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  • 通信设备硬件工程师需要的六大基本能力和知识,业界牛人总结,适合菜鸟入门
  •  当然,从从小受到的教育中我们知道对于知识要理解透彻,越深入越好,对于任何一个知识点,通过基本公式,用数学工具推导到最后来验证高级定律和公式。我想对于这一点,高考物理是达到了极点,高中物理知识其实不难...

    https://ezchina.analog.com/message/12712#12712

    对于硬件工程师来说,技术要求究竟是要到什么程度呢?

         当然,从从小受到的教育中我们知道对于知识要理解透彻,越深入越好,对于任何一个知识点,通过基本公式,用数学工具推导到最后来验证高级定律和公式。我想对于这一点,高考物理是达到了极点,高中物理知识其实不难,但是我们为了选拔的目的,把物理各种定律糅合在一起,结合一些脑筋急转弯,复杂的运算,造成高考物理是最难的科目了。


      如果我们拿着解高考物理难题的精神来解决硬件问题,当然精神可嘉,工作之余还是值得鼓励这种学习和探索精神的;但是对于项目开发却是没有多少好处,毕竟硬件工程师的工作是工程开发,在规定的时间和预算之内完成硬件项目,而不是你在这个时间呢自己推导出来了什么公式和计算结果,那是科学家的工作,那是Research的工作。


      工程开发一个重要特点就是“踩在前人的足迹”,就是通过过去几十上百年的工程实践,对于各种情况有了很多经验数据和经验方法,比如对于PCB layout来说,基本上每个公司都有自己的design guidelines/check list,这就是公司在过去很多项目中总结出来的,每一条可以说都付出了“血”的代价,这是对于板级设计来说了;对于核心芯片和器件,就更是如此了,芯片或器件公司几十数百人历时数年搞出来的一款芯片和器件,又岂是你通过几百页datasheet可以彻底理解的。


      大多数情况下,知道主要接口,参数,功能和性能就足够了,尤其是芯片/器件公司提供的design guidelines或者application notes,里面一般都是芯片/器件工程师的肺腑之言,经验之谈,一般来说没有个十年二十年工作经验的工程师是写不了这些东西的。


      看起来虽然很简单,看起来像是废话,但是细细分析,结合电路定理和电磁定律,略微分析,就会发现简直字字珠玑。刚毕业的好学生(一般来说学习好,喜欢啃难题,学习能力强,求知欲强)初干硬件设计,就会发现涉及的知识点和技术要点太多了,如果这个知识点想要理解透彻,那个知识点也要理解透彻,会发现一天24小时根本不够用,但是对不起,公司请你过来不是让你学习的,是要干硬件设计的,过一个月就要见原理图了,你还在这捧着OrCAD手册一个命令一个命令学习OrCAD使用技巧,研究为啥要有串行电阻呢,研究这个电容是取0.1uF还是0.01uF.。


         有求知欲是好事,但是那是在工作之余,项目之余,虚心向前辈学习,尽量利用各种design guidelines,尽快完成设计工作,记录自己的知识缺点,在业余时间努力学习,理解透彻,通过设计验证/测试,加深对于知识点的了解,这才是正确的工作方法。


      我在刚毕业的时候欣喜的发现传输线理论太重要了,遂花了一个月把传输线理论努力了一把,并推导了大量公式进行验证,其实总结起来就是几句话,阻抗匹配,如果接收端阻抗大于发送端,信号会怎么样;如果小于,信号会怎么样;如果开路,会怎么样;如果短路,会怎么样,这几条基本每本信号完整性的书上都会介绍,也不会有很复杂的数学公式推导,知道就行了,然后就是如何平衡发射端的阻抗,串行电阻,PCB阻抗,匹配阻抗等等,都是简单的数学公式。


      所以说,对于求知欲特别强的人(比如我),有时候一定要学会“浅尝辄止”,充分利用前辈经验,避免陷入技术的误区,比如放着公式不用,非得自己用二重积分推导一遍。硬件开发最主要的特点就是“广博”,什么东西都要知道,一个好的硬件工程师就要什么都要懂一点,当然对于某些方面能够深入一些到原理层次就更好了。


      关于硬件设计的各种技术/标准/芯片/器件都要知道,需要的时候,能够信手拈来,功能性能,参数特性,优点缺点。



      那一个通信设备应该具备哪些基本知识和能力呢

      1. 快速学习的能力

      一方面,通信技术,标准,芯片更新的太快了,快到你根本来不及系统的了解它,只能通过特定的项目,需求进行了解;另一方面对于公司来说,需要做的硬件产品也是变化很快,客户需要T1, E1, PDH, SDH,Ethernet, VoIP, Switch, Router, 没有人是什么都懂的,都需要能够结合客户的需求,选择的芯片方案进行详细了解,尤其对于接口协议和电气特性。


      2. 通信协议和标准的理解

      通信设备,顾名思义,就是用来实现多种通信协议(比如T1, E1, V.35,PDH, SDH/SONET, ATM, USB, VoIP, WiFi, Ethernet, TCP/IP,RS232等等常用协议)实现通信的设备,各种电路,PCB板,电源都是为了通信协议服务的。


      通信协议一般都是由芯片实现,要么是成熟的 ASIC,要么是自己开发的FPGA/CPLD,芯片工程师或者FPGA工程师比硬件工程师跟靠近通信协议,他们需要对于通信协议理解很透彻,实现各种逻辑上的状态机以及满足协议规定的电气参数标准。按照OSI的七层模型,硬件工程师尤其需要专注于一层物理层和二层数据链路层的协议标准,以 Ethernet距离,物理层是由PHY/transceiver芯片完成,数据链路层是由MAC/switch 芯片完成,对于从事Ethernet相关开发的硬件工程师来说,需要对于PHY和Switch芯片理解透彻,从编码方式,电气参数,眼图标准,模板,信号频率到帧格式,转发处理逻辑,VLAN等等。


      对于传统PDH/SDH/SONET设备就更是如此,PDH/SDH/SONET是更硬件的设备,就是说主要协议都是通过ASIC实现的,软件的功能主要是管理,配置,监视,告警,性能,对于硬件工程师来说,必须要熟悉使用的相关协议和接口标准,尤其对于电气规范,眼图模板,这样在设计验证的时候才能胸有成竹。


      3. 写文档的能力:

      诚如软件设计一样,好的软件设计需要好的设计文档,明确需求,实现什么功能,达到什么验收标准,随着芯片集成度的增加,接口速率的提高,单板复杂度的提高,硬件设计也越来越复杂以及对应热稳定性,可靠性,电磁兼容,环境保护的要求,已经不是通过小米加步木。仓的游击战可以解决了,每一个硬件项目都是一场战争,都需要好好的规划,好好的分析,这就需要好好做文档。


      对于硬件工程师来说,最重要的文档有两个:一个是硬件设计规范(HDS : hardware design specification)和硬件测试报告(一般叫EVT:Engineering Validation& Test report或者DVT: Design Validation & Test report),对于HDS的要求是内容详实,明确,主芯片的选择/硬件初始化,CPU的选择和初始化,接口芯片的选择/初始化/管理,各芯片之间连接关系框图(Block Diagram),DRAM类型/大小/速度,FLASH类型/大小/速度,片选,中断,GPIO的定义,复位逻辑和拓扑图,时钟/晶振选择/拓扑,RTC的使用,内存映射(Memory map)关系, I2C器件选择/拓扑,接口器件/线序定义,LED的大小/颜色/驱动,散热片,风扇,JTAG,电源拓扑/时序/电路等等。


      对于DVT来说,要求很简单也很复杂:板卡上有什么接口,芯片,主要器件,电路,就要测试什么,尤其在板卡正常工作的情况下的电源/电压/纹波/时序,业务接口的眼图/模板,内部数据总线的信号完整性和时序(如MII, RGMII, XAUI, PCIe,PCM bus, Telecom Bus, SERDES, UART等等),CPU子系统(如时钟,复位,SDRAM/DDR,FLASH接口)。


      好的硬件工程师无论是做的文档还是报道都是令人一目了然,这个硬件系统需要用什么方案和电路,最后验证测试的结果如何。内容详实,不遗漏各种接口/电路;简单名了,不说废话;图文并茂,需要的时候一个时序图,一个示波器抓图就很能说明问题了。


      4. 仪表/软件的使用能力:

      仪表包括电烙铁,万用表,示波器,逻辑分析仪,误码仪,传输分析仪,以太网测试仪Smartbits/IXIA,热量计,衰减器,光功率计,射频信号强度计等等;软件包括Office(Outlook,Word, Excel, PowerPoint, Project, Visio),PDF,常用原理图软件Pads或者OrCAD,常用PCB软件Pads或者Allegro,Allegro Viewer,电路仿真软件PSPICE,信号仿真软件HyperLynx等等。


      无论仪表还是软件,在政治经济学里说都是生产工具,都是促进生产力提高的,作为硬件工程师来说,这些仪表和软件就是手中的木。仓炮,硬件工程师很大一部分能力的体现都在与仪表和软件的使用上,尤其对于原理图软件和示波器的使用,更是十分重要,原理图软件的使用是硬件设计的具体实现,通过一个个器件的摆放,一个个NET的连接,构成了是十分复杂的硬件逻辑软件,是整个硬件设计的核心工作,任何一个原理图上的失误和错误造成的损失都是巨大的,真是“如履薄冰,战战兢兢”。


      另外,原理图软件的使用还体现在原理图的美观上,好的设计,简单明了,注释明确,无论是谁,顺着思路就能很快搞清楚设计意图,需要特别注意之处,不好的设计,东一个器件,西一个器件,没有逻辑,命名怪异,难以理解,日后维护起来相当麻烦;示波器在所有测试仪表之中,对于硬件工程师是最重要的,无论原理图还是PCB都是设计工作,但是任何设计都需要仔细的验证测试,尤其在信号方面,都需要大量的示波器工作,不会正确的使用示波器根本谈不上正确的验证,接地有没有接好,测试点的选择,触发的选择,延时的选择,幅度、时间的选择,都决定着测试的结果。如果错误的使用示波器必然带来错误的测试结果,这种情况下,有可能本来是错误的设计被误认为是正确的,带来巨大的隐患;本来是正确的设计被误认为是错误的,带来大量的时间精力浪费。


    5. 电路设计的能力:

      随着芯片集成度的提高,硬件设计似乎变简单了。首先是逻辑连接,其次考虑信号完整性需要的串行电阻选择和并行电容选择,电源滤波,退耦。不过对于好的硬件工程师来说,简单的逻辑连接(这个芯片的同样总线的输出接另一个芯片的输入,等等),只是硬件设计的最基本技能,电路是芯片功能,通信协议和各种软件的载体,没有对电路的深入理解,根本谈不上对硬件设计的深入理解,尤其对于芯片后面列的电气性能参数或者离散器件各种参数的理解,胡乱乱接,可能在3.3V的总线上可以工作,但是现在工作电压已经降到1V了,什么概念,信号线上的噪声都已经大到可以使采样出现误判了,随着信号速率的提高和工作电压的降低,数字信号已经越来越模拟化了,这就需要对于PCB的阻抗,容抗,感抗,离散器件(电阻,电容,电感,二极管,三极管,MOSFET,变压器等),ASIC的接口电气参数深入了解,这都需要对电路原理,模拟电路甚至电磁场理论深入学习,电路可以说是电磁场理论的子集,没有电磁场理论的理解,根本谈不上对于电容,电感,串扰,电磁辐射的理解。


      尤其对于电源电路设计上,现在芯片电压多样化,电压越来越低,电流越来越大,运营商对于通信设备功耗的严格要求,散热要求,对于电源设计的挑战越来越大。可以说,对于一个硬件设计来说,40%的工作都是在于电源电路的原理图/PCB设计和后期测试验证,电源电路设计是硬件工程师电路能力的集中体现,各种被动器件、半导体器件、保护器件、DC/DC转换典型拓扑,都有很多参数,公式需要考虑到,计算到。


      6. 沟通和全局控制的能力:

      硬件工程师在一个硬件项目中,一般处于Team leader的作用,要对这个硬件项目全权负责,需要协调好PCB工程师,结构工程师,信号完整性工程师,电磁兼容工程师等各种资源,并与产品经理,项目经理,软件工程师,生产工程师,采购工程师紧密配合,确保各个环节按部就班,需要对整个项目计划了然于胸,各个子任务的发布时间,对于可能出现的技术难题和风险的估计,控制。


      对于外部来说,硬件工程师还要与芯片的分销商,FAE处理好关系,争取获得更大的技术支持和帮助;与EMC实验室,外部实验室打好交道,获得更灵活的测试时间和更多的整改意见。

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  • 软件工程师具备六大基本素质

    千次阅读 2017-06-19 08:41:58
    必知:软件企业要求基础软件工程师具备六大基本素质,即良好的编码能力、自觉的规范意识和团队精神、认识和运用数据库的能力、较强的英语阅读和写作能力、具有软件工程的概念和求知欲和进取心。  1.良好的编码...
      
    

    必知:软件企业要求基础软件工程师具备六大基本素质,即良好的编码能力、自觉的规范意识和团队精神、认识和运用数据库的能力、较强的英语阅读和写作能力、具有软件工程的概念和求知欲和进取心。           

              1.良好的编码能力。软件人员的一个重要职责是把用户的需求功能用某种计算机语言予以实现。编码能力直接决定了项目开发的效率。这就要求软件工程师至少精通一门编程语言,比如当前国内企业常用的C/C++、VB和国际上最流行的Java语言,熟悉它的基本语法、技术特点和API(应用程序接口)。                 2.自觉的规范意识和团队精神。随着软件项目规模越来越大,仅仅依靠个人力量已经无法完成工作,因此,现代软件企业越来越重视团队精神。一般来讲,软件企业中的程序员可以分为两种,一种是程序“游击队员”,他们可能对编程工具很熟,能力很强,把编码编得很简洁高效,但却缺乏规范和合作的观念;另一种程序员编程不一定很快,但是很规范,个人能力不一定很强,但合作意识很好。第二种人更加适合现代软件企业发展的潮流。对于基础软件工程师来说,他们在企业中的角色决定了他们必须具有良好的规范意识和团队精神。              

           3.认识和运用数据库的能力。信息是以数据为中心的,因此与数据库的交互在所有软件中都是必不可少的,了解数据库操作和编程是软件工程师需要具备的基本素质之一。目前常用的数据库软件有甲骨文公司的Oracle数据库和微软公司的SQL Server等。   

           4.较强的英语阅读和写作能力。程序世界的主导语言是英文,编写程序开发文档和开发工具帮助文件离不开英文,了解业界的最新动向、阅读技术文章离不开英文,与世界各地编程高手交流、发布帮助请求同样离不开英文。作为基础软件工程师,具有一定的英语基础对于自身的学习和工作极有帮助。

          5.具有软件工程的概念。基础软件工程师处于软件企业人才金字塔的底层,是整个人才结构的基础,虽然他们从事的工作相对于系统分析师和高级程序员要单纯一些,但是他们是整个软件工程中重要的一环,因此,基础软件工程师同样要具有软件工程的概念。从项目需求分析开始到安装调试完毕,基础软件工程师都必须能清楚地理解和把握这些过程,并能胜任各种环节的具体工作,这样的能力正好符合了当前企业对基础软件工程师的全面要求。         

        6.求知欲和进取心。软件业是一个不断变化和不断创新的行业,面对层出不穷的新技术,软件人才的求知欲和进取心就显得尤为重要,它是在这个激烈竞争的行业中立足的基本条件。软件工程师应具有较强的学习总结能力、需求理解能力和对IT新技术比较敏感,同时,掌握最新的IT实用技术。

     

    责任重于泰山,任重而道远。
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  • 软件企业要求基础软件工程师具备六大基本素质,即良好的编码能力、自觉的规范意识和团队精神、认识和运用数据库的能力、较强的英语阅读和写作能力、具有软件工程的概念和求知欲和进取心  良好的编码能力。软件...
    [size=large]软件工程师具备的素质

    软件企业要求基础软件工程师具备六大基本素质,即良好的编码能力、自觉的规范意识和团队精神、认识和运用数据库的能力、较强的英语阅读和写作能力、具有软件工程的概念和求知欲和进取心

      良好的编码能力。软件人员的一个重要职责是把用户的需求功能用某种计算机语言予以实现。编码能力直接决定了项目开发的效率。这就要求软件工程师至少精通一门编程语言,比如当前国内企业常用的C/C++、VB和国际上最流行的Java语言,熟悉它的基本语法、技术特点和API(应用程序接口)。

      自觉的规范意识和团队精神。随着软件项目规模越来越大,仅仅依靠个人力量已经无法完成工作,因此,现代软件企业越来越重视团队精神。一般来讲,软件企业中的程序员可以分为两种,一种是程序“游击队员”,他们可能对编程工具很熟,能力很强,把编码编得很简洁高效,但却缺乏规范和合作的观念;另一种程序员编程不一定很快,但是很规范,个人能力不一定很强,但合作意识很好。第二种人更加适合现代软件企业发展的潮流。对于基础软件工程师来说,他们在企业中的角色决定了他们必须具有良好的规范意识和团队精神。

      认识和运用数据库的能力。信息是以数据为中心的,因此与数据库的交互在所有软件中都是必不可少的,了解数据库操作和编程是软件工程师需要具备的基本素质之一。目前常用的数据库软件有甲骨文公司的Oracle数据库和微软公司的SQL Server等。

      较强的英语阅读和写作能力。程序世界的主导语言是英文,编写程序开发文档和开发工具帮助文件离不开英文,了解业界的最新动向、阅读技术文章离不开英文,与世界各地编程高手交流、发布帮助请求同样离不开英文。作为基础软件工程师,具有一定的英语基础对于自身的学习和工作极有帮助。

      具有软件工程的概念。基础软件工程师处于软件企业人才金字塔的底层,是整个人才结构的基础,虽然他们从事的工作相对于系统分析师和高级程序员要单纯一些,但是他们是整个软件工程中重要的一环,因此,基础软件工程师同样要具有软件工程的概念。从项目需求分析开始到安装调试完毕,基础软件工程师都必须能清楚地理解和把握这些过程,并能胜任各种环节的具体工作,这样的能力正好符合了当前企业对基础软件工程师的全面要求。

      求知欲和进取心。软件业是一个不断变化和不断创新的行业,面对层出不穷的新技术,软件人才的求知欲和进取心就显得尤为重要,它是在这个激烈竞争的行业中立足的基本条件。软件工程师应具有较强的学习总结能力、需求理解能力和对IT新技术比较敏感,同时,掌握最新的IT实用技术。
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  • 单一职责原则是实现高内聚,低耦合的指导方针,它是最简单但又最难运用的原则,需要设计人员发现类的不同职责并将其分离,而发现类的多重职责需要设计人员具有较强的分析设计能力和相关的相互实践经验

    面向对象设计原则:它是设计和编码的指导思想,通过设计原则可以提升代码的扩展性和灵活性。

    1、单一职责原则(SRP):

    • 一个类只负责一个功能领域中的相应职责,或者可以定义为,就一个类而言,应该只有一个引起它变化的原因。

    • 单一职责原则是实现高内聚,低耦合的指导方针,它是最简单但又最难运用的原则,需要设计人员发现类的不同职责并将其分离,而发现类的多重职责需要设计人员具有较强的分析设计能力和相关的相互实践经验。

    • 单一职责原则告诉我们,一个类不能太”大类”,职责太多。在软件系统中,一个类(大到模块,小到方法)承担的职责越多,它被复用的可能性就越小,而且一个类承担的职责过多,将相当于这些职责耦合在一起,当其中一个职责变化时,可能会影响其他职责的运作,因此要将这些职责进行分离,将不同的职责封装到不同的类中,如果多个职责总是同时发生改变则可将他们封装成同一个类中。

    2、开闭原则(OCP):

    • 一个软件实体(可以是一个模块或一个独立的类)应当对扩展开放,对修改关闭。即软件实体应尽量在不修改原有代码的情况下进行扩展。

    • 任何软件都需要面临一个很重要的问题,即它们的需求会随时改变的。当软件系统需要面临新的需求时,我们应该尽量保证系统的设计框架是稳定的。如果一个软件设计符合开闭原则,那么可以非常方便地对系统进行扩展,而且在扩展时无须修改现有代码,使得软件系统在拥有适应性和灵活性的同时具备较好的稳定性和延续性。随着软件规模越来越大,软件寿命越来越长,软件维护成本越来越高,设计满足开闭原则的软件系统也变得越来越重要。

    • 为了满足开闭原则,需要对系统进行抽象化设计,抽象化是开闭原则的关键。我们通过接口、抽象类,可以定义系统的抽象层,再通过具体类来进行扩展。如果需要修改系统的行为,无须对抽象层进行任何改动,只需要增加新的具体类来实现新的业务功能即可,实现在不修改已有代码的基础上扩展系统的功能,达到开闭原则的要求。

      3、里氏替换原则(LSP):

    • 所以引用基类(父类)的地方必须能透明地使用其子类的对象。
      1)子类可以实现父类的抽象父类的抽象方法,但不能覆盖父类的非抽象方法。
      2)子类中可以增加自己特有的扩展方法
      3)当子类的方法重载父类的方法时,方法的前置条件(即方法的参数要比父类方法的参数更宽泛)。
      4)当子类的方法实现父类的抽象方法时,方法的后置条件(即方法的返回值要比父类更严格)。

    • 里氏替换原则告诉我们,尽量不要重写父类已经实现的方法,可以通过增加新的方法或实现接口扩展子类的功能。

      4、依赖倒置原则(DIP):

    • 抽象不应该依赖于细节,细节应该依赖于抽象。换言之,要针对接口编程,而不是针对具体实现编程。

    • 依赖倒置原则要求我们在程序代码中传递参数或关联关系时,尽量引用层次高的抽象层类,即使用接口和抽象类进行变量类型声明,而不要用具体类来做这些事情。为了确保该原则的应用,一个具体类应当只实现接口或抽象类中声明过的方法,而不要给出多余的方法,否则将无法调用到子类中增加的方法。

    • 在实现依赖倒置原则时,需要针对抽象层编程,而将具体类的对象通过依赖注入(DI)的方式注入到其他对象中。

      5、接口隔离原则(ISP):

    • 使用多个专门的接口,而不适用单一的总接口,即客户端不应该依赖那些它不需要的接口。

    • 根据接口隔离原则,当一个接口太大时,我们需要将它分割成一些更细小的接口,使用该接口的客户端仅需要知道与之相关的方法即可。每一个接口应该承担一种相对独立的职责。在使用接口隔离原则时,我们需要注意控制接口的粒度,接口不能太小,如果太小,会导致系统中的接口泛滥,不利于维护;接口也不能太大,太大的接口将违背接口隔离原则,灵活性较差,使用起来很不方便。一般而言,接口中仅包含为某一功能的定制即可,不应该强迫客户端依赖于那些它们的方法。

      6、迪米特法则(LOD):

    • 一个软件实体应该尽可能少地与其他软件实体发生相互作用。

    • 如果一个系统符合迪米特法则,那么当其中某一个模块发生修改时,就会尽量少地影响其他模块,扩展会相对容易,这是对软件实体之间通信的限制。迪米特法则要求限制软件实体之间的通知的宽度和深度。迪米特法则可降低系统的耦合度,使类与类之间保持松散的耦合关系。

      六个原则之间不是单独存在的,它们之间存在着关系,在软件开发时,需要综合考虑设计原则。

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