硬件工程師是負責設計、開發和測試電子設備的專業人員。他們需要掌握一系列技能和知識，以便在各種工作環境中成功地完成任務。下面是一些硬件工程師需要掌握的主要技能和知識：

1. 電路設計：硬件工程師需要掌握電路設計技能，包括使用EDA軟件進行原理圖繪制、布局設計、信號完整性分析、功耗優化等。此外，硬件工程師還需要對模擬電路、數字電路、射頻電路等領域有深刻的理解，以便有效地應對不同類型的電路設計任務。

2. PCB設計：硬件工程師應該了解PCB設計的基本法則，如規則檢查、阻抗控制、引腳分配、噪聲消除等。他們需要掌握PCB設計軟件，并能夠設計出符合規范的PCB板，以確保電路穩定可靠。

3. 微處理器架構：硬件工程師應該熟悉微處理器的內部結構，包括CPU、內存、總線和輸入/輸出接口等。這將有助于他們更好地理解微處理器的工作原理，從而設計出高效、優化的硬件系統。

4. 嵌入式系統設計：嵌入式系統是一種特殊的計算機系統，通常用于控制和監視各種設備。硬件工程師需要了解如何設計這些系統，包括硬件和軟件方面的知識。他們需要熟悉嵌入式處理器、實時操作系統、外設接口等技術，并能夠將它們應用到實際項目中。

5. 信號處理：硬件工程師需要掌握數字信號處理和模擬信號處理技術，以便設計出高質量的音頻、視頻、圖像處理電路等。他們需要了解濾波器、變換器、編解碼器、放大器等信號處理電路的工作原理，并能夠進行仿真和測試。

6. 測試和調試：硬件工程師需要掌握測試和調試技巧，以確保設計的電路符合規范并具有高可靠性。他們需要熟悉測試儀器的使用方法，并能夠進行電路的功能測試、時序分析、邊界掃描測試等。

7. 物理學和數學：硬件工程師需要了解物理學和數學的基本概念，以便更好地理解電路設計原理和分析電路行為。他們需要熟悉運動學、靜力學、電磁學、微積分等領域的知識，并能夠將它們應用到電路設計和分析中。

總之，硬件工程師需要掌握各種技術和領域的知識，以便在設計、開發和測試電子設備時能夠勝任。他們需要具有扎實的理論基礎和實踐經驗，并能不斷更新自己的知識和技能，以適應快速變化的技術發展趨勢。