硬件工程师需要学习以下知识和技能：

1. 电子工程基础知识：硬件工程师需要具备扎实的电子工程基础知识，包括电路分析、模拟电路、数字电路、微处理器原理等。这些知识是理解和设计硬件系统的基石。

2. CAD工具使用：硬件工程师需要熟练使用CAD（计算机辅助设计）工具，如AutoCAD、SolidWorks、Eagle等，用于绘制电路图、原理图和PCB（印刷电路板）布局图。这些工具能够帮助工程师高效地进行硬件设计和分析。

3. 嵌入式系统开发：硬件工程师通常需要了解嵌入式系统开发，包括编程语言（如C/C++）、微控制器和微处理器编程、操作系统（如Linux）等。这些知识对于设计和开发嵌入式硬件系统至关重要。

4. 硬件测试和调试：硬件工程师需要掌握硬件测试和调试技能，能够使用示波器、逻辑分析仪等测试工具对硬件系统进行测试和故障排除。此外，还需要了解硬件可靠性测试和性能优化方法。

通过以上知识和技能的学习，硬件工程师能够具备从硬件设计、开发到测试、调试等全过程的能力，从而在实际工作中应对各种复杂的硬件工程项目。同时，随着技术的不断发展，硬件工程师还需要保持持续学习的态度，不断更新自己的知识和技能，以适应行业的需求和发展。