硬件那些事儿——什么是硬件设计?

一般来说硬件设计指的是电路设计，这样说是没问题的，因为你所有的工作都是围绕电路设计，最终的目标也是产出一个优秀的电路，能够满足各种要求，经历各种考验。但实际上我们要求的是产品，而不是单板。

关于硬件设计的描述，网上还有一种比较形象的说法：“硬件设计就是根据产品经理的需求PRS（Product Requirement Specification），在COGS（Cost of Goods Sale）的要求下，利用目前业界成熟的芯片方案或者技术，在规定时间内完成符合以下要求的硬件产品（注意：是产品不是开发板）。”具体要求如下：

● PRS功能（Function）

● 性能（perrformance）

● 电源设计（power Supply）

● 功耗（power Consumption）

● 散热（Thermal/Cooling）

● 噪音（Noise）

● 信号完整性（Signal Integrity），

● 电磁辐射（EMC/EMI）

● 安规（Safet）

● 器件采购（Component Sourcing）

● 可靠性（Reliability）

● 可测试性（DFT: design for test）

● 可生产性（DFM：design for manufacture）

可以看到，一个成功的硬件设计，主要功能的实现只是所有环节中的一小部分。刚开始工作的时候，觉得板子电路设计完就完成了50%工作，PCB回板主要功能都能实现了，那就完成了80%的工作。实际上不是的，PCB回板主要功能都实现了，连30%工作都没有。所以不管是时间上，还是阶段上，产品的硬件设计时一个漫长过程。

而且你在一个公司做产品硬件设计，一般情况下都是参考成熟的方案，主芯片CPU主要功能的实现最终还是依靠芯片厂商提供的套片方案，一般来说为了降低风险，主要是参考套片方案的参考设计完成，芯片厂商也会提供包括器件封装，参考设计，仿真模型，PCB参考等等全部资料，在芯片功能越来越复杂的今天，一个片子动不动就几百上千个PIN，对于一个新项目来说，是没有时间一页页去吃透每个PIN，每个输入输出的具体功能，电气参数的，尤其是对于高速设计，比如DDR3接口，XAUI接口等等。

一般来说，芯片厂商提供的参考设计就是他们经过开发，验证，测试的最佳方案了，很多情况就是你必须按照参考设计来做，否则硬件可能就有问题，一般来说就是信号完整性问题或者EMC问题。

那有的人就说了，硬件电路设计谈不上设计，都是copy成熟电路。芯片厂商提供越来越周到的服务，再加上公司沉淀的技术积累，硬件设计工程师可以完全不动脑子进行电路设计。

这样一来，硬件工程师的价值似乎越来越低了，毕竟一个产品的核心功能或者技术一般都在IC或者FPGA里面了，硬件工程师一般没有能力进行核心逻辑设计IC design。

那如果按照这个逻辑软件设计也谈不上设计，都是copy成熟代码。试问有几个软件开发人员不移植别人的代码？再深入点，有几个软件工程师能随意更改uboot、kernel，不百度C语言语法，不移植业务程序，不去问芯片厂商的技术支持？

即使都是成熟的东西，实际上工作过程中我并没有发现哪个项目做得很快，同样一套电路和代码，成熟产品没问题，新产品为什么就有问题？最后还是是硬件设计去解决。

对于这上述问题，笔者也曾经困惑过，总是感觉硬件设计没有什么好搞的了，不就是抄抄参考设计，就跟组装一台电脑一样组装一个单板嘛。当然随着项目经验的增多，尤其从事现在硬件系统级设计的角色，感觉原来自己考虑更多是从一名原理图设计工程师的角度考虑问题，看问题总是很片面。

就像开始说的，一个成功的硬件设计，功能Function只是一小部分，至于其他的因素和能力，一个硬件工程师的能力取决于能考虑因素越多，越深入，就越是一个优秀的硬件工程师。

所以硬件工程师是吃经验的，对公司来说培养一个硬件工程师成本很高，硬件不会像软件一样代码错了修改一下几分钟就可以搞定，硬件设计错了，那有可能全部都要重来，整个项目周期可能就要延迟3周甚至一个月以上。

有个观点需要说明一下，啥都不懂也可以做出事情，但对个人来说会有发展天花板。硬件方面就像参考电路一样，你不知道电路怎么工作的也能把它用起来，软件方面就像uboot和kernel一样你看不懂也能用起来，但一旦你懂，那就不一样了。

就像一谈到硬件设计，大家都认为是电路设计，好简单，没什么难度，但实际上不是的，越到底层越难，责任越大，部门交流越多。懂得越多，学得越容易，就能够走得越远。