最近，很多软件领域的牛进入了硬件行业，但不知道从哪里开始才好。 我相信每个人在面对巨大的知识体系时都同样迷茫。 你知道遇到这个问题时，最佳的应对措施是什么吗？ 编辑认为，最好的方法是寻找与自己需求最接近的切入点，向四面八方扩展，逐渐了解整个知识网络。 这篇文章是为了让你在这个知识网络中找到自己现在的位置，有目的有方向地选择下一步。
简单地说，硬件体系像软件一样分层。
最下面是包括电现象在内的微观物理现象，几乎都是纯粹的抽象理论的集合，可见的实物很少。 例如，向半导体掺杂特定的杂质会增强或减少原子核捕获自由电子的能力。 由此引起的PN结的应用。
例如，通过带电粒子在磁场中受到的力(洛伦兹力)，显像管、霍尔效应等的应用得以延伸。 也有通电导线和螺线管产生的磁场的形状，这种应用变多了。
进而波动的发送源和接收点之间的距离发生变化，从而接收的频率发生变化，测速雷达等应用也随之延伸……基本上包括了从中学物理到大学物理的所有电气相关知识。 物理和数学作为基础学科与这些基本的物理现象息息相关，是硬件行业乃至整个软件行业的基础。
现在很多硬件工程师不熟悉这些基础学科，在解决问题时带来了很大的局限性。 一个是无法迅速找到最佳方案，另一个是无法分析手中的方案的经过是什么，如何优化现有的方案。
楼上是个别的电子零件。 电阻、电容、电感、二极管等被称为无源元件，晶体管、场效应晶体管等为有源元件，这些元件的特性与输出信号根据输入信号而变化的特性反应，但要表现出这些特性，需要与输入信号分开供给电源个别电子元件是板级硬件工程师选择的基本单位。
这一层分为理论和实践两个方面，实践并不难。 找几个典型的电子零件摸一下，用万用表测量一下。 往后看的话知道就行了。 在理论方面，合格的模拟电气工程师必须熟练掌握这些零件的自身特性和典型应用。 数字硬件工程师通常不太重视这些基本知识。
有人画不出N-MOSFET和P-MOSFET的电路符号；
有人不知道晶体管静态工作点的计算；
另外，对人RC电路的零状态响应的理解不充分，不知道数字IC的复位阻止网络时间常数的计算方法。
这些多少都会变成硬伤。 要学习这个理论，最好参考通用的大学《电工学》教材，在高等教育出版社下卷。 如果对上述最下层的物理学有足够深入的了解，就会大幅提高对个别电子零件的认识。 例如，对电阻率、电磁感应的知识，有助于理解为什么简单的一根导线会引起杂散电容电感这样乱七八糟的问题，到底什么时候必须作为等电位体来看，以及其位置和形状。 高速电路技术人员和射频技术人员经常面临这些问题。 你的目标是哪个小组？
再往上一层是集成电子元件。 也就是包含集成电路(IC )和各种集成传感器的电子部件。 如果用导线和电路板连接上述一层分立元件，会带来体积庞大、特性参差不齐、温度分布不均匀、导线距离过长、信号反射等诸多问题。 所以开心的发卡和独特的小笼包想到了把它们缩小成小半导体基材。 大部分集成电路是有源器件。
集成电子元器件有两个方向，上游有芯片级微电子产业，也就是设计和生产电子元器件。 他们把重点放在前面讲的基础学科上。 板级硬件工程师所选修的课程对他们来说是必修的。 例如，关于光绘等流片技术的所有知识。 细分也有各种各样的职业，在这里不作说明。 下游有板级硬件工程师。 他们拥有并应用上游产业生产的成品。
我在大学时代读书读了一些逻辑门元件的说明，弄瞎了是否有囊括世界所有类型集成电路的书。 那时，我想，一个合格的工程师必须在脑海里记住所有集成电路的使用说明，才能工作。 实际上每天都有新的集成电路被开发，在专门销售零部件的网站上，更新困难的模型很多。
所以总是有你不知道的陌生模特，但这并不意味着你不能成为合格的工程师。 如果掌握了基本的分立器件的原理和常见的电路结构，即使拿起新的集成电路，基本的结构也无非就是这些东西，只是再组合了一次。
集成电子元器件这一层也分为理论和实践两个方面
，这一层的实践，初期就是拿几个常见的芯片认识一下封装。常见的封装类别会认就OK了。接下来就要去看理论，最后回过头来实践就是针对你所选具体IC的实战应用了。理论方面，上面说的《电工学》那套教材里也涉及了运算放大器、数字逻辑方面的知识。像逻辑运算式的化简这些知识无论在使用4000系列逻辑集成电路的时候还是在做CPLD/FPGA设计的时候都会体现出它的重要性，写程序的时候也少不了逻辑运算。掌握这一层知识，重点除了底层的基础之外就是英语。
你和集成电路打交道的时候多数是在看说明文档。你需要的东西到底要满足什么条件，你选到的东西到底具备什么条件，怎么使用，都靠这些。英语对于软件工程师而言应该不是大问题，毕竟搞软件的时候多数人都见过RTFM这个词了，老外对没头没脑的提问者常说的一句话：Read the fucking manual!
特别指出，集成电路这一层包含了可编程元器件，包括微控制器、CPLD/FPGA、DSP、独立的处理器(CPU、GPU等)、存储器以及定制的可编程混合信号电路等等。对于这些可编程器件，就有了更高的一层，也就是硬件抽象层(HAL)。这一层属于软件，模拟工程师就不用碰了。但是数字工程师，尤其是嵌入式操作系统工程师操作底层硬件的时候必须和它打交道。写驱动的工程师有时候不得不翻阅硬件手册去了解自己所用的硬件模块具备什么物理特性，接下来才能继续编写自己的代码。这一层往上就是软件工程师的地盘了，那个领域枝繁叶茂，我也没法接着讲了。
多数希望学习硬件的人都是带着具体需求来的。可能手中有个项目需要做一个平台，或者是对某个特定的器件非常感兴趣。这样的话最好的切入点就是你手里这个具体的东西。看一看它属于上述的哪一层，然后向外辐射开来，了解它的来龙去脉。从相关的实物开始建立对整个行业的感性认识。对实物熟悉了再去学习背后的理论。不同的理论最终在大脑里相互交汇起来组成一套有条理的理论体系。
很多硬件工程师从小学起就开始学习了，一路动手学过来的。学好硬件，最原始的动力来自于对自然科学的好奇心，还要享受动手的乐趣。这些都不是一夜之间就能掌握的，学个差不多少说要两三年，而且硬件领域也有不同分支，相互之间有时候甚至可以说隔行如隔山。精力有限，你能掌握多少取决于你有毅力走多远。
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