硬件工程师必杀技
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。

2 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。