技能
七、創(chuàng)意
這是不久之前從一個(gè)論壇中看到的，文檔中有外加經(jīng)驗(yàn)和具體分類解說。
電子工程師要掌握的一些技藝，你到了第幾級(jí) 電子工程師就是將一堆器件搭在一起，注入思想，完成原來器件分離時(shí)無法完成的功能，做成一個(gè)成品。作為一個(gè)電子工程師必備技能：抄板、焊板、畫板、仿真、編程、調(diào)試、創(chuàng)意、堅(jiān)持。這些技藝你都get了嗎？
來看下一個(gè)出色的電子工程師需要掌握到什么程度？
一、抄板技能：此技能是尋求經(jīng)典設(shè)計(jì)元素的來源，不得不學(xué)。學(xué)精不易，建議升到二級(jí)以上，根據(jù)工作情況再轉(zhuǎn)移到別的技能上。
1級(jí)：能夠畫出電源電路等電路圖。
2級(jí)：能看懂電路圖，快速理解其設(shè)計(jì)意圖。
3級(jí)：能從中學(xué)習(xí)電路設(shè)計(jì)的智慧，評(píng)價(jià)其設(shè)計(jì)方案的好壞。
4級(jí)：基本不用一點(diǎn)點(diǎn)的抄就能知道電路原理圖，能吸取高深的走線設(shè)計(jì)技巧。
二、焊板技能：此技能是電子工程師的看家本領(lǐng)，必備武器，且技能等級(jí)要訓(xùn)練到最高級(jí)。
1級(jí)：明白焊接原理，能應(yīng)付簡(jiǎn)單的焊接，且懂基礎(chǔ)理論知識(shí)。
2級(jí)：能熟練的焊接貼片元件，非常熟練的焊接插件元件，且能保證質(zhì)量。能夠獨(dú)立完成貼片的MCU焊接。
3級(jí)：焊接技術(shù)更上一層，焊點(diǎn)美觀達(dá)標(biāo)。無連焊虛焊，不能有拉尖、白錫等不合格焊點(diǎn)。對(duì)器件的彎曲能夠細(xì)心把握，對(duì)線頭的焊接處理合適。
4級(jí)：焊接技術(shù)純熟，基本一次搞定，不能用蠻勁、硬杵的現(xiàn)象，溫度把握精準(zhǔn)，元件分布合理美觀。布線能夠借助畫圖工具初步設(shè)計(jì)后再進(jìn)行焊接。基本掌握一個(gè)成熟的設(shè)計(jì)流程，設(shè)計(jì)階段要細(xì)心，有大局觀。為后續(xù)的工作帶來很大方便。
三、PCB畫板技能：PCB畫板軟件首選Protel99se，Altiundesigner9等，電子工程師的必備技能。 1級(jí)：知道PCB設(shè)計(jì)的基本流程，掌握創(chuàng)建庫(kù)文件、封裝庫(kù)等一整套步驟，能夠畫好單片機(jī)最小系統(tǒng)板。
2級(jí)：建立好自己常用的封裝庫(kù)文件，這是一個(gè)成熟電子工程師的積累。
3級(jí)：能迅速畫好多層板，布線要合理。
4級(jí)：對(duì)高頻信號(hào)等其他高級(jí)理論充分理解，并且善于實(shí)踐于設(shè)計(jì)PCB之中。
四、電子電路仿真技能：你成為電子工程師必須掌握的軟件工具，不得不學(xué)。熟練掌握后可以用一臺(tái)電腦當(dāng)做一個(gè)虛擬實(shí)驗(yàn)室，性價(jià)比也不錯(cuò)。
1級(jí)：會(huì)使用常見的EDA軟件，PSPICE，PROTEUS，MATLAB，MLUTISIM等，我們推薦PROTEUS7.8和MLUTISIM11這2款電子電路仿真軟件，重要要明白這些仿真軟件的各個(gè)側(cè)重點(diǎn)。
2級(jí)：能結(jié)合實(shí)例，運(yùn)用軟件工具對(duì)其分析，尋求最優(yōu)的參數(shù)，確定最終方案。
3級(jí)：軟件不在是主流，只是輔助，已經(jīng)有了豐富的電子電路調(diào)試經(jīng)驗(yàn)，因?yàn)橛袝r(shí)軟件也不準(zhǔn)確，當(dāng)不能因?yàn)檫@個(gè)原因否定軟件仿真的價(jià)值。
五、編程技能：要想成為電子工程師中的高手，編程是不得不跨越的龍門。編程技巧很多，但是編程思想更重要。
1級(jí)：C語言要熟練，能編寫實(shí)現(xiàn)基本功能的項(xiàng)目。編譯工具要上手快，熟悉具體的編譯環(huán)境，當(dāng)然環(huán)境只是個(gè)工具，C才是內(nèi)功，自己沒事多看看C，會(huì)收獲更多。
2級(jí)：流程圖不能不畫，這是打開思維的鑰匙。是把思路理清的工具。各種流程圖靈活運(yùn)用，能把復(fù)雜的程序分的有模有樣。要具備分時(shí)操作的思想。狀態(tài)機(jī)的思想是滲入到程序的每個(gè)毛孔的。這是一種犧牲靈活，獲得清晰的一種方法，推薦一款流程圖繪制軟件：Inspiration v8.0，非常好用。
3級(jí)：傳說中的大神。基本能夠處理常見事務(wù)，like 鍵盤、顯示、LCD、 測(cè)頻、數(shù)據(jù)傳輸、PWM、超級(jí)定時(shí)、穩(wěn)壓、AD采樣、數(shù)字濾波等等，都已經(jīng)爛熟于心。該階段提升是在程序獨(dú)立性和模塊化上做文章了。每一個(gè)模塊雖然有現(xiàn)成的實(shí)例，但是要想好好的理解，非要自己去做一遍才行，值得深入研究。其實(shí)做的多了，就感覺單片機(jī)只是個(gè)工具，要想升級(jí)自己，還要多多觀察編程思路，數(shù)學(xué)模型一類的東西，那些才是干貨。這其實(shí)就是從經(jīng)驗(yàn)知識(shí)到專業(yè)理論知識(shí)的轉(zhuǎn)化，再有專業(yè)理論知識(shí)向基本理論的質(zhì)變。一些工具可以用上，如matlab…等。
4級(jí)：更高的層次，多總結(jié)，多思考，能成為行業(yè)內(nèi)的標(biāo)桿。
六、調(diào)試技能：硬件調(diào)試和軟件調(diào)試。
都是分塊化思想，按部就班有條有理的進(jìn)行。只有這樣才能排查出bug來。硬件上，熟練使用儀器，其實(shí)沒什么，最重要的就是萬用表和示波器。兩大神器!軟件就是下載器和開發(fā)板，無盡的嘗試換來豐收的碩果。但是嘗試切不可盲目亂撞，否則只會(huì)越挫越?jīng)]士氣。別小看調(diào)試，對(duì)于一個(gè)初級(jí)硬件工程師，沒有這個(gè)基礎(chǔ)什么工作也做不下去。電子行業(yè)的基礎(chǔ)是測(cè)量，好好研究吧。
七、創(chuàng)意：不要以為創(chuàng)意就是發(fā)明創(chuàng)造，其實(shí)創(chuàng)意只是在前人的肩上更高了一步，哪怕是一小步也是有價(jià)值的。
所以想要?jiǎng)?chuàng)意之前，我們要學(xué)會(huì)模仿，模仿是創(chuàng)意的前期學(xué)習(xí)過程，這樣一個(gè)過程有很快的提高，因?yàn)榉较蛎鞔_。
俗話說：“姜還是老的辣”，強(qiáng)調(diào)了經(jīng)驗(yàn)是有多么重要，so掌握了基本的技能，有些經(jīng)驗(yàn)也需要注意下，下面就來share幾個(gè)比較實(shí)用的tips：
一：首先來談下成本的問題：成本節(jié)約至上
現(xiàn)象1：這板子的PCB設(shè)計(jì)要求不高，就用細(xì)一點(diǎn)的線，自動(dòng)布吧。
點(diǎn)評(píng)：自動(dòng)布線必然要占用更大的PCB面積，同時(shí)產(chǎn)生比手動(dòng)布線多好多倍的過孔，在批量很大的產(chǎn)品中，PCB廠家降價(jià)所考慮的因素除了商務(wù)因素外，就是線寬和過孔數(shù)量，它們分別影響到PCB的成品率和鉆頭的消耗數(shù)量，節(jié)約了供應(yīng)商的成本，也就給降價(jià)找到了理由。
現(xiàn)象2：面板上的指示燈選什么顏色呢?我覺得藍(lán)色比較特別，就選它吧。
點(diǎn)評(píng)：其它紅綠黃橙等顏色的不管大小(5MM以下)封裝如何，都已成熟了幾十年，價(jià)格一般都在5毛錢以下，而藍(lán)色卻是近三四年才發(fā)明的東西，技術(shù)成熟度和供貨穩(wěn)定度都較差，價(jià)格卻要貴四五倍。目前藍(lán)色指示燈只用在不能用其它顏色替代的場(chǎng)合，如顯示視頻信號(hào)等。
現(xiàn)象3：這點(diǎn)邏輯用74XX的門電路搭也行，但太土，還是用CPLD吧，顯得高檔多了。
點(diǎn)評(píng)：74XX的門電路只幾毛錢，而CPLD至少也得幾十塊，(GAL/PAL雖然只幾塊錢，但公司不推薦使用)。成本提高了N倍不說，還給生產(chǎn)、文檔等工作增添數(shù)倍的工作。
現(xiàn)象4：我們的系統(tǒng)要求這么高，包括MEM、CPU、FPGA等所有的芯片都要選最快的。
點(diǎn)評(píng)：在一個(gè)高速系統(tǒng)中并不是每一部分都工作在高速狀態(tài)，而器件速度每提高一個(gè)等級(jí)，價(jià)格差不多要翻倍，另外還給信號(hào)完整性問題帶來極大的負(fù)面影響。
現(xiàn)象5：這些拉高/拉低的電阻用多大的阻值關(guān)系不大，就選個(gè)整數(shù)5K吧。
點(diǎn)評(píng)：市場(chǎng)上不存在5K的阻值，最接近的是4.99K(精度1%)，其次是5.1K(精度5%)，其成本分別比精度為20%的4.7K高4倍和2倍。20%精度的電阻阻值只有1、1.5、2.2、 3.3、4.7、6.8幾個(gè)類別(含10的整數(shù)倍);類似地，20%精度的電容也只有以上幾種值，如果選了其它的值就必須使用更高的精度，成本就翻了幾 倍，卻不能帶來任何好處。 現(xiàn)象6：程序只要穩(wěn)定就可以了，代碼長(zhǎng)一點(diǎn)，效率低一點(diǎn)不是關(guān)鍵。
點(diǎn)評(píng)：CPU的速度和存儲(chǔ)器的空間都是用錢買來的，如果寫代碼時(shí)多花幾天時(shí)間提高一下程序效率，那么從降低CPU主頻和減少存儲(chǔ)器容量所節(jié)約的成本絕對(duì)是劃算的。CPLD/FPGA設(shè)計(jì)也類似。
二：低功耗設(shè)計(jì)問題不可小覷
現(xiàn)象1：我們這系統(tǒng)是220V供電，就不用在乎功耗問題了。
點(diǎn)評(píng)：低功耗設(shè)計(jì)并不僅僅是為了省電，更多的好處在于降低了電源模塊及散熱系統(tǒng)的成本、由于電流的減小也減少了電磁輻射和熱噪聲的干擾。隨著設(shè)備溫度的降低，器件壽命則相應(yīng)延長(zhǎng)(半導(dǎo)體器件的工作溫度每提高10度，壽命則縮短一半)
現(xiàn)象2：這些總線信號(hào)都用電阻拉一下，感覺放心些。
點(diǎn) 評(píng)：信號(hào)需要上下拉的原因很多，但也不是個(gè)個(gè)都要拉。上下拉電阻拉一個(gè)單純的輸入信號(hào)，電流也就幾十微安以下，但拉一個(gè)被驅(qū)動(dòng)了的信號(hào)，其電流將達(dá)毫安級(jí)，現(xiàn)在的系統(tǒng)常常是地址數(shù)據(jù)各32位，可能還有244/245隔離后的總線及其它信號(hào)，都上拉的話，幾瓦的功耗就耗在這些電阻上了(不要用8毛錢一度電 的觀念來對(duì)待這幾瓦的功耗)。
現(xiàn)象3：CPU和FPGA的這些不用的I/O口怎么處理呢?先讓它空著吧，以后再說。
點(diǎn)評(píng)：不用的I/O口如果懸空的話，受外界的一點(diǎn)點(diǎn)干擾就可能成為反復(fù)振蕩的輸入信號(hào)了，而MOS器件的功耗基本取決于門電路的翻轉(zhuǎn)次數(shù)。如果把它上拉的話，每個(gè)引腳也會(huì)有微安級(jí)的電流，所以最好的辦法是設(shè)成輸出(當(dāng)然外面不能接其它有驅(qū)動(dòng)的信號(hào))
現(xiàn)象4：這款FPGA還剩這么多門用不完，可盡情發(fā)揮吧。
點(diǎn)評(píng)：FGPA的功耗與被使用的觸發(fā)器數(shù)量及其翻轉(zhuǎn)次數(shù)成正比，所以同一型號(hào)的FPGA在不同電路不同時(shí)刻的功耗可能相差100倍。盡量減少高速翻轉(zhuǎn)的觸發(fā)器數(shù)量是降低FPGA功耗的根本方法。
現(xiàn)象5：這些小芯片的功耗都很低，不用考慮。
點(diǎn) 評(píng)：對(duì)于內(nèi)部不太復(fù)雜的芯片功耗是很難確定的，它主要由引腳上的電流確定，一個(gè)ABT16244，沒有負(fù)載的話耗電大概不到1毫安，但它的指標(biāo)是每個(gè)腳可 驅(qū)動(dòng)60毫安的負(fù)載(如匹配幾十歐姆的電阻)，即滿負(fù)荷的功耗最大可達(dá)60*16=960mA，當(dāng)然只是電源電流這么大，熱量都落到負(fù)載身上了。
現(xiàn)象6：存儲(chǔ)器有這么多控制信號(hào)，我這塊板子只需要用OE和WE信號(hào)就可以了，片選就接地吧，這樣讀操作時(shí)數(shù)據(jù)出來得快多了。
現(xiàn)象7：這些信號(hào)怎么都有過沖啊?只要匹配得好，就可消除了。
現(xiàn)象8：降低功耗都是硬件人員的事，與軟件沒關(guān)系。
點(diǎn) 評(píng)：硬件只是搭個(gè)舞臺(tái)，唱戲的卻是軟件，總線上幾乎每一個(gè)芯片的訪問、每一個(gè)信號(hào)的翻轉(zhuǎn)差不多都由軟件控制的，如果軟件能減少外存的訪問次數(shù)(多使用寄存 器變量、多使用內(nèi)部CACHE等)、及時(shí)響應(yīng)中斷(中斷往往是低電平有效并帶有上拉電阻)及其它爭(zhēng)對(duì)具體單板的特定措施都將對(duì)降低功耗作出很大的獻(xiàn)。
三：系統(tǒng)效率要因地制宜
現(xiàn)象1：這主頻100M的CPU只能處理70%，換200M主頻的就沒事了。
點(diǎn)評(píng)：系統(tǒng)的處理能力牽涉到多種多樣的因素，在通信業(yè)務(wù)中其瓶頸一般都在存儲(chǔ)器上，CPU再快，外部訪問快不起來也是徒勞。
現(xiàn)象2：CPU用大一點(diǎn)的CACHE，就應(yīng)該快了。
現(xiàn)象3：這么多任務(wù)到底是用中斷還是用查詢呢?還是中斷快些吧。
點(diǎn) 評(píng)：中斷的實(shí)時(shí)性強(qiáng)，但不一定快。如果中斷任務(wù)特別多的話，這個(gè)沒退出來，后面又接踵而至，一會(huì)兒系統(tǒng)就將崩潰了。如果任務(wù)數(shù)量多但很頻繁的話，CPU的 很大精力都用在進(jìn)出中斷的開銷上，系統(tǒng)效率極為低下，如果改用查詢方式反而可極大提高效率，但查詢有時(shí)不能滿足實(shí)時(shí)性要求，所以最好的辦法是在中斷中查詢，即進(jìn)一次中斷就把積累的所有任務(wù)都處理完再退出。
現(xiàn)象4：存儲(chǔ)器接口的時(shí)序都是廠家默認(rèn)的配置，不用修改的。 點(diǎn)評(píng)：BSP對(duì)存儲(chǔ) 器接口設(shè)置的默認(rèn)值都是按最保守的參數(shù)設(shè)置的，在實(shí)際應(yīng)用中應(yīng)結(jié)合總線工作頻率和等待周期等參數(shù)進(jìn)行合理調(diào)配。有時(shí)把頻率降低反而可提高效率，如RAM的 存取周期是70ns，總線頻率為40M時(shí)，設(shè)3個(gè)周期的存取時(shí)間，即75ns即可;若總線頻率為50M時(shí)，必須設(shè)為4個(gè)周期，實(shí)際存取時(shí)間卻放慢到了 80ns。
現(xiàn)象5：一個(gè)CPU處理不過來，就用兩個(gè)分布處理，處理能力可提高一倍。
點(diǎn)評(píng)：對(duì)于搬磚頭來說，兩個(gè)人應(yīng)該比一個(gè)人的效率高一倍;對(duì)于作畫來說，多一個(gè)人只能幫倒忙。使用幾個(gè)CPU需對(duì)業(yè)務(wù)有較多的了解后才能確定，盡量減少兩個(gè)CPU間協(xié)調(diào)的代價(jià)，使1+1盡可能接近2，千萬別小于1。
現(xiàn)象6：這個(gè)CPU帶有DMA模塊，用它來搬數(shù)據(jù)肯定快。
四：信號(hào)完整性要認(rèn)真對(duì)待
現(xiàn)象1：這些信號(hào)都經(jīng)過仿真了，絕對(duì)沒問題。
現(xiàn)象2：100M的數(shù)據(jù)總線應(yīng)該算高頻信號(hào)，至于這個(gè)時(shí)鐘信號(hào)頻率才8K，問題不大。
現(xiàn)象3：既然是數(shù)字信號(hào)，邊沿當(dāng)然是越陡越好。
點(diǎn)評(píng)：邊沿越陡，其頻譜范圍就越寬，高頻部分的能量就越大;頻率越高的信號(hào)就越容易輻射(如微波電臺(tái)可做成手機(jī)，而長(zhǎng)波電臺(tái)很多國(guó)家都做不出來)，也就越容易干擾別的信號(hào)，而自身在導(dǎo)線上的傳輸質(zhì)量卻變得越差，因此能用低速芯片的盡量使用低速芯片。
現(xiàn)象4：為保證干凈的電源，去偶電容是多多益善。
點(diǎn)評(píng)：總的來說去偶電容越多電源當(dāng)然會(huì)更平穩(wěn)，但太多了也有不利因素：浪費(fèi)成本、布線困難、上電沖擊電流太大等。去偶電容的設(shè)計(jì)關(guān)鍵是要選對(duì)容量并且放對(duì)地方，一般的芯片手冊(cè)都有爭(zhēng)對(duì)去偶電容的設(shè)計(jì)參考，最好按手冊(cè)去做。
現(xiàn)象5：信號(hào)匹配真麻煩，如何才能匹配好呢?
點(diǎn) 評(píng)：總的原則是當(dāng)信號(hào)在導(dǎo)線上的傳輸時(shí)間超過其跳變時(shí)間時(shí)，信號(hào)的反射問題才顯得重要。信號(hào)產(chǎn)生反射的原因是線路阻抗的不均勻造成的，匹配的目的就是為了使驅(qū)動(dòng)端、負(fù)載端及傳輸線的阻抗變得接近，但能否匹配得好，與信號(hào)線在PCB上的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)也有很大關(guān)系，傳輸線上的一條分支、一個(gè)過孔、一個(gè)拐角、一個(gè)接插件、不同位置與地線距離的改變等都將使阻抗產(chǎn)生變化，而且這些因素將使反射波形變得異常復(fù)雜，很難匹配，因此高速信號(hào)僅使用點(diǎn)到點(diǎn)的方式，盡可能地減少過孔、拐角等問題。 五：可靠性設(shè)計(jì)
現(xiàn)象1：這塊單板已小批量生產(chǎn)了，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間測(cè)試沒發(fā)現(xiàn)任何問題。
點(diǎn)評(píng)：硬件設(shè)計(jì)和芯片應(yīng)用必須符合相關(guān)規(guī)范，尤其是芯片手冊(cè)中提到的所有參數(shù)(耐壓、I/O電平范圍、電流、時(shí)序、溫度PCB布線、電源質(zhì)量等)，不能光靠試驗(yàn)來驗(yàn)證。公司有不 少產(chǎn)品都有過慘痛的教訓(xùn)，產(chǎn)品賣了一兩年，IC廠家換了個(gè)生產(chǎn)線，咱們的板子就不轉(zhuǎn)了，原因就是人家的芯片參數(shù)發(fā)生了點(diǎn)變化，但并沒有超出手冊(cè)的范圍。如果你以手冊(cè)為準(zhǔn)，那他怎么變化都不怕，如果參數(shù)變得超出手冊(cè)范圍了還可找他索賠(假如這時(shí)你的板子還能轉(zhuǎn)，那你的可靠性就更牛了)。 現(xiàn)象2：這部分電路只要要求軟件這樣設(shè)計(jì)就不會(huì)有問題。
點(diǎn)評(píng)：硬件上很多電氣特性直接受軟件控制，但軟件是經(jīng)常發(fā)生意外的，程序跑飛了之后無法預(yù)料會(huì)有什么操作。設(shè)計(jì)者應(yīng)確保不論軟件做什么樣的操作硬件都不應(yīng)在短時(shí)間內(nèi)發(fā)生永久性損壞。
現(xiàn)象3：用戶操作錯(cuò)誤發(fā)生問題就不能怪我了。
點(diǎn)評(píng)：要求用戶嚴(yán)格按手冊(cè)操作是沒錯(cuò)的，但用戶是人，就有犯錯(cuò)的時(shí)候，不能說碰錯(cuò)一個(gè)鍵就死機(jī)，插錯(cuò)一個(gè)插頭就燒板子。所以對(duì)用戶可能犯的各種錯(cuò)誤必須加以保護(hù)。
現(xiàn)象4：這板子壞的原因是對(duì)端的板子出問題了，也不是我的責(zé)任。
點(diǎn)評(píng)：對(duì)于各種對(duì)外的硬件接口應(yīng)有足夠的兼容性，不能因?yàn)閷?duì)方信號(hào)不正常，你就歇著了。它不正常只應(yīng)影響到與其有關(guān)的那部分功能，而其它功能應(yīng)能正常工作，不應(yīng)徹底**，甚至永久損壞，而且一旦接口恢復(fù)，你也應(yīng)立即恢復(fù)正常。
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