1 概述

硬件开发涉及从需求分析到产品落地的全流程技术实现，需要工程师具备系统化思维、专业技术能力和工具应用经验。硬件工程师在产品开发中扮演着重要的角色，都会按照一定的流程进行产品开发。

2 硬件开发流程

如图所示为硬件开发的整体流程。

2.1 需求分析

工程师们在拿到产品经理提供的需求说明书后，需要针对产品的功能需求、性能指标、目标成本、尺寸大小等进行分析，需求是否合理，能不能实现，实现难度有多大。

2.1.1 明确产品功能

用途：产品的用途是什么；

供电方式：电池或市电，供电范围是多少；

通信方式：485/CAN等;WIFI/蓝牙等；

接口：普通甩线/USB/按键等；

2.1.2 性能指标

性能指标包括：对数据的处理能力及存储能力、对工作环境的可靠性要求（如高低温）、功耗要求和EMC性能等。

2.1.3 目标成本

通过元器件选型、方案设计和供应链管理共同完成目标成本。

2.1.4 尺寸大小

根据产品形态和元器件布局确定PCB的尺寸大小。

2.2 方案选型

方案选型是指主控芯片的选型，主控芯片是整个系统的核心部分，它负责控制和协调其它硬件部件的工作，保证系统运行稳定。

主控芯片厂家一般都会生产开发板，我们可以找厂家提供开发板，评估主控芯片是否符合应用要求，再进行设计。

2.4 硬件设计方案

根据需求制定整体设计方案，比如项目需求一个带蓝牙通信功能的血糖检测设备，绘制的整体方案框图如下：

根据框图进行关键元器件选型，并参考元器件规格书分模块阐述方案设计。

2.5 详细设计

详细设计是工程师利用硬件专业设计软件进行原理图设计和PCB设计，专业设计软件有Altium Designer、Cadence Allegro、PADS等。

2.5.1 原理图设计

首先新建工程，添加新的原理图文件和PCB文件，然后根据数据手册绘制好元件封装(包含原理图封装和PCB封装)

在元件封装绘制好后，把元件封装添加到原理图中，连好线路，便构成了想要的原理图。

2.5.2 PCB设计

在原理图设计好后，导入到PCB文件中，完成布局和布线，设计好后进行规则检查。

2.6 PCB加工

当PCB设计完成后，工程师需要导出GERBER文件和编制加工工艺文件提供给PCB厂制作PCB。其中，GERBER文件包含PCB各层信息和钻孔信息。加工工艺文件为工程师对PCB加工要求以及注意事项。PCB厂收到PCB加工文件，会对文件进行审核，并出具EQ列表提供给工程师EQ确认，待工程师确认EQ后，PCB厂便开始进行制造。

2.7 SMT贴片

PCB回板后，需要根据物料清单准备物料和贴片文件给贴片厂，贴片文件包含BOM、坐标文件和钢网文件。贴片厂会根据文件把物料焊接到PCB上变成PCBA。

2.8 调试与测试

贴片完成后，对PCBA进行调试。

1.肉眼观察PCBA是否有少件或虚焊情况；

2.使用万用表测量电源信号是否有对地短路情况；

3.接上电源测量电源信号是否正常；电源信号包括电压、SW(dc-dc)、纹波、电流、上电时序、复位信号等。

4.晶振信号

5.固件烧录后，调试各通信接口，使用示波器看波形是否正常；

6.软硬件联调。

功能调试完成后，对设备进行系统测试、稳定性测试、环境可靠性测试，委外做EMC实验等，输出测试报告。

2.9 总结与转阶段

测试完成后对这一版硬件进行总结，结合调试与测试结果是否需要优化，待总结完成后进行转阶段。