全栈工程师必备 · 硬件设计基础 · 课程目录

01 硬件概述

为什么全栈需要懂硬件？

CPU·内存·I/O · 冯·诺依曼架构

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02 数字电路

二进制与逻辑门

与、或、非、异或 · 布尔代数 · 真值表

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03 组合逻辑

加法器·编码器·译码器·MUX

原理与设计，多路选择器

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04 时序逻辑

触发器·寄存器·计数器

D、JK触发器 · 时钟同步设计

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05 总线接口

I2C·SPI·UART·USB

协议基础 · 总线仲裁 · 通信时序

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06 存储器

SRAM·DRAM·Flash·Cache

工作原理与访问模式

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07 CPU微架构

RISC vs CISC · 流水线

分支预测 · 乱序执行

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08 中断&DMA

中断控制器 · 优先级

DMA传输 · 中断处理流程

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09 电源管理

电压调节 · 功耗计算

低功耗模式：睡眠·待机·关机

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10 时钟复位

时钟树 · PLL · CDC

时钟域交叉 · 复位电路设计

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11 PCB设计

原理图·布局·信号完整性

层叠结构 · 布线原则

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12 Verilog/VHDL

硬件描述语言基础

模块化 · 组合/时序逻辑 · 仿真

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13 FPGA基础

FPGA架构 · LUT · 互连

查找表 · 可编程 · 开发流程

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14 传感器执行器

温度·压力·加速度·ADC/DAC

电机驱动 · 常见传感器

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15 嵌入式系统

MCU选型 · GPIO · 定时器

PWM · 看门狗

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16 RTOS

实时操作系统

任务调度 · 信号量 · 消息队列 · 中断

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17 调试工具

示波器·逻辑分析仪·万用表

JTAG/SWD调试器

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18 硬件安全

防篡改 · 侧信道 · 安全启动

加密引擎 · 物理安全

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19 热设计

热阻 · 散热方案

风冷/液冷 · 热仿真 · 结温

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20 电磁兼容EMC

EMI来源 · 屏蔽 · 滤波

接地 · PCB布局优化

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21 测试验证

边界扫描 · 功能测试

老化测试 · 可靠性测试

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22 固件开发

Bootloader · OTA · HAL

驱动开发 · 固件升级

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23 软硬协同

接口定义 · 寄存器映射

中断服务例程ISR编写

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24 硬件加速

GPU·NPU·DSP·ASIC/FPGA

异构计算 · 选型

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25 物联网硬件

Wi-Fi·BLE·LoRa

传感器网络 · 边缘计算

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26 成本供应链

BOM分析 · 元器件选型

供应商管理 · 生产测试

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27 设计文档

需求文档 · 设计规范

原理图审查清单 · 测试报告

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28 开源硬件

Arduino·Pi·BeagleBone·ESP32

平台对比 · 生态

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29 硬件趋势

Chiplet·RISC-V·存算一体

光子计算 · 量子计算

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30 综合项目

智能家居网关

需求分析 → 原型验证

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