拋磚引玉之——淺談如何學(xué)好電子設(shè)計？
2017-07-20
拋磚引玉之——淺談如何學(xué)好電子設(shè)計 ?
一、興趣是最好的老師
二、為伊消得人憔悴（厚積薄發(fā)）
三、紙上得來終覺淺
四、眾里尋他千百度
五、世界上的第三個蘋果（創(chuàng)新）
六、他山之石可以攻玉
每個人都有自己的獨特的成長經(jīng)歷，因而也成就著我們各自不同的人生觀、價值觀和世界觀——不同的人生理想。我們的思維方式，生活習(xí)慣也都因人而異，所以，我這里講的一些觀點和建議，并不適宜每一個人，大家要抱以懷疑的心態(tài)，擇其善者而為之，其不善者而改之。
關(guān)于電子是什么，這個界定在書本上和網(wǎng)絡(luò)上，都可以方便的找到，關(guān)于電子設(shè)計的書籍更是琳瑯滿目，畢竟電子相關(guān)專業(yè)在中國當下還依舊是非常熱門的專業(yè)。這些我都不想去細說，也覺得沒有必要去細說。因為，在我看來學(xué)好電子設(shè)計最關(guān)鍵在于一句話：有濃厚的興趣，同時肯下功夫，刻苦專研，學(xué)得一手扎實的基礎(chǔ)知識作為積淀，然后在不斷的實踐中，多動手，勤思考，培養(yǎng)和訓(xùn)練自己的創(chuàng)新思維能力。
簡化總結(jié)為一個公式即是：電子設(shè)計=興趣+執(zhí)著+勤動手+勤思考+創(chuàng)新（思維突破）
以下，我將結(jié)合我自己的學(xué)習(xí)經(jīng)歷和設(shè)計經(jīng)驗，逐一介紹我的這些觀點和建議。
一、興趣是最好的老師
我相信很多同學(xué)跟我一樣，在踏進大學(xué)之門的時候，對自己的專業(yè)都一無所知，非常迷茫，甚至到了大二學(xué)了一些專業(yè)課之后也是如此，至于自己的個人興趣，早就埋沒在了高考的題海之中。這樣的情況沒有什么可怕的，是當下中國應(yīng)試教育的失敗和大學(xué)生成長成才必須經(jīng)歷的。（但是可以告訴你，如果你是電子類工科專業(yè)的，能夠在大學(xué)的前兩年看到我的這篇博文，是值得慶幸的。）
中學(xué)時候，我們大家的學(xué)習(xí)大都是以成績?yōu)閷?dǎo)向的，很少顧及自己的個人愛好和興趣，因而很多時候?qū)W習(xí)也是被動的，不快樂的（比如典型的政治課，我想大多數(shù)人和我一樣十分的不喜歡，但是為了成績，不得不學(xué)）。進入到大學(xué)后，大家學(xué)習(xí)上最大的變化就是沒有以往老師和家長的敦促，沒有繁重的作業(yè)題和考試，學(xué)習(xí)完全由被動轉(zhuǎn)為主動，學(xué)與不學(xué)，學(xué)這學(xué)那，主動權(quán)和選擇權(quán)完全在個人手中。這個時期是十分關(guān)鍵的，既自由又危險。過度的自由，如果沒有一個好的學(xué)習(xí)動力，就會沉溺于游戲和貪樂玩耍中而不能自拔，然而，相反，如果能夠利用這樣自由的時間和空間，嘗試尋找或者培養(yǎng)自己的興趣愛好的話，就會讓你的大學(xué)生活過得精彩、充實、無悔，對你的人生產(chǎn)生積極而深刻的影響。
以上講的興趣之于每個處于迷茫期的大學(xué)新生的重要性。進一步，興趣對于我們學(xué)習(xí)電子設(shè)計、尤其是學(xué)好電子設(shè)計是最為關(guān)鍵和重要的。因為電子設(shè)計是一門工科專業(yè)，不比文科和理科，理論與實踐是緊密聯(lián)系的，最終的結(jié)果重在實踐上，每一個理論都不是空泛的抽象，而是具體的實物。比如，中學(xué)時，我們學(xué)習(xí)了電子的三個基本器件——電阻、電容和動感，面對書本上的R、C、L及相應(yīng)的符號，我們對其的理解是非?？辗汉退腊宓?，但是，如果你親自見到了它們的實物，并使用它們搭建了一些小電路后，你就會深刻的了解到電阻的限流和分壓作用、電容電感的儲能功能，由微觀的電荷在不同器件中的運動，所產(chǎn)生的宏觀電流電壓的具體表現(xiàn)，對R、L、C及I（電流）、V（電壓）、E（電能）、之間的聯(lián)系和公式計算都會深刻不少，同時這些有趣的表面現(xiàn)象也會勾起你對其深入學(xué)習(xí)和探索的欲望。這就是興趣，這就是愛好所在。
這僅是拋磚引玉的一個例子而已，電子世界之大，現(xiàn)象之豐富，生活中之常見和普及，電子產(chǎn)品在日常生活、學(xué)習(xí)、生產(chǎn)中的作用之巨大，只要大家留心觀察，就會發(fā)現(xiàn)太多太多。對于電子這樣一個與現(xiàn)實生活密切相關(guān)且觸手可及的專業(yè)，對它產(chǎn)生興趣并不是一件難事，但卻是學(xué)好電子設(shè)計的關(guān)鍵所在。只有對電子產(chǎn)生了興趣，你才會去不自覺的留意它，關(guān)注它，執(zhí)著于它，著迷于其中，為之付出。
二、為伊消得人憔悴（厚積薄發(fā)）
在對電子或電子設(shè)計產(chǎn)生濃厚興趣之后，我們要走進電子世界的本質(zhì)，必須借助于科學(xué)知識，這就是所謂的基礎(chǔ)知識。正所謂，萬丈高樓平地起，沒有一個扎實的基礎(chǔ)，是不可能在電子這個龐大而復(fù)雜的世界里面真正有所作為的。
電子雖說是一門工科專業(yè)，但是學(xué)好它的基礎(chǔ)知識理論確實不容易，需要扎實的數(shù)學(xué)和物理功底作為積淀，比如模電里面的二極管、三極管模型，基本的基爾霍夫電路（電壓電流）定律、一階二階電路、信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理、圖像處理，控制算法都離不開數(shù)學(xué)。所以，高數(shù)、線代、復(fù)變和概論都是必須要掌握好的數(shù)學(xué)工具；另外，學(xué)好大學(xué)物理中的電磁學(xué)部分，能夠為學(xué)習(xí)電子專業(yè)課提供一個好的理論基礎(chǔ)，因為電子本身就是物理學(xué)的一個分支，只不過由于其發(fā)展迅速，成果豐碩而變得異常的龐大和復(fù)雜。
在專業(yè)課的學(xué)習(xí)方面，電路原理是電子工程實踐的理論指導(dǎo)基石課程，必須學(xué)好，學(xué)扎實；
其次是模電和數(shù)電，它們是現(xiàn)在集成電路學(xué)的基礎(chǔ)，關(guān)于二極管、三極管、集成運放的模型和具體應(yīng)用本身也是非常有趣的東西，大家學(xué)習(xí)的時候不要咬住書本不放，要多動手，自己買個萬能電路板（或稱面包板），順帶幾個電阻電容以及二極管、三極管，親自動手搭建電路，用萬用表、示波器測量觀察，比死記硬背書本上那些公式理論要來得實際和具體深刻得多；
再者是信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理及通信原理和自動控制原理以及電磁場電磁波（或稱微波原理）這五門課，是學(xué)習(xí)后面通信電子、控制電子、醫(yī)學(xué)電子、電機電子、圖像電子和應(yīng)用電子（嵌入式方向）的理論支撐。也毫無疑問的需要學(xué)好，學(xué)扎實，是厚積薄發(fā)的基石所在。
最后是微機原理、單片機技術(shù)、EDA原理及技術(shù)（FPGA）、DSP原理及技術(shù)、圖像處理、計算機網(wǎng)絡(luò)、電視技術(shù)、現(xiàn)代通信系統(tǒng)、嵌入式操作系統(tǒng)、鎖相技術(shù)、天線技術(shù)這些專業(yè)性和應(yīng)用性非常強的課程，不一定全部都要學(xué)好，視個人興趣愛好而定。但我個人覺得這些課程的相關(guān)性和聯(lián)系非常大，主要有前面好的理論基礎(chǔ)，學(xué)好這些課程也不是難事。
以上我所說的這些基礎(chǔ)理論課和專業(yè)課，大多數(shù)電子（主要指弱電，包括電子信息工程、通信工程、自動化、光電工程、計算機，微電子、生物醫(yī)電）都會涉及。從我作為一個過來人的身份，老實說，學(xué)習(xí)尤其學(xué)好這些課程不容易，需要有相當?shù)囊懔湍托模偷米〖拍涂菰?，逆流而上?/div>
我想如果大家呆著對電子的濃厚興趣和對電子這個行業(yè)的美好未來的憧憬去學(xué)習(xí)這些課程的話，定能夠做到“為伊消得人憔悴”，痛并快樂著，愉快的學(xué)習(xí)?？鞓凡粌H存在于生活，也藏匿于學(xué)習(xí)和工作之中，只是需要我們用心去發(fā)掘，用興趣的鑰匙去開啟罷了。
三、紙上得來終覺淺
古人說：“紙上得來終覺淺，絕知此事要躬行”強調(diào)的正是動手實踐在學(xué)習(xí)過程中的重要性。具體到電子專業(yè)的學(xué)習(xí)上來，更是一語中的。
也許有人會說，學(xué)校提供的實踐機會太少，這無可否認，尤其是在本科院校，基本上就是每學(xué)期期末有一個專業(yè)課的課程設(shè)計和一些專業(yè)課的實驗課，做的課程設(shè)計和實驗都是老生常談的題目，沒有多少創(chuàng)新可言，甚至很多人都坐享其成，竊用以前師兄師姐們的實驗數(shù)據(jù)和設(shè)計工程。在我看來，這些都需要自己親自動手，才能有所收獲，不說其他的，至少通過做這些任務(wù)，大家可以掌握基本工具、測量儀器的使用吧，比如萬用表、示波器、頻譜儀、信號發(fā)生器等，這也是大家進一步動手實踐的基礎(chǔ)，正所謂“工欲善其事，必先利其器”是也。
關(guān)于實踐和動手能力的培養(yǎng)，我給的建議是，不要依賴學(xué)校實驗室和老師給大家提供，機會很多時候是可以自己創(chuàng)造的。（實驗室那些儀器設(shè)備多是作為擺設(shè)，留給專家教學(xué)評估和展覽用的）
我想大家現(xiàn)在出來讀書，家里經(jīng)濟條件也不至于太差，即是和我一般農(nóng)村出來的大學(xué)生，也可以通過自己的努力，拿到學(xué)校的一些獎學(xué)金或者助學(xué)金吧。平時個人省吃儉用點，少出去玩一兩次，省出一兩百元錢還是沒有問題的，自己到學(xué)校附件的電子市場（要是沒有或者很遠，大可在淘寶網(wǎng)上網(wǎng)購），選購以下器件：
一塊萬用表（40元左右）
一塊萬能板PCB（10元）
焊槍一把（20元左右）
焊錫絲和導(dǎo)線若干（20元以內(nèi)）
電阻電容電感若干（50元足矣）
二極管（1N4000X系列）三極管（9014、9015、8050、8055）（各3~5只，共計10元不到）
集成運放（op07、741、NE5532）以及74系列數(shù)字TTL集成芯片（數(shù)選器138、非門7404等）4000系列CMOS集成IC（各1~2片，總計不超過50元）
以上總計在200元左右，便可以做自己很多電路原理，數(shù)電模電課程的實驗了。通過自己焊接元器件，認識這些基本的電子元件，搭建書本或者自己設(shè)計的電路，實現(xiàn)一些基本的功能和控制、不但可以增加你自己對電子的興趣，也可以加深你自己對電子設(shè)計的理解，在實實在在的實踐中，牢牢掌握好電子的基礎(chǔ)理論知識。（注：在網(wǎng)絡(luò)上，可以搜到很多有趣的實驗電路圖和電子設(shè)計方案/實踐指導(dǎo)電子書）。
在具備以上基礎(chǔ)后，就可以玩一些高級的電子設(shè)計了，比如MCU，然后ARM、FPGA和DSP。建議大家可以先學(xué)習(xí)51單片機，原因有三：首先51單片機，麻雀雖小五臟俱全，是MCU的一個濃縮版，MCU的概念幾乎全部包含；其二，由于其歷史原因，關(guān)于51單片機的學(xué)習(xí)資料和書籍隨手可得，書店、圖書館和網(wǎng)上，即使用鋪天蓋地來形容也是一點不為過的；其三、可操作性強，學(xué)習(xí)成本低。（學(xué)習(xí)51單片機，我首推STC89C5X系列，在以上面包板的基礎(chǔ)上，在增加一片STC89C51（價格才6元）、加上一個晶振和兩個電容、以及一個RS232電平轉(zhuǎn)換電路（成本5元內(nèi)）即可構(gòu)成該51單片機的最小系統(tǒng)和ISP下載電路，如果再加上幾個LED的話就可以看到點燈的效果了。其下載簡單方便，只需要一個串口即可下載，如果你和我一樣使用的是筆記本也沒有關(guān)系，一條USB轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)口線即可搞定；學(xué)習(xí)51單片機，我建議大家使用并掌握好keil這個軟件的使用，它的使用界面和之后大家要接觸的大部分MCU及ARM集成開發(fā)環(huán)境（IDE）十分類似，學(xué)好了keil有益于大家入手其他MCU和ARM以及DSP的開發(fā)和設(shè)計工作）。
到此，零零總總的大致說了一下自己動手學(xué)習(xí)電子設(shè)計的實踐路線圖。正所謂“師傅領(lǐng)進門，修行在個人”，能否正真學(xué)好電子設(shè)計，關(guān)鍵還在個人。我記得自己曾經(jīng)看過一個關(guān)于魅族總經(jīng)理黃章前輩的報道，他高中輟學(xué)，到深圳打拼，憑著自己對電子的熱愛和對技術(shù)的執(zhí)著追求，最終創(chuàng)造了今天魅族的輝煌。他對電子的熱愛和對技術(shù)的執(zhí)著給我留下了深刻的印象，有人評價說：他是一個包里有10元錢，就肯拿出7元來買電子產(chǎn)品的人。這在大多數(shù)看來都是不可思議的，而我卻深為折服。年輕時候的投資，在學(xué)習(xí)上，在個人所熱愛的事業(yè)上，是最值得的，所以不要吝嗇在學(xué)校時候的這些小錢，要學(xué)會用發(fā)展的眼光和經(jīng)濟的頭腦看待和投資自己的人生。
另外，積極參加各類電子設(shè)計競賽和今早參與學(xué)校導(dǎo)師的科研實驗項目也是非常能夠鍛煉大家動手能力的。就我個人而言，是一個積極參加這些活動的典型例子，從大三上開始參加電子設(shè)計競賽到現(xiàn)在，大大小小的電子設(shè)計競賽參加過有10來個，正是在這些競賽得過程中，培養(yǎng)和鍛煉了自己的實踐能力和電子設(shè)計水平，每一次競賽都是一個挑戰(zhàn)和大膽的嘗試，是突破、是拼搏，難忘這過去的三個春夏秋冬，那些廢寢忘食，兢兢業(yè)業(yè)、挑燈夜戰(zhàn)的日日夜夜；難忘那些拼搏奮斗后的喜悅和興奮；難忘那些曾經(jīng)跟我一起走過來的老師和同學(xué)。
大家可能會懷疑我所說的這些，覺得我哪有這么多精力，不是還要上課嗎？我的回答是，你不知道我一個人為了自己的所愛（我這里是指電子，而非人，坦白說我自己至今沒有談過戀愛，或許這也為我節(jié)省了很多時間），做到“為伊消得人憔悴”的時候，痛并快樂著的生活是最為充實而精彩的。我希望大家在今后的與電子相伴的學(xué)習(xí)、生活和工作中也同樣能夠享受到和我一樣的快樂！
四、眾里尋他千百度
工程師與一般技術(shù)工人的區(qū)別在于——工程師能夠在現(xiàn)象和問題中思考出解決問題的辦法。電子設(shè)計本身絕不是也不應(yīng)該是一項體力活，而是在創(chuàng)造，需要用心思考。
電子設(shè)計是一門非常實用的學(xué)問，它要解決的是現(xiàn)實生活中切實存在的問題。一方面，問題的產(chǎn)生原因很多，矛盾也很多，另一方面，任何事物和人都是聯(lián)系和發(fā)展的，這些認識論和方法論的基本觀點告訴我們，必須要學(xué)會用腦用心去思考問題，運用已知的科學(xué)理論和方法，才能透過現(xiàn)象，去偽存真，抓住其本質(zhì)，找到根本的解決方法（注：這些是哲學(xué)的觀點和理論，我個人并不喜歡政治課，但這些東西是思想上的一般道理，適用于我們每個人的日常生活、學(xué)習(xí)和工作的方方面面，不限于電子設(shè)計，我們應(yīng)該牢記，并時刻用它們來指導(dǎo)我們的思想和言行）。
就電子設(shè)計而言，勤思考也有一些方法和思路可循，這里我主要結(jié)合自己的學(xué)習(xí)經(jīng)歷談一些自己總結(jié)的思考方法和思路，希望能夠?qū)Υ蠹矣兴鶐椭?/div>
首先，在遇到問題時，思考的第一步應(yīng)該想到和考察的是這個電子設(shè)計的原理有沒有問題，因為電子設(shè)計本身也是一門科學(xué)實踐，每一個設(shè)計都有其理論基礎(chǔ)，不可想當然的。比如PCB板調(diào)試問題，如果你的原理圖設(shè)計都還存在問題，你就沒有辦法要求你的電路板這個實物委曲求全，實現(xiàn)你想要的功能了；再比如程序設(shè)計問題，如果你連基本的原理都沒有搞明白，你有何來清晰的編程思路呢？
其次，電子設(shè)計問題的檢查思路應(yīng)該先硬件后軟件，因為電子設(shè)計中硬件電路是系統(tǒng)功能賴以實現(xiàn)的基礎(chǔ)，只有硬件設(shè)計好了，才能在軟件設(shè)計上游刃有余，一帆風順。
再者，遇到問題時，要懂得聯(lián)系的思考和發(fā)展的思考方式，很多東西道理都是很簡單的，但如果你沒有想到，就會覺得很難，甚至不可思議。
所謂聯(lián)系的思考就是，解決其他問題的辦法也可以移花接木的運用于當前問題的解決，比如嵌入式設(shè)計中，很多MCU或者ARM的設(shè)計軟件在編譯原理和過程上大同小異，這設(shè)計軟件使用中遇到的問題很多時候都可以用類比的方法從其他軟件上找到解決。
而發(fā)展的思考方式則是指，以一定的假設(shè)為前提的超前思考以及合理的前向思維（把問題回歸到過去，去掉一些條件來思考和解決）。比如之前我用三星的arm9芯片S3C2440a，在datasheet上看到這樣一款主要用于消費電子的芯片，怎么會還保留有串口呢，誰見過手機還留有串口的??？可是之后接觸了一個項目，是完成2440上wince的移植和驅(qū)動編寫，在學(xué)習(xí)和調(diào)試wince的eboot和OS底層是，才發(fā)現(xiàn)，很多調(diào)試都是基于2440的這個串口，通過printf打印的方式定位debug問題的，而且這個時候使用J-link調(diào)試時不現(xiàn)實的，在2440上調(diào)試Linux系統(tǒng)更是如此。在ARM系統(tǒng)上電初始化的最初階段，很多高級的調(diào)試都無法實現(xiàn)，而串口卻只需配置少數(shù)兩個寄存器，并且只需要兩根通信線即可與PC連接，是最為簡單實用的嵌入式調(diào)試工具。因而，由此，在那之后，我遇到過一些MCU芯片，其調(diào)試工具太貴或者根本就沒有引出JTAG口的，我就把串口調(diào)試這一找移花接木過來使用，最后順利的完成了調(diào)試和設(shè)計任務(wù)。
很多時候，問題的解決都不可能是一蹴而就的，需要有耐心和毅力，堅持不懈，并不斷地嘗試，更換新的思路和思考方向。除此之外，多讀多看多想，積累一些看似與電子設(shè)計毫無關(guān)系的知識，也能夠為大家思考問題，解決問題提供思路和幫助。
思想有多遠，人就能走多遠！深邃的觀察洞悉能力，加上敏銳的眼光和深刻的思考，是探索未知世界的利器，是打開智慧神殿大門的金鑰匙
五、世界上的第三個蘋果（創(chuàng)新）
五、世界上的第三個蘋果（創(chuàng)新）
我們中國人不比世界上任何一個國家的人差，但是為什么中國的電子產(chǎn)品，IT行業(yè)的發(fā)展始終比不上國外，歸根結(jié)底問題在于缺乏創(chuàng)新。作為有志于成為新世紀，信息時代優(yōu)秀IT工程師的我們，更應(yīng)該時刻提醒自己創(chuàng)新的重要性和緊迫性，從現(xiàn)在開始培養(yǎng)自己的創(chuàng)新意識。
創(chuàng)新之于我們電子設(shè)計的重要性和急迫性，我想只要是稍有關(guān)注世界IT發(fā)展史的人都知道。我們大家作為未來的IT工程師，是IT創(chuàng)新的實踐者和締造手，有責任肩負起創(chuàng)新的重任，實現(xiàn)民族IT的崛起和振新。
創(chuàng)新涉及的概念很廣，方面很多。在我看來，創(chuàng)新精神是個人綜合素質(zhì)的體現(xiàn)，是最求完美的結(jié)果。創(chuàng)新并不是人與生俱來的，需要我們在自己的成長過程中，通過不斷的學(xué)習(xí)、模仿、鍛煉，一點一點慢慢的積淀和培養(yǎng)。
電子設(shè)計的創(chuàng)新，我這里談一下自己的想法和觀點。
首先，需要扎實的專業(yè)知識和嫻熟的技術(shù)技能，做到厚積薄發(fā)。扎實的專業(yè)知識和嫻熟的專業(yè)技術(shù)技能，是我們進行創(chuàng)新思考，創(chuàng)新實踐的基礎(chǔ)和保障。就像一千個不同的人眼里有一千個各異哈利波特一樣，在看待紛繁復(fù)雜的客觀事物是，專業(yè)知識為我們提供了專業(yè)的眼光?？创粋€電子產(chǎn)品設(shè)計的想法是否創(chuàng)新，能否實現(xiàn)，往往取決于你是否具有相關(guān)的專業(yè)知識。
其次，要注意豐富自己的生活體驗，貼近真實生活，關(guān)注現(xiàn)實世界，有一雙善于發(fā)現(xiàn)生活，發(fā)現(xiàn)美的眼睛，做真正實用、有用之創(chuàng)新。創(chuàng)新不能憑空捏造，更不能主觀臆想。
再者，要關(guān)注前沿，萬不可閉門造車，再做發(fā)明輪子式的創(chuàng)新。
最后，一定要有好的執(zhí)行力和堅持到底的信心。一旦你有了好的想法idea，一定要立刻付諸行動，并堅持到底，否則你的創(chuàng)新很可能成為天方夜譚，癡人說夢。
世界上的第一個蘋果被英國的牛頓摘得，發(fā)現(xiàn)了改變世界的牛頓三大定律；第二個蘋果則被美國人喬布斯所得，創(chuàng)造了世界IT業(yè)的apple神話；世界上的第三個蘋果呢，是否會就落在我們中間呢？大家拭目以待。
最后，希望我的這篇博文能夠?qū)Υ蠹移鸬揭粋€拋磚引玉的作用，能夠?qū)Υ蠹覍W(xué)習(xí)學(xué)好電子設(shè)計有所引導(dǎo)作用。祝愿大家在電子設(shè)計之路上收獲自己的人生和價值，獲得無盡的快樂——盡管會風雨兼程。
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