行業(yè)“老兵”職業(yè)生涯回顧之一：在戰(zhàn)爭中學(xué)習(xí)戰(zhàn)爭(轉(zhuǎn)）

從1951年開始，我先后在空軍部隊擔(dān)任雷達(dá)操縱員、雷達(dá)教員、雷達(dá)科長。那個時候，電子行業(yè)正處于電子管時代，當(dāng)時中國還沒有能力制造自己的電子管，包括雷達(dá)在內(nèi)的很多產(chǎn)品都是舶來品。1965年，我從空軍導(dǎo)彈學(xué)院制導(dǎo)雷達(dá)專業(yè)本科畢業(yè)，隨后在1978年進(jìn)入空五所，先后任工程師、高工。1995年我到了退休年紀(jì)，先后在專注于中央空調(diào)、醫(yī)療儀器、現(xiàn)場總線和GPS汽車定位系統(tǒng)設(shè)計的公司做軟硬件的開發(fā)工作。

接觸IT行業(yè)是從1990年開始的，那時利用計算機做工控主要以PC機為主，單片機為輔，在PC機的擴(kuò)展槽上插工控板進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和各種控制。我的入門之作，就是這樣的一塊數(shù)據(jù)采集板。那時的機器語言基本使用匯編，我用的是8086匯編。在90年代中期左右，C語言流行起來，逐漸代替了匯編。

回顧近十多年來，在計算機工控行業(yè)，變化最大的當(dāng)屬單片機了。以前，PC機較單片機控制更為方便，而且顯示打印也都容易實現(xiàn)；而現(xiàn)在，單片機已成為計算機工控的主流。80年代出現(xiàn)的名為單板機的電子板，就是單片機的前身，最早的單片機只有4位機，但很快就被8位機所代替。單片機的巨大變化可以從以下幾個方面看到：

1) 集成度越來越高。早期的單片機其實不能稱之為‘機’，因為它不過是一個CPU單芯片，需要靠眾多的外圍芯片共同組成一個智能系統(tǒng)。而目前的單片機，不僅CPU功能更強、更快，還集成了原屬于外圍的大量電路，利用幾十上百K的Flash代替片外ROM，幾十上百K的RAM代替片外存儲器，用RTC代替片外實時鐘，有多位的AD/DA變換器，有UART、SPI、IIC、Can等多種通信接口。以前的開發(fā)工程師需要花費大量時間挑選眾多的外圍芯片，并將它們有機組合，制成復(fù)雜的PCB圖。那時，甚至還有不少專門的硬件工程師。而如今，行業(yè)內(nèi)很少有這種分工了，現(xiàn)在的工程師們將主要精力放在了軟件編寫上。

 
2) 速度越來越快。早期的單片機系統(tǒng)晶振頻率不高，執(zhí)行一條指令要多個時鐘周期，而目前不少單片機，其系統(tǒng)時鐘可以由鎖相環(huán)控制，可以高出晶振頻率的許多倍，一條指令只用一個時鐘周期即可完成。

3) 編譯環(huán)境越來越友好，編程語言也由匯編的一統(tǒng)天下，改由眾多的C語言代替。后來又出現(xiàn)了uCOS等操作系統(tǒng)，使編譯更加方便，如今有的單片機也有了像高級語言才有的多線程、多任務(wù)了，任務(wù)之間還有通信功能和消息傳遞機制。

4) 編程越來越方便快捷。早期的單片機存儲代碼，需要專用的編程器寫入，紫外線擦除，費時費力。進(jìn)入新世紀(jì)后，不少種類的單片機，采用在線編程，不僅快捷，而且對老用戶的設(shè)備在線升級也很方便。

5) 衡量計算機的水平，有時用處理二進(jìn)制的位數(shù)來表示，位數(shù)多表示速度快和處理能力強。單片機從最初的4位，很快升到8位。此后穩(wěn)定了較長時間，之間也有過16位機但不普及。近年來16位和32位已屢見不鮮了。

6) 體積越來越小。不僅單片機，各種電氣器件，也由分立變?yōu)橘N片，插腳也由直插改為扁平，這些變化不僅生產(chǎn)方便，縮小體積，也使分布參數(shù)降低，有利于克服各種寄生干擾。

7) 不同功能的單片機模塊應(yīng)運而生。近年來，大批內(nèi)置專用功能的單片機出現(xiàn)在市場上，如Philips的116x系列，它裝有USB1.1或2.0USB協(xié)議的內(nèi)核，用戶只要對其端口發(fā)送簡單指令，即可啟動與USB對口的USB數(shù)據(jù)傳輸。再如內(nèi)部裝有手機內(nèi)核的通信模塊，我曾經(jīng)用過的M260和UB603，它們內(nèi)置TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，用戶只要對它的UART端口發(fā)送簡單指令和IP地址，就可以和異地的服務(wù)器進(jìn)行TCP/IP連接，并進(jìn)行GPRS數(shù)據(jù)傳遞，有的還支持域名連接。從而極大縮短了產(chǎn)品開發(fā)周期。

8) 各種內(nèi)藏專用功能的單片機大量涌現(xiàn)。如Cypress的CY系列，屬于內(nèi)藏USB功能的單片機。還有如iTrax的iSuite系列、uNav的GM10系列，屬于內(nèi)藏GPS功能的單片機。這些單片機的內(nèi)核、存儲器、IO口等資源都對用戶開放，以便用戶二次開發(fā)，而且調(diào)用內(nèi)藏功能也很方便，這不僅縮短了開發(fā)周期，也使產(chǎn)品的體積和可靠性進(jìn)一步提高。

十多年間，計算機和互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)極大改變了人類的生活和工作習(xí)慣。與此同時，中國電子工程師的整體素質(zhì)也發(fā)生了很大進(jìn)步，特別是對PC機的使用、互聯(lián)網(wǎng)的操作以及軟件開發(fā)水平。隨著VB、VC、.NET等軟件的普及，上位機控制、界面制作都有了飛躍式的提高。

在這么多年的設(shè)計生涯中，我認(rèn)為開發(fā)主要在于創(chuàng)新。舉個例子，醫(yī)療儀器公司生產(chǎn)的血流變儀，是測量人體血液黏度的儀器。在一個放入血液的容器中有個圓盤，由直流電機帶動旋轉(zhuǎn)。電壓高轉(zhuǎn)速快，血液黏度高阻力大轉(zhuǎn)速慢，由此推出黏度和電壓的關(guān)系，血液黏度在不同的轉(zhuǎn)速呈現(xiàn)的阻力不同，醫(yī)學(xué)上叫切變率。原來測量過程是給出不同的電壓梯度，在不同的速度下逐次測量。測量全程需幾分鐘。醫(yī)院提出時間太長。如果工藝不改，提高速度是很難的，因為每個梯度都要在速度穩(wěn)定下來測量，才能保證精度，由于電機的慣性作用，測量的周期已經(jīng)達(dá)到極限。經(jīng)過實驗，我們提出一個叫做儲能釋放的工藝模式，首先將電機加速到一個速度上限，然后斷電，電機靠慣性旋轉(zhuǎn)歷經(jīng)各個速度梯度，最后停止。這樣做既滿足了切變率的各段要求，時間也作到了最短，測量一次僅需40-50秒。該工藝模式成功的關(guān)鍵是找出描繪全程的數(shù)學(xué)模型，相信有電工基礎(chǔ)的朋友，不難猜出這個模型。

當(dāng)然項目過程中困難也很常見，2007年，我們在做一個用單片機通過USB接口讀取攝像頭圖像的項目，該攝像頭專為PC機生產(chǎn)，廠商可以提供PC機讀取圖像的驅(qū)動程序，可以對攝像頭的100多個寄存器進(jìn)行初始化并進(jìn)行一系列參數(shù)設(shè)置。但該驅(qū)動程序無法用在單片機上，如果想自己動手編制單片機的驅(qū)動，就必須了解這100多個寄存器的功能和說明，但廠家拒絕免費提供這些資料，聲稱要付費5萬美金。最后，我們終于通過自己的努力解決了這個難題。整個過程比較復(fù)雜，這里不再贅述，感興趣的朋友可以與我私下進(jìn)行交流。

有些人曾問過我工程師應(yīng)通過什么途徑和手段來進(jìn)一步提高設(shè)計能力水平，我認(rèn)為，應(yīng)該“在戰(zhàn)爭中學(xué)習(xí)戰(zhàn)爭”。我的編程水平的提高，主要來源于廠家提供的DEMO源程序。此外，作為一名電子工程師者，除了專業(yè)方面的技能外，要想取得成就，敬業(yè)精神也非常重要。