新手入门硬件指南(第一版)

百科   2024-11-02 22:23   江苏  

大家好,我是EE小新。

最近写了结构工程师、测试工程师有意向转行硬件的文章后,有很多同学加我好友,咨询我该如何转行、如何入门硬件?

但是我个人精力有限,不能每个人都了解一下情况,从头开始。有的同学甚至半夜加我好友,问我一些方向问题,我个人也不愿意看到大家入门的时候没有方向。

于是我花2天时间思考,以问答的形式,初步整理出新手入门硬件手册(第一版)后续会出一版思维导图PDF给到大家。

我相信同学们只要按照这个方法学习,肯定会有进步。但毕竟是我自己总结出来的一套方法,不成熟,也不保证适用于每个人!仅供参考!

1. 哪些同学适合入门?

  • 电子专业的学生

  • 学科交叉专业的学生

  • 行业内想转行的同事

  • 对开源、创客怀有极大兴趣的人


2. 了解硬件工程师和PCB工程师的级别

每个公司定义和叫法不一样,大致可分为助理、初级、中级、高级、专家,因此我们转型的目标就是助理或者初级硬件工程师

3. 初学者是直接做硬件还是先学PCB,做PCB工程师,之后再转型其他方向?

硬件和PCB的方向刚开始是不一样的,但是做深了之后,发现都是相通的。如果是女生,建议选PCB好一点,主要我见过的PCB工程师女生比男生多,而且心细,有耐心,沟通也比较容易。做硬件的话,请继续往下看

4. 做硬件,我们先了解一下硬件工程师平时都做啥工作?

特别闲的公司可以进行自我学习提升、参加行业论坛、讲座或者一些博览会,看看有啥黑科技或者纯粹去玩的。

正常的硬件工作包括但不限于带新人、EMC整改、写技术文档、画原理图、找物料、对BOM、画PCB板、与板厂对接、贴片厂对接、焊接电路板、调试电路板、测试电路板、供应商拜访and蹭饭吃、和采购对接、和生产对接、和客户对需求。

5. 了解完工作内容,决定去学习硬件了,那么请问初学者是直接做项目还是像大学那样看书学习呢?

我的答案是都可以,不排除厉害的人,看书的效率是最高的!但是绝大多数人还是偏向于实践,从项目中去获得更多的经验,我个人来说比较推荐先做项目

6. 做项目,第一步从哪里入手?

不要急,第一步首先要对自己有个清醒的认识,有没有兴趣,是不是非转行硬件不可,如果不是,还是劝退,硬件学习起来太杂了,没有速成的。

如果觉得自己没问题,就可以开始学习了,先把基础过一遍,知道一些常用的电子元器件,有什么功能就行,不需要知道性能、具体的参数以及如何设计,比如电阻、电容、电感、三极管、二极管这些有个概念就行。

兴趣是最好的老师,爱一行,干一行;没有兴趣呢,我希望你干一行,爱一行。不要抱怨,每天学习就行。

有了基本的概念后,可以买一个单片机开发板了,不需要多么复杂,传感器也不要很多,50或者100元以内就行,看个人条件,有钱就买个100的呀。实在找不到,可以找EE小新推荐,添加微信:HW-Player

有了单片机以后,开始点灯。

  • 小小的LED为什么能亮,是电流还是电压的功劳?

  • 点亮LED的电路是什么样子的?

  • 为什么一个高电平或者低电平就可以点亮?

  • 高低电平的范围有要求吗?

  • 如果调节一下电阻的大小,LED的亮度会不会变化?

  • 电阻本身有哪些参数,这个电路中又用到了那几个?

  • LED发光管的参数有哪些?

  • 会使用万用表吗?用万用表测量一下LED两端的管压降?

  • 为什么有的LED发红光,有的发绿光,黄光、蓝光呢?

  • 哪个颜色的LED价格比较便宜,哪个颜色的比较贵?

  • 为什么便宜呢,是工艺问题还是产品出货量的问题?

  • 单片机下载一个小程序,就可以点灯了,那么单片机的硬件组成电路是怎么样的?

  • 单片机是由电源电路、复位电路、晶体电路、下载电路组成,那么又可以对每一个小单元电路进行分析。

  • 第一,对单片机的电源电路分析?

  • 如果是3.3V供电,那么3.3V是从哪里来的?我记得开发板适配器输入是12VDC直流输入啊?

  • 还是用万用表的电压档再量一下是不是12V?是12V

  • 所以是不是有一个12V变成3.3V的电路呢?

  • 那么就会去了解电源的拓扑,是DCDC还是LDO呢?

  • 是一级电源还是二级电源呢?

  • 这中间又会涉及到电容、电感,这时候就需要了解电容电感的常用参数

  • 第二,对单片机的复位电路分析?

  • 复位电路还行,不算复杂,一个电容和一个上拉电阻,对了,什么是上拉,是不是还有个下拉?

  • 电容又有啥用?还是通交流阻直流吗?是不是还有其他的作用呢,赶紧查。

  • 对了旁边还有个按键,按一下就复位了,为什么呢?

  • 第三,对单片机的晶体电路分析?

  • 晶体旁边的2个pF级的电容是干嘛的?中间还有个大的电阻?也不知道啥意思,是不是要看一下单片机内部电路呢?组合起来看是不是更好一点?

  • 最后,还有个下载电路,我是电脑上安装了一个CH340的驱动才能下载程序的,连到这个叫DB9的一个接口上(有的是USB),这边是有个CH340的芯片,赶紧查一下这是干嘛的。

  • 浏览器搜索这个芯片,点进去,完蛋,全是英文,怎么办?

  • 这时候你可以去看数据手册了,把每个组成元件的数据手册下载下来,了解其关键参数

  • 如果不知道关键参数,私信小新,我已经总结并录制了27总元器件的数据手册的视频教程,只需要199即可获得,小新微信:HW-Player

  • 数据手册课程链接:27个常用器件数据手册讲解,总共32讲视频录制完成--后续会增加几个电源芯片的数据手册讲解

这时候估计你已经有了项目思维,可以去看电路了。

6. 如何学习电路

① 第一步先看,第二步模仿,第三步小改,第四步优化,第五步自己设计

  • 如何看?

    看的目的,就是知道有这种电路,最起码听说过,下次人家提起的时候,你可以说嗯,确实是这样。


  • 如何模仿?

    复制粘贴会不会


  • 如何改动?

    以你的能力,暂时只能小改,比如把电阻从10k,改成6.8k,会对电路有什么变化?


  • 如何优化?

    这时候其实考验的是对电路的掌握程度了,不懂瞎优化还不如不改


  • 怎么设计?

    设计就是根据客户的需求,把自己学习过或者没有学习过的电路,先搬运过来,用上去,理论上逻辑上先成立,最后再看实际效果。


② 需要掌握一些常用电路:电源电路和模块电路

  • 电源电路

    包括LDO,BUCK,BOOST等等,这部分也可以看看我的电源课程链接:板级电源实战项目

  • 三极管开关电路

  • 三极管放大

  • 反接保护

  • RC滤波

  • 跟随器

  • 仪表放大器

  • 差分放大器

  • 555波形发生器

  • MCU最小系统

  • SOC最小系统

  • RS232

  • RS485

  • EMC接口电路

  • 百兆网口电路

  • 千兆网口电路

  • EMMC

  • SIM卡

  • 串口等


③ 以上这些电路不需要你完全掌握,罗列出来的目的,只是为了让你知道,你只需要在项目中用到哪些再去掌握哪些,随用随学,达到最佳效果。

7. 当熟悉或者掌握电路知识后,可以去尝试做一些开源的项目

这时候肯定要会EDA软件,来查看或者设计电路图,有哪些常用的EDA软件呢?我认为比较常用的有4种:AD、PADS、Allegro、立创EDA,掌握EDA也是PCB工程师的必修课,当然推荐立创的理由就是立创开源广场有很多项目,足够你学习了。刚开始不会用软件可以去B站学习一下基本操作就行,如果想进阶,也可以私信小新,这边可以提供高阶PCB课程。

做开源项目呢,要先复刻,掌握PCB的生产流程、BOM的询价与采购、如何贴片等等,没钱的同学就找一些比较小的便宜的项目,几十块也可以搞定,实在找不到,也可以找我推荐,小新微信:HW-Player

8. 反复训练,必须对整个硬件设计流程和常用电路熟练起来

第一,去复刻一些复杂的项目

第二,尝试自己去独立设计一个新项目

第三,无他,唯手熟尔,将学到的知识,反复练习,每天进步一点点

9. 经过上面的训练,如果你可以闭着眼睛说出几个项目来了,我觉得可以整理简历,准备面试事宜了

10. 但是没有真实的项目经验,简历怎么写?如何通过面试?

可以花点小钱加入我的知识星球,我来辅导,私信小新,微信:HW-Player,有优惠哦

11. 学习到哪个阶段算转型成功?

最直接的,就是找到一份工作,之外都是扯淡

12. 祝你转行成功


最后说下做硬件的心得吧!


除了每天处理项目上的事情外,还需要不断的提高自己的水平,完善自己的知识体系。好在事不必躬亲,平时除了参考芯片供应商提供的电路图或者现有产品的成熟设计外,也可以看看我为大家整理的资料(硬件工程师设计参考材料)。


不管遇到什么困难,都要记住,它们都是暂时的,唯有坚持是永恒的。


 最后的话


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EEDesign
多年工业、汽车、军工硬件开发经验,主要分享硬件电路设计、接口电路分析、EMC基础、求职面试等相关知识。
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