嵌入式硬件设计是一个涉及多个步骤和技术的复杂过程，它从需求分析开始，最终实现产品的大规模生产。以下是嵌入式硬件设计的主要流程和关键点：

1. 需求分析与硬件选型：这是设计的第一步，需要明确系统的需求和功能，并选择合适的硬件平台。这包括处理器选择（如ARM Cortex系列、AVR、RISC-V等）、外设选择（传感器、通信模块等）以及功耗要求。

2. 电路设计与原理图绘制：在明确硬件需求后，使用电路设计工具（如Altium Designer、Cadence OrCAD）绘制原理图，设计各个模块之间的连接关系。这包括电源管理模块、数据接口模块、传感器模块等的设计。

3. PCB设计与布局：电路设计完成后，进行PCB（印刷电路板）设计，包括PCB布局、信号完整性优化、热设计等，以确保信号传输稳定性和电源合理分配。

4. 原型制作与测试：PCB设计完成后，进行原型板制作，并进行硬件测试，包括焊接元器件、测试系统功能、调试与修正。

5. 系统集成与验证：硬件设计完成后，进行系统集成与验证，包括嵌入式软件开发、功能验证和优化改进。

6. 大规模生产与后期维护：原型验证通过后，进入大规模生产阶段，并根据用户反馈进行产品维护。

在嵌入式硬件设计中，还会使用到多种专业工具，如电路设计与原理图绘制工具（Altium Designer、Cadence OrCAD、KiCad）、PCB布局与布线工具（Altium Designer、Autodesk Eagle、KiCad）以及仿真与调试工具（Multisim、LabVIEW、JTAG调试器）。

此外，嵌入式硬件设计中还会面临一些常见挑战，如功耗管理、硬件兼容性、电磁干扰（EMI）问题以及实时性要求。解决这些问题的方法包括使用低功耗处理器、优化电源管理系统、选择统一的硬件接口、模块化设计、合理的PCB布局和屏蔽技术等。

总的来说，嵌入式硬件设计是一个综合性强、挑战多的工程，需要设计师不断优化设计，选择合适的工具和技术，深入了解硬件和软件的协同工作。