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[導(dǎo)讀]整理自網(wǎng)絡(luò),參考:嵌入式資訊精選 不少人或許還并不是很清晰地知道什么是嵌入式,IEEE對它定義的原文是:DevicesUsedtoControl,MonitororAssisttheOperationofEquipment,MachineryorPlants。從一個嵌入式軟件工程師的角度來看,簡單地說,就是對一些硬件進

整理自網(wǎng)絡(luò),參考:嵌入式資訊精選

不少人或許還并不是很清晰地知道什么是嵌入式,IEEE對它定義的原文是:DevicesUsedtoControl,MonitororAssisttheOperationofEquipment,MachineryorPlants。從一個嵌入式軟件工程師的角度來看,簡單地說,就是對一些硬件進行編程,使其完成既定功能的操作。

接下來我就結(jié)合自己的親身經(jīng)歷,談一談對嵌入式學習、擇業(yè)以及發(fā)展前景的一些感想。

01 6個對話讓你重新認清真相!


嵌入式是個大坑一直很火。但是也有人跳出來說,嵌入式不是大坑。嵌入式究竟是不是個大坑呢?今天就聽一下21ic 資深網(wǎng)友 icecut 是怎么看的!


有90%的人,覺得嵌入式是個大坑。因為他們賺錢少,剛畢業(yè)也就賺5000元/月,而互聯(lián)網(wǎng)就可以拿到一萬/月。工作任務(wù)簡單,用一些簡單的 c 語言寫著永遠大不了的代碼。重復(fù)地做相同的事情。每一個新產(chǎn)品看起來都差不多,但是每次都要學不一樣的東西,比如換一個adc 芯片,用的不同的廠家,所有的軟件都不一樣。甚至相同廠家也有這種情況,比如M3和 M4的 mcu,都是 arm,內(nèi)核不同,片內(nèi)外設(shè)就不一樣,就要重新學片內(nèi)外設(shè)的操作,投入非常大,卻得不到應(yīng)有的回報。不如去轉(zhuǎn)互聯(lián)網(wǎng)。你可以什么都不會,就去 github 之類的網(wǎng)站找個例程,隨便改改,差不多滿足需求,老板覺得過得去,用戶覺得還能用。你就能拿別人的作品賺自己的工資。前期投入就是花2w 元,跟某機構(gòu)學一下套路,然后給你一個3年經(jīng)驗的離職證明和3年前的一張畢業(yè)證。而這些人就成天喋喋不休的來炫耀,自己賺錢多,自己笨沒關(guān)系,照樣復(fù)制粘貼就賺錢。


你是不是也在羨慕這種人呢?可是你已經(jīng)畢業(yè)多年,沒有體力去加班干互聯(lián)網(wǎng)的工作。甚至沒有2w 元的存款去買套路和假的工作證明。甚至你已經(jīng)習慣了腳踏實地干活,不會在面試上吹噓。。。。。你羨慕著別人賺錢,你默默的接受被嵌入式坑的日子。。。。


而20%的人,又覺得嵌入式是可以拯救的。比如小 i 的觀點,他認為嵌入式是下一個爆發(fā)地。你想想網(wǎng)店最后不還是在做實體店么?京東是沃爾瑪投資的,最后京東又投資了永輝?;ヂ?lián)網(wǎng)基于手機的日子快要過去了。隨著互聯(lián)網(wǎng)公司的裁員和倒閉,他們的好日子快結(jié)束了。當然,物聯(lián)網(wǎng)發(fā)展還是蝸牛爬,嵌入式的未來還需耕耘。


在過去的幾年里,小 i 一直在幫助大家進步。所以有許多認識可以跟大家聊。

1. 過高地估計了自己,錯誤的估計了行業(yè)。這是我與一個二三線城市學生的對話。他們理解了一點嵌入式技術(shù),就覺得自己比大多數(shù)同學水平高了。不需要再去聽我的。他們覺得那些嵌入式技術(shù)就會在招聘會上勝出。過高的自信,讓我真的無言以對。而我看來,他們的水平,離著能干活至少需要有一年的實踐。所以他們肯定是覺得自己被坑的。如此牛逼的自己,卻干這么簡單卻做不好的任務(wù)。


2. 這是一個與一線二本學生的對話。當然小 i 也來自二本學校。我那時候也是一直在自學,花掉了好多錢。買原件買板子,順便也在學校的小作品里賺點錢。現(xiàn)在學校有錢了,這種活動很多。實驗室的設(shè)備也更新了,并且隨便用。每一個人都在忙,忙的都聽不進我的指點。我也算一個學術(shù)型工程師了。可是他們做著不穩(wěn)定的實驗,從來沒心做好一個作品。因為穩(wěn)定這兩個字,付出太大了。他們沒有耐心去完善。 可以他們自己覺得更加自信,甚至許多人還不怎么懂就去參加各種競賽。當然也有一些競賽稱為了灰色產(chǎn)業(yè)鏈的最后一環(huán)。自己做代碼和板卡賣給學生,還真賺錢。有人要證書,有人要金錢,何樂而不為的交換呢?


3. 這是一個與畢業(yè)一年的初級工程師的對話,他來自二線城市,通過加班抗住現(xiàn)有的工作。一個問題調(diào)試好幾年確不得要領(lǐng),卻是當年學校里的佼佼者。我告訴他嵌入式行業(yè)是個會者不難,難者不會的的領(lǐng)域。我給他一個提示,讓他能夠不用加班的完成任務(wù),誰不想讓自己的工作更加舒適呢?他已經(jīng)能認識到嵌入式不是大坑,而是自己技術(shù)上太多欠缺。實驗室產(chǎn)品和穩(wěn)定的產(chǎn)品,是20%和80%的距離。而優(yōu)秀的產(chǎn)品,最后的20%,付出的要超過100%的努力。新手,熟手和高手,就是20%,80%和100%。代碼在小 i 手中游刃有余,bug 在小 i的眼里,沒有藏身之處。而這些,可能新手覺得不就是代碼嘛,你寫的我能看懂,也沒什么高深之處。而 bug 在新手的眼里就是云深不知處了。熟手的眼里,小 i的代碼是規(guī)范的,思想是嚴謹?shù)?。?bug 在熟手的眼睛里是若隱若現(xiàn)的。你若急躁,它便消失。你白天在找,晚上也在找??墒?,總要很久才能找到。從20%到80%你需要一個嚴格的領(lǐng)導(dǎo),和一個加班的心態(tài)。實踐到了就熟悉了。最后的20%你需要一個嚴謹?shù)膶?dǎo)師,把你打回原形,重新來過。人生若只如初見,一切只能從頭再來。因為你曾經(jīng)積累的經(jīng)驗,都沒有用。在此也要感謝我工作中的老師。一位足矣。而80%這座山,擋住了90%的人,多少風流人物,就掛在了這個山頭。我說你不會,你入門的都不會,你說你會了,你都做過很久了。佛曰:放下。只有放下了你自己,才能接受整個世界。三人行必有我?guī)?,可是你總是想,三人行,你是別人的老師。你是被嵌入式坑的那個老師啊。你在努力,但是怕爬不出這個坑。而這個孩子,謙虛謹慎,努力的認真的學習著。會好的,總有一條路,讓你爬到岸上看風景。


4. 這是一個與一線城市的資深工程師的對話,來自一流學校。很少人,是這么過來的,他們的眼里沒有熟手這個概念。若做必是最好的。當時我所在的公司招聘,約他晚上過來面試,在一個小會議室里,一群被坑了千百遍的土鱉組成的面試團隊聽他在上面侃侃而談。我以為他們又請到了高手外援。。。。。。從他那里,我知道了一些書,都來自全球頂尖公司的技術(shù)大師或者頂級高校的重量級教授。這些書永遠成不了暢銷書,也永遠進不了排行榜。不要問我是什么書,因為你買了,也只能當神供著。如果你能力夠了,書自然會與你偶遇。路迢迢其修遠兮,你只抱怨不求索。


5. 這是與心的交流。對得起自己,就對得起世界。我學習的時候,還流行教會徒弟餓死師傅。而我喜歡一個新的分享的世界。去年,給21ic 提供了三個視頻,stm32從入門到精通, 小 i 教你學 usb, linux 驅(qū)動教程。在線學習如日中天,我的每一個視頻都對得起我的心。當年我要是這么學,就會更快更好。談感情傷錢,這是我的廉價視頻。后面會推出符合我講述知識等價的視頻。好東西一定是貴的。


6. 最后寫給那些坑了這個行業(yè)的人,不好好寫代碼,把 bug 留給別人,別人加班給你調(diào)試 bug,讓整個產(chǎn)品延期。我曾經(jīng)被邀請參加一個無線遙控產(chǎn)品的調(diào)試,根本不懂無線通信的人,隨便做了一個產(chǎn)品。明天就要演示了。租了好大的展廳去開發(fā)布會,可產(chǎn)品就是距離不夠。。。。許多人,坑了嵌入式,卻在說嵌入式坑了你。。。




02 嵌入式學習需要肯下功夫

嵌入式應(yīng)該屬于門檻比較高的技術(shù)方向,因為你所要打交道的不只是軟件,很多的時候還需要了解硬件的知識,只有了解它的工作原理,才能正確地對其進行編程。一些錯誤的理解可能會導(dǎo)致運行結(jié)果與預(yù)期相去甚遠,所以說嵌入式是一項軟硬件緊密結(jié)合的技術(shù)方向。

作為一名嵌入式工程師,需要了解的知識包括如下方面:硬件部分,電路結(jié)構(gòu)、芯片邏輯設(shè)計、時序等;軟件部分,操作系統(tǒng)、編譯原理、匯編語言、高級語言等等。要學習的知識可謂多之又多,想在短時間內(nèi)掌握這些知識并不容易。在過往的經(jīng)歷中,確實見過不少同學缺乏足夠的耐心,或者早早失去興趣,從而放棄了嵌入式行業(yè),轉(zhuǎn)投其他領(lǐng)域。

但是,從某種角度來說,嵌入式又是相對簡單的,因為所見即所得。只要對硬件進行一些簡單的編程,就可以看到一些特定的行為,及時的反饋結(jié)果也是非常的直接。從嵌入式軟件來講,一些簡單的嵌入式系統(tǒng)并沒有大型軟件那么高的復(fù)雜度,幾個特定行為的實現(xiàn)不過是對一些寄存器進行編程而已,所以從簡單系統(tǒng)入手,有助于建立起對嵌入式學習的信心,我也曾經(jīng)是從0到1,對此有著深刻的體會。

從容易到困難,是學習的一般規(guī)律。這個過程沒有問題,但是必須強調(diào)的是,從一個初級嵌入式工程師到高級嵌入式工程師,甚至是資深嵌入式工程師,并不是一件容易的事情,這中間會遇到一些瓶頸,需要克服很多困難,只有不斷地提升自己的能力,才能面對后面復(fù)雜的嵌入式系統(tǒng)。

舉個例子,作為一個嵌入式軟件工程師,也許剛開始的時候只要能夠配置硬件的寄存器,然后完成其正常的行為,就可以讓一個足夠簡單的嵌入式系統(tǒng)正常工作。但隨著工作的進行你會發(fā)現(xiàn),你面對的并不全是簡單的所見即所得的硬件,比如多核非對稱系統(tǒng),包含一個MCU(可能是ARM,通用處理器),再加一個DSP(專門做信號處理的處理器),它們之間的通信就比較復(fù)雜,你需要學習共享內(nèi)存、學習信號量、學習生產(chǎn)者消費者模型,而實際上兩邊各有不同的操作系統(tǒng),情況會比描述得更為復(fù)雜。

也就是說,嵌入式工程師在跨入一個新的階段的時候需要學習大量的知識,之前遺漏的或者當時認為有難度暫時忽略的知識,都將在此時補課回來。不過,這些內(nèi)容雖然看似量大,但并不難理解,因為它并不具備大型互聯(lián)網(wǎng)軟件的復(fù)雜度,由于設(shè)計模式的原因,嵌入式領(lǐng)域用到的無外乎那么幾種,當然做上層嵌入式應(yīng)用的除外。學習起來,完全可以按部就班,有條理地對知識進行組織,因為調(diào)用關(guān)系十分明確。

03 選擇嵌入式,何必猶豫?

就目前的情況而言,步入嵌入式領(lǐng)域的人才確實有所減少,很多人或許抱有這樣的觀點:嵌入式不如做上層軟件變化多,方向有些狹窄,就業(yè)不容易,收入在計算機行業(yè)內(nèi)也不算理想……

事實上,我們不得不承認,當前國內(nèi)情況確實如此。主要有以下幾個原因:首先,嵌入式不是當前最流行的技術(shù),目前最火熱的技術(shù)當屬機器學習和大數(shù)據(jù)。其次,嵌入式公司在國內(nèi)創(chuàng)業(yè)的并不占多數(shù),嵌入式行業(yè)的就業(yè)基本限制在芯片公司和移動設(shè)備公司。最后,嵌入式的投入產(chǎn)出比不夠理想,影響到了嵌入式從業(yè)人員的薪資待遇水平。

針對這幾個問題,我來談?wù)勛约旱目捶ā?/span>


01 嵌入式從業(yè)者需要與時俱進


首先,流行的技術(shù)是應(yīng)該學習的,這個觀點我十分贊成,不過,這與從事嵌入式行業(yè)并不矛盾,因為我完全可以結(jié)合當前的主線附加一些支線學習任務(wù),比如學習機器學習的相關(guān)知識,而嵌入式目前也在這個領(lǐng)域大有可為。舉個例子,做inference芯片,幫助諸如TensorFlow、Caffe這樣的工具訓(xùn)練出的網(wǎng)絡(luò),能夠加速跑在移動設(shè)備上。另一個例子是Google的TPU,從訓(xùn)練的角度幫助提升速度和效率。顯然,如果你選擇做嵌入式,不但沒有和這個時代脫節(jié),而且不斷在跟最流行的技術(shù)進行交流。

最流行的技術(shù)總是在更新?lián)Q代,學習的速度需要更快,而嵌入式用到的大部分基礎(chǔ)知識實際在最近一些年并沒有本質(zhì)的變化,而所謂的學習新內(nèi)容不過是學習一些新的應(yīng)用場景,但是萬變不離其宗。

最流行的技術(shù),也意味著從業(yè)的人員數(shù)量很大,在如此多的競爭者中脫穎而出并不容易,如果想出類拔萃,除了努力或許還需要一些天賦。

02 嵌入式就業(yè)隨“心”所欲

嵌入式公司中創(chuàng)業(yè)數(shù)量少這個問題,實際上是相對于互聯(lián)網(wǎng)創(chuàng)業(yè)公司而言的。近年來,我們能看到很多做智能家居的公司層出不窮,這對嵌入式從業(yè)人員來說是利好的消息。這意味著,需要大量的嵌入式工程師來做一些基礎(chǔ)工作,而且很多工作是基于一些相對成熟的解決方案來實現(xiàn)的,所以門檻相對沒有那么高。

另外,智能手機的幾個巨頭,也可以作為嵌入式人員從業(yè)的目標。要維持一定的出貨量,這樣的公司勢必要擁有大量的工程師以支撐多條產(chǎn)品線,所以人員缺口自然也比較大。

而那些想要做得更加底層,更想去造輪子而不是做汽車的嵌入式工程師,個人建議你找一家芯片公司,從Bootloader開始到上層應(yīng)用,無所不及,相信一定可以滿足一個技術(shù)極客的需求。當然,日后還可以把你的代碼貢獻給開源社區(qū),幫助提升開源軟件的質(zhì)量,成就感可以得到更大的滿足。

03 把握好現(xiàn)在,定會有美好未來


與互聯(lián)網(wǎng)公司相比,嵌入式從業(yè)人員的薪資度的確并不討喜,但是這也要看你的水平級別。一個優(yōu)秀的嵌入式工程師,完全能夠做到衣食無憂。況且,試想,是在一個人員緊缺的行業(yè)里更容易出類拔萃,還是在一個競爭激烈的領(lǐng)域更加容易?

在嵌入式行業(yè),如果熱愛,就全身心投入,否則就放棄。很多時候方向固然重要,但絕非全部。打個比方,每個工程師都有自己的船,你就是船長,但目的地并不是只有一個。雖然大海茫茫,你沒有一張航線圖,但是只要一直向前走,由于目的地足夠多,最后你總能到達其中一個,即便這個目的地并非最優(yōu),但也足夠受用。倘若一味地追求最優(yōu),不斷地切換航線,而對于這片大海,如果沒有十分精準的GPS,那么最后很可能你還在原地打轉(zhuǎn)。

因此,我認為,是否選擇嵌入式,當下是最重要的,未來可以思考,但并不見得是關(guān)鍵。正如《新世界靈性的覺醒》一書的作者所說:覺醒不發(fā)生在未來,只發(fā)生在當下。

所以,我們把握好現(xiàn)在,才是一切!

04 如何學好嵌入式?

關(guān)于如何進行嵌入式的學習,分享一些個人的經(jīng)驗。

筆者身為一名軟件工程師,對于硬件并沒有非常深入的了解,所以只談?wù)勅绾螌W習嵌入式軟件。說到這里可能有很多人會提出一個問題:是應(yīng)該更重視理論基礎(chǔ),還是多做項目多動手? 對于這個問題我的回答是:兩者都很重要!

聽起來好像是沒什么指導(dǎo)意義,但這確實是我這些年進行嵌入式開發(fā)的切實體會。

首先說說理論基礎(chǔ)學習。嵌入式的軟件開發(fā)不同于一般的軟件開發(fā),如果你做過3~5年的純軟件編程再轉(zhuǎn)向嵌入式,就會發(fā)現(xiàn),很多時候軟件出的問題其實是硬件的不可靠造成的。如何對這些問題進行定位并解決呢?

我認為,這需要相當扎實的理論基礎(chǔ),當然,有經(jīng)驗會事半功倍。為什么這么講? 因為在嵌入式開發(fā)中,你遇到一個問題之后,可能沒有辦法像開發(fā)其他軟件那樣,換一個方法照樣可以實現(xiàn)同樣的功能,而是卡在那里,止步不前,直到找到問題的根本原因,業(yè)內(nèi)稱之為rootcause。

這時,就需要一步一步進行排查,如果理論基礎(chǔ)不扎實,對于一些知識點模棱兩可,那么在看問題的時候可能沒有辦法搞清楚導(dǎo)致問題發(fā)生的原因所在,比較含糊、似懂非懂的記憶會讓人在一個問題上大費周章。我也曾經(jīng)有在某些不感興趣的知識點上看個大概、淺嘗輒止的經(jīng)歷,其結(jié)果就是卡在某個問題上,不得不回去補課,知識夯實之后再回過頭來解決問題。

做一段時間研發(fā)就會發(fā)現(xiàn),莫非定律在嵌入式領(lǐng)域發(fā)生得非常頻繁,即懷疑可能會出問題的點,一定會出問題。也就是說,在不了解原理的情況下進行程序編寫,似是而非的代碼導(dǎo)致的問題終有一天會爆發(fā),到那個時候,勢必需要花更多的時間了解其根本原理。

理論基礎(chǔ)主要是指編譯原理、操作系統(tǒng)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法。如果不懂編譯原理,那么有可能在遇到棧溢出、符號或調(diào)用無法找到等問題時無所適從。操作系統(tǒng)理解得不透徹,可能就會在中斷、進程線程調(diào)度、內(nèi)存使用等方面碰壁。數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法的薄弱,則會讓你在想要實現(xiàn)一些功能時把數(shù)據(jù)組織得比較差,性能上會出現(xiàn)問題。

如果立志做一名嵌入式工程師,我認為基礎(chǔ)再多鞏固也不為過。而對于多做項目這個問題,應(yīng)該是說做得越多越好,畢竟紙上談兵不是嵌入式工程師的角色。這些項目可以來自于實驗室、公司,乃至于開源社區(qū)。

最開始的時候不必瞄準非常專注的方向,因為你并不知道什么更適合你。說到適合我是這樣認為的,每位工程師可能在不同的領(lǐng)域有天賦,如果選擇的方向適合,那么將展現(xiàn)出你非凡的能力(當然,我說的是普通工程師,不排除某些天才可以在每個領(lǐng)域都出類拔萃)。當做了很多模塊之后,再選擇一個方向深入研究,努力成為這個領(lǐng)域的專家,此時既有方向和目的性,又不會因為過于狹窄的知識面而導(dǎo)致管中窺豹、盲人摸象。

多做項目的另一個好處是,可以有更多的機會與他人合作、溝通交流,很多時候一個人鉆牛角尖、不得要領(lǐng),卻可能在他人的一句提示下茅塞頓開。Opensource就是一個很好的例證,眾人拾柴火焰高。

05 嵌入式從業(yè)之路,前景無限

關(guān)于嵌入式未來的發(fā)展方向,這個話題比較大,因為未來的事情難以預(yù)測,尤其是在這樣一個日新月異、瞬息萬變的時代。從短期來看,我認為,嵌入式開發(fā)的方向主要有:

01 移動終端

手機仍然在不斷發(fā)展,更加智能化應(yīng)該是一個共同的方向。目前,越來越多的解決方案都加入了當前最火

熱的人工智能、機器學習模型的inference加速芯片在手機里面,使得訓(xùn)練完備的模型能夠運行在移動終端。無論你是學機器學習算法,還是學嵌入式編程,這里都是一片新天地。

02 智能家居

目前涌現(xiàn)出越來越多的智能家居設(shè)施,比如空調(diào)、凈化器、掃地機器人等等,這些無疑方便了人們的生活,而如何添加一些更易用的功能就成了一個新的挑戰(zhàn)。作為嵌入式從業(yè)者,完全可以從這個方向切入,不斷創(chuàng)新。

03 VR和AR

這個可能并不是大眾市場,它們代表的是娛樂方向。我們可以參考游戲機的發(fā)展,從掌機到紅白機,再到SEGA、土星、PS、XBOX,其實都是在完成一件事情,讓游戲更加真實。AR和VR更是如此,讓人身臨其境,得到沉浸式的體驗,有朝一日,或許《黑客帝國》中的故事真的會發(fā)生。嵌入式工程師在這里或許會成為游戲規(guī)則的制定者,你準備好了嗎?

莫非斯給的兩顆藥丸,你選擇紅色還是藍色? 選藍色就繼續(xù)前進,選擇紅色就進入matrix。最后,向選擇紅色藥丸的嵌入式工程師們致以崇高的敬意!


05 另一個工程師眼中的嵌入式

一.工程師眼中的“嵌入式系統(tǒng)”

在工程師看來:著重理解“嵌入”的概念,主要從三個方面來理解:

1、從硬件上,將基于CPU 的外圍器件,整合到CPU 芯片內(nèi)部,比如早期基于X86體系結(jié)構(gòu)下的計算機,CPU 只是有運算器和累加器的功能,一切芯片要靠外部橋路來擴展實現(xiàn),象串口之類的都是靠外部的16C550/2的串口控 制器芯片實現(xiàn)。目前這種串口控制器芯片早已集成到CPU 內(nèi)部。還有PC 機有顯卡,而多數(shù)嵌入式處理器都 帶有LCD 控制器,但某種意義上就相當于顯卡。比較高端的ARM 類Intel Xscale 架構(gòu)下的IXP 網(wǎng)絡(luò)處理器CPU 內(nèi)部集成PCI 控制器(可配成支持4個PCI 從設(shè)備或配成自身為CPI 從設(shè)備);還集成3個NPE 網(wǎng)絡(luò)處理器引擎,其中兩個對應(yīng)于兩個MAC 地址, 可用于網(wǎng)關(guān)交換用,而另外一個NPE 網(wǎng)絡(luò)處理器引擎支持DSL,只要外面再加個PHY 芯片即可實現(xiàn)DSL 上網(wǎng)功能。IXP 系列最高主頻可以達到1.8G,支持2G 內(nèi)存,1G×10或10G×1的以太 網(wǎng)口或Febre channel 的光通道。IXP 系列應(yīng)該是目標基于ARM 體系結(jié)構(gòu)下由Intel 進行整合后成Xscale 內(nèi)核的最高的處理器了。

2、從軟件上,就是在定制操作系統(tǒng)內(nèi)核里將應(yīng)用一并選入,編譯后將內(nèi)核下載到ROM 中。而在定制操作系統(tǒng)內(nèi)核時所選擇的應(yīng)用程序組件就是完成了軟件的“嵌入”,比如WinCE 在內(nèi)核定制時,會有相應(yīng)選擇,其中就是 wordpad,PDF,MediaPlay 等等選擇,如果我們選擇了,在CE 啟動后,就可以在界面中找到這些東西,如果是以前PC 上的windows 操作系統(tǒng),多半的東西都需要我們得新再裝。

3、把軟件內(nèi)核或應(yīng)用文件系統(tǒng)等東西燒到嵌入式系統(tǒng)硬件平臺中的ROM 中就實現(xiàn)了一個真正的“嵌入”。 以上的定義是我在6、7年前給嵌入式系統(tǒng)下自話側(cè)重于理解型的定義,書上的定義也有很多,但在這個領(lǐng)域范圍 內(nèi),誰都不敢說自己的定義是十分確切的,包括那些專家學者們,因為畢竟嵌入式系統(tǒng)是計算機范疇下的一門綜合性學科。

二.嵌入式系統(tǒng)的分層及對口專業(yè)要求

嵌入式系統(tǒng)分為4層,硬件層、驅(qū)動層、操作系統(tǒng)層和應(yīng)用層。

1、硬件層:
是整個嵌入式系統(tǒng)的根本。如果現(xiàn)在單片機及接口這塊很熟悉,并且能用C 和匯編語言來編程的話,從嵌入式系統(tǒng)的硬件層走起來相對容易,硬件層也是驅(qū)動層的基礎(chǔ),一個優(yōu)秀的驅(qū)動工程師是要能夠看懂硬件的電路圖和自行完成CPLD 的邏輯設(shè)計的,同時還要對操作系統(tǒng)內(nèi)核及其調(diào)度有相當?shù)氖煜?。但硬件平臺是基礎(chǔ),增值還要靠軟件。

硬件層比較適合于電子、通信、自動化、機電一體、信息工程類專業(yè)的人來搞。需要掌握的專業(yè)基礎(chǔ)知識有: 單片機原理及接口技術(shù)、微機原理及接口技術(shù)、C 語言等。

2、驅(qū)動層:
這部分相對而言比較難。驅(qū)動工程師不僅要能看懂電路圖,還要能對操作系統(tǒng)內(nèi)核十分的精通,以便其所寫的驅(qū)動程序在系統(tǒng)調(diào)用時,不會獨占操作系統(tǒng)時間片,而導(dǎo)致其它任務(wù)不能運行。若不懂操作系統(tǒng)內(nèi)核架構(gòu)和實時調(diào)度性,沒有良好的驅(qū)動編寫風格,按大多數(shù)書上所說添加的驅(qū)動的方式,這樣可能連個初級的驅(qū)動工程師的水平都達不到,所寫的驅(qū)動在應(yīng)用調(diào)用時就如同windows 下我們打開一個程序運行后,再打開一個程序時,要不就是中斷以前的程序,要不就是等上一會才能運行后來打開的程序。想做個好的驅(qū)動人員沒有三、四年功底,操作系統(tǒng)內(nèi)核不研究上幾遍,不是太容易成功的,但其工資在嵌入式系統(tǒng)四層中是最高的。 驅(qū)動層比較適合于電子、通信、自動化、機電一體、信息工程類專業(yè)尤其是計算機偏體系結(jié)構(gòu)類專業(yè)的人來搞。 當然除硬件層所具備的基礎(chǔ)學科外,還要對數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、操作系統(tǒng)原理、編譯原理都要十分精通。

3、操作系統(tǒng)層:
對于操作系統(tǒng)層而言目前可能只能說是簡單的移植,而很少有人來自已寫操作系統(tǒng),或者寫出缺胳膊少腿的操作系統(tǒng)來,這部分工作大都由驅(qū)動工程師來完成。操作系統(tǒng)是負責系統(tǒng)任務(wù)的調(diào)試、磁盤和文件的管理,而嵌入式系統(tǒng)的實時性十分重要。據(jù)說,XP 操作系統(tǒng)是微軟投入300人用兩年時間才搞定的,總時工時是 600人/年;中科院軟件所自己的女媧Hopen 操作系統(tǒng)估計也得花幾百人/年才能搞定。因此這部分工作相對來講沒有太大意義。

4、應(yīng)用層:
相對來講較為容易。如果會在windows 下進行編程接口函數(shù)調(diào)用,到操作系統(tǒng)下只是編譯和開發(fā)環(huán)境有相應(yīng)的變化而已。如果涉及Java方面的編程也是如此。嵌入式系統(tǒng)中涉及算法的由專業(yè)算法的人來處理,不必歸結(jié)到嵌入式系統(tǒng)范疇內(nèi)。但如果涉及嵌入式系統(tǒng)下面的嵌入式數(shù)據(jù)庫、基于嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)編程和基于某些應(yīng)用層面的協(xié)議應(yīng)用開發(fā)(比如基于SIP、H.323、Astrisk)方面,又較為復(fù)雜,并且有度了。

三.目標與定位

先有目標,再去定位。

學ARM,從硬件上講,一方面就是學習接口電路設(shè)計,另一方面就是學習匯編和C 語言的板級編程。從軟件上講,就是要學習基于ARM 處理器的操作系統(tǒng)層面的驅(qū)動和移植。這些對于初學者來說必須明確,要么從硬件著手開始學,要么從操作系統(tǒng)的熟悉到應(yīng)用開始學,但不管學什么,只要不是純的操作系統(tǒng)級以上基于API 的應(yīng)用層的編程,硬件的寄存器類的東西還是要能看懂的、基于板級的匯編和C 編程還是要會的。因此針對于嵌 入式系統(tǒng)的硬件層和驅(qū)動層的人來說,ARM 的接口電路設(shè)計、ARM 的C 語言和匯編語言編程及調(diào)試開發(fā)環(huán)境還是需要掌握的。

對于初學者必然要把握住方向,自己的目標是什么,自己要在哪一層面上走。然后再著手學習才比較好,與 ARM 相關(guān)的嵌入式系統(tǒng)的較為實際的兩個層面硬件層和驅(qū)動層,不管學好了那一層都會很有前途的。 如果想從嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用層面的走的話,可能與ARM 及其它體系相去較遠,要著重研究基嵌入式操作系統(tǒng)的 環(huán)境應(yīng)用與相應(yīng)開發(fā)工具鏈,比如WinCE 操作系統(tǒng)下的EVC 應(yīng)用開發(fā)(與windows 下的VC 相類似),如果想再 有突破就往某些音視頻類的協(xié)議上靠,比如VOIP 領(lǐng)域的基于SIP 或H.323協(xié)議的應(yīng)用層開發(fā),或是基于嵌入式 網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的開發(fā)等等。

對于初學者來講,要量力而行,不要認為驅(qū)動層工資高就把它當成方向了,要結(jié)合自身特點,嵌入式系統(tǒng)四個層 面上無論哪個層面上來講都是有高人存在,當然高人也對應(yīng)的高工資。我是做硬件層的,以前每月工資中個人所 得稅要被扣上近3千大元。當然我一方面充當工程師的角色,一方面充當主管人物的角色,兩個職位我一個人干, 但上班時間就那些。硬件這方面上可能與我PK 的人很少了,才讓我拿到那么多的工資。

四.如何選擇合適的開發(fā)系統(tǒng)

很多ARM 初學者都希望有一套自己能用的系統(tǒng),但他們往往會產(chǎn)生一種錯誤認識,就是認為處理器版本越高越好,性能越高越好,就象很多人認為ARM9比ARM7好, 我想對于初學者在此方面以此入門還應(yīng)該理智,開發(fā)系統(tǒng)的選擇最終要看自己往嵌入式系統(tǒng)的哪個方向上走,是做驅(qū)動開發(fā)還是應(yīng)用,還是做嵌入式系統(tǒng)硬件層設(shè)計與板級測試。如果想從操作系統(tǒng)層面或應(yīng)用層面上走,不管是驅(qū)動還是應(yīng)用,當然處理器性能越高越好了,但這個東西自學,有十分大的困難,不是幾個月或半年或是一年二年能搞定的事。

在某種意義上講,ARM7與ARM9的差別就是在某些功能指令集上豐富了些,主頻提高一些而已,就比如286 和386。對于用戶來講可能覺察不到什么,只能是感覺速度有些快而已。

ARM7比較適合于那些想從硬件層面上走的人,因為ARM7系列處理器內(nèi)部帶MMU 的很少,而且比較好控 制。就比如S3C44B0來講,可以很容易將Cache 關(guān)了,而且內(nèi)部接口寄存器很容易看明白,各種接口對于用硬件 程序控制或AXD 單步命令行指令都可以控制起來?;?1單片機的思想很容易搞懂,就當成個32位的單 片機,從而消除很多51工程師想轉(zhuǎn)為嵌入式系統(tǒng)硬件ARM 開發(fā)工程師的困惑,從而不會被業(yè)界某些不是真正懂 嵌入式爛公司帶到操作系統(tǒng)層面上去,讓他們望而生畏,讓業(yè)界更加缺少這方面的人才。

而嵌入式系統(tǒng)不管硬件設(shè)計還是軟件驅(qū)動方面都是十分注重接口這部分的,選擇平臺還要考察一個處理器的外部資源,你接觸外部資源越多,越熟悉他們,以后就業(yè)成功的機率就越高,這就是招聘時所說的有無“相關(guān)技能”,因為一個人不可能在短短幾年內(nèi)把所有的處理器都接觸一遍,而招聘單位所用的處理器就可能是我們完 全沒有見過的,就拿臺灣數(shù)十家小公司(市價幾千萬)的公司生產(chǎn)的ARM 類處理器,也很好用,但這些東西通用性 太差,用這些處理器的公司就只能招有相關(guān)工作經(jīng)驗的人了,那什么是相關(guān)工作經(jīng)驗,在硬件上講的是外圍接口設(shè)計,在軟件上講是操作系統(tǒng)方面相關(guān)接口驅(qū)動及應(yīng)用開發(fā)經(jīng)驗。我從業(yè)近十年, 2000年ARM 出現(xiàn),我一開始做ARM7,然后直接跑到了Xscale(這個板本在ARM10-11之間),一做就是五年,招人面試都不下數(shù)百人,在這些方面還是深有體會的。

我個人認為三星的S3C44b0對初學者來說比較合適,為什么這么說? 因為接口資源比較豐富,技術(shù)成熟,資料較多,應(yīng)該十分適合于初學者。有問題可能很容易找人幫且解決,因為大多數(shù)人都很熟悉,就如同51類的單片 機,有N多位專家級的人物可以給你幫忙,相關(guān)問題得以很快解答,所然業(yè)界認為這款A(yù)RM 都用得爛了,但對于初學者來,卻是件好事。

總的來說,開發(fā)系統(tǒng)的選擇,要看自己的未來從業(yè)目標方向,要看開發(fā)板接口資源,還要看業(yè)界的通用性。

五.成為高級嵌入式系統(tǒng)硬件工程師要具備的技能

對于硬件來講有幾個方向,就單純信號來分為數(shù)字和模擬。模擬比較難搞,一般需要很長的經(jīng)驗積累,單單一個阻值或容值的精度不夠就可能使信號偏差很大。因此年輕人搞的較少,隨著技術(shù)的發(fā)展,出現(xiàn)了模擬電路數(shù)字化。 比如手機的Modem 射頻模塊,都采用成熟的套片,而當年國際上只有兩家公司有此技術(shù),自我感覺模擬功能不 太強的人,不太適合搞這個,如果真能搞定到手機的射頻模塊,只要達到一般程度可能月薪都在15K 以上。

另一類就是數(shù)字部分了,在大方向上又可分為51/ARM 的單片機類,DSP 類,F(xiàn)PGA 類。國內(nèi)FPGA 的工程 師大多是在IC 設(shè)計公司從事IP 核的前端驗證,這部分不搞到門級,前途不太明朗,即使做個IC 前端驗證工程 師,也要搞上幾年才能勝任。DSP 硬件接口比較定型,如果不向驅(qū)動或是算法上靠攏,前途也不會太大。而ARM 單片機類的內(nèi)容就較多,業(yè)界產(chǎn)品占用量大,應(yīng)用人群廣,因此就業(yè)空間極大。而硬件設(shè)計最體現(xiàn)水平和水準的就是接口設(shè)計這塊,這是各個高級硬件工程師相互PK、判定水平高低的依據(jù)。而接口設(shè)計這塊最關(guān)鍵的是看時序, 而不是簡單的連接,比如PXA255處理器I2C 要求速度在100Kbps,如果把一個I2C 外圍器件,最高還達不到100kbps 的與它相接,必然要導(dǎo)致設(shè)計的失敗。這樣的情況有很多,比如51單片機可以在總線接LCD,但為什么這種LCD 就不能掛在ARM 的總線上,還有ARM7總線上可以外接Winband 的SD 卡控制器,但為什么這種控制器接不到ARM9或是Xscale 處理器上,這些都是問題。因此接口并不是一種簡單的連接,要看時序,要看參數(shù)。 一個優(yōu)秀的硬件工程師應(yīng)該能夠在沒有參考方案的前提下設(shè)計出一個在成本和性能上更加優(yōu)秀的產(chǎn)品,靠現(xiàn)有的方案,也要進行適當?shù)目尚行圆眉?,但不是胡亂的來,我遇到一個工程師把方案中的5V 變1.8V 的DC 芯片,直接更換成LDO,有時就會把CPU 燒上幾個。前幾天還有人希望我?guī)兔Π阉麄円郧盎赑XA255平臺的手持GPS 設(shè)備做下程序優(yōu)化,我問了一下情況,地圖是存在SD 卡中的,而SD 卡與PXA255的MMC 控制器間采用的SPI 接口,因此導(dǎo)致地圖讀取速度十分的慢,這種情況是設(shè)計中嚴重的缺陷,而不是程序的問題。因此我提了幾條建議,讓他們更新試下再說。

因此想成為一個優(yōu)秀的工程師,需要對系統(tǒng)整體性的把握和對已有電路的理解,換句話說,給你一套電路圖你能看明白多少,看不明白80%以上的話,說明你離優(yōu)秀的工程師還差得遠。其次是電路的調(diào)試能力和審圖能力,但最最基本的能力還是原理圖設(shè)計、PCB 繪制、邏輯設(shè)計這塊。這是指的硬件設(shè)計工程師,從上面的硬件設(shè)計工程師中還可以分出ECAD 工程師,就是專業(yè)的畫PCB 板的工程師,和EMC 設(shè)計工程師,幫人家解決EMC 的問題。硬件工程師再往上就是板級測試工程師,就是C 語言功底很好的硬件工程師,在電路板調(diào)試過程中能通過自已編寫的測試程序?qū)τ布δ苓M行驗證。然后再交給基于操作系統(tǒng)級的驅(qū)動開發(fā)人員。 總之,硬件的內(nèi)容很多很雜,硬件哪方面練成了都會成為一個高手,我時常會給人家做下方案評估,很多高級硬件工程師設(shè)計的東西,經(jīng)常被我一句話否定。因此工程師做到我這種地步,也會得罪些人,但硬件的確會有很多不為人知的東西,讓很多高級硬件工程師也摸不到頭腦。

那么高級硬件工程師技術(shù)技能都要具備哪些?首先要掌握EDA 設(shè)計的輔助工具類如Protel OR CADPowper PCBMaplux2ISE、VDHL 語言,要能用到這些工具畫圖畫板做邏輯設(shè)計,再有就是接口設(shè)計審圖能力, 再者就是調(diào)試能力,如果能走到總體方案設(shè)計這塊,那就基本上快成為資深工程師了。

深入了解各種器件特性,選擇最合適的處理器、外圍器件、操作系統(tǒng)和軟件庫,盡可能地優(yōu)化軟件設(shè)計,最貼切地滿足應(yīng)用需求,以獲得最好的系統(tǒng)性價比,是嵌入式系統(tǒng)設(shè)計開發(fā)的精髓。

硬件是要靠經(jīng)驗,也要靠積累的,十年磨一劍,百年磨一針。

不過最后提醒大家:追求技術(shù)不是人生的唯一目的,切不可把它當成喜悅的唯一源泉,平時身邊有很多美好的事物都值得用心去珍惜。呵呵,我已經(jīng)在擔心自己的智力是否會在30歲到來之前枯竭了.好好珍惜短暫的大學生活,好好珍惜自己的青春,不要整天呆在實驗室,左手鍵盤右手烙鐵的。


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