硬件电路是电子产品实现功能的物理载体，电子产品的功能都是依靠硬件电路实现的。但是当前很多公司对硬件的重视程度往往不够，究其原因因为硬件设计的投入很大，光仪器设备一项的投入，都让很多公司望而却步。导致很多公司玩不起，不想玩。导致很多硬件工程师往往从事硬件助理的工作，遇到问题改一改，试一下。很难形成系统性的工作思路和工作流程。很少从源头上对问题就形成闭环处理。硬件问题发现的越早，影响越小，带来的损失越小。

一、 硬件电路设计之需求分析

公司在进行项目立项之前，都会对产品进行定位，明确产品需要实现什么功能。通常会有一个功能列表，然后进行需求细化。最后会形成一个需求分析列表，组织项目开工会，然后分发给对应的硬件、软件、机构、测试等部门。

硬件工程师拿到需求列表之后，首先需要明确哪些功能是需要硬件实现。哪些软件可以实现，硬件也可以实现，这个时候需要和软件部门明确清楚，谁来实现这些功能。其次对需要硬件实现的功能再次进行需求细化，细化到具体那些电路来实现对应的功能。需求分析与细化是硬件电路设计的方向，所有硬件电路都是基于这些需求来进行设计。需求分析也是对硬件方案选型进行明确。

二、硬件电路设计之方案选型

我们在产品功能实现的时候会发现，可以使用A方案，也可以使用B方案，遇到这样的问题该怎么处理呢？如下几点建议供大家参考。

1、 对比成本差异：

产品都是需要盈利的，在硬件设计的时候内心始终要有成本意识，成本是决定产品是否可以成功的重要因素之一，成本便宜可以大大增加产品的竞争力。这里的成本包含几个方面，

• 1）是物料本身的成本。

• 2）是研发成本。

• 3）使用该方案周围配套电路等综合性成本。

• 4）加工成本等

2、 对比方案成熟度：

方案选型的时候，往往会出现A方案已经成熟应用，B方案是新方案，刚刚推向市场，没有经过市场检验。这个时候需要慎重考虑。如项目进度比较急，建议使用成熟方案。如果项目有预演时间建议选择新方案，新方案往往有成本优势，或性能有很大的提升。作为技术储备或Plan B非常有必要。

3、 对比方案的性能优势：

方案选型出现AB两种方案的时候，两种方案的性能上的往往有差异的。这时候需要清楚自己关注的性能是哪些。比如对于音频方案的选型，我们最关注它的声音还原度、回音抵消、降噪处理等重要的性能指标等。比如对sensor的选型，我们关注的是像素、接口、视角等关键指标。

4、方案供应商的支持力度:

对于需要依赖供应商支持的方案，选择的时候要关注与供应商的配合度等。

方案选型对于产品的性能质量有很大影响，方案选型是硬件设计的关键之一。对于全新功能的产品，产品方案选型可以参考市场上同类功能产品样机。这样可以省去很多时间，又可以比较精准的找到对应成熟的方案。

三、硬件电路设计之设计框图

硬件设计框图在硬件电路设计中是非常重要的一个环节，很多硬件工程师在设计的时候往往忽略这一点，导致产品的设计出现功能性缺失，性能指标不达标，产品可靠性差等问题。硬件设计框图是整理电路逻辑绝佳的方法。通过硬件设计框图，可以详细分析产品的逻辑、信号的逻辑流向、功能板的对接等。

硬件设计框图设计对于复杂的项目至关重要。通过硬件框图的评审可以check产品功能是否有缺失、信号流向是否正确、逻辑选择是否正确。同时也为原理图设计打下设计稿，在原理图设计时候做到心里有数，不盲目。

下图是IPC板子设计框图供参考。

硬件框图设计还包含电源树设计，这个是电路中隐形的框图，很多问题都是因为电源的设计余量不够导致电源异常，电源设计需要自下而上进行设计。首先要了解电路中各个模块的需要电源情况，然后汇总，最后进行整体设计。如下图表HISI方案IPC板子电源树设计。

四、硬件电路设计之原理图&PCB设计

原理图设计是硬件设计的关键，原理图的正确性是产品成功的关键，也是减少调试和改板的关键。那么原理图要怎样保证正确呢？建议大家从以下几点入手：

1、 原理图绘制规范性

对新器件在开始画symbol的时候，建议要根据应用电路进行绘制symbol，不建议按照PIN脚序进行排列，在绘制的时候建议按照symbol中各个模块进行分类，这样在绘制原理图的时候才能够做到信号流向清晰。

绘制原理图时，建议做到紧耦合，一个功能模块的原理图尽量放置在一页，并做好原理图模块的文字说明。连接器接口尽量使用文字进行功能描述。

2、 原理图网络命名规范性

原理图信号网络命名需要规范，比如电源模块请表示出电源电压。控制信号请标出信号流向等等，如下表供参考。

3、 原理图自检和互检

绘制完成原理图之后首先要自检:主要从这个几个方面进行自检：

1）网络连通性检查，检查是否有单点网络，网络漏连等问题。

2）电路设计裕量是否满足设计要求，如电阻电容电感的通流耐压是否满足条件。

3）设计规范性检查即网络命名是否规范，信号流向标记方向是否正确。

4）一些低级性错误，比如网络连接错误，没有连接上，漏器件等。

原理图互检:请其他工程师帮忙检视，因为每个人的思维都有局限性，通过他人互检可以发现自己发现不了的问题，还能够发现自己的认知错误。

原理图的正确性主要依靠绘制者，责任主体也是绘制者。这里分享一个我认为比较好经验，就是对原理图反复的检视，自己检视三遍以上，很多时候能发现很多错误或不规范的设计。书读百遍其意自现和这个是一个道理。

五、硬件电路设计之硬件电路知识储备

硬件设计的基础就是硬件电路的知识储备，没有硬件知识的储备所有的硬件电路设计都是空中楼阁。那么怎样提升自己的硬件知识储备呢？以下和大家分享几点：

1、 通过阅读相关硬件设计的书籍

2、 做好问题案例分析

在实际的硬件调试过程中，对于典型问题，在问题解决后，建议形成案例文档。这个过程中不仅可以整理分析问题的思路，将实际问题与理论相结合。而且可以在后面的硬件工作对照案例进行check防止类似问题再次出现。从而全面提升自己硬件设计能力。

3、仔细阅读器件手册

器件手册对器件功能指标和如何使用都会做出详细的说明，通过器件手册不仅可以学到如何使用器件，理解器件性能。还可以做到触类旁通，理解同类的器件使用和注意事项。

六、总结

做硬件多年总结出来几点心得，给大家分享一下。

1、 战战兢兢，如履薄冰

2、 规范设计，可以减少很多低级错误

3、 硬件设计不是高精尖的核武器设计，可以通过努力学习，规范设计短期内提升。

4、硬件设计的核心是可靠性。