嵌入式工程师的软硬件道路三步曲.docx

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嵌入式工程师的软硬件道路三步曲

嵌入式工程师的软硬件道路三步曲!

硬件道路:

　　第一步:

pcb设计,一般为开发板的电路裁减和扩充,由开发板原理图为基础,画出PCB和封装库,设计自己的电路。

　　第二步:

SOPC技术,一般为FPGA,CPLD开发,利用VHDL等硬件描述语言做专用芯片开发,写出自己的逻辑电路,基于ALTER或XILINUX的FPGA做开发。

　　第三步:

SOC设计,分前端,后端实现,这是硬件设计的核心技术:

芯片设计.能做到这步,已经不属于平凡的技术人员。

　　软件道路:

　　第一步:

bootloader的编写，修改,通过这步

　　另一类是学软件、计算机专业出身的人，主要从事嵌入式操作系统和应用软件的开发。

如果我们学软件的人对硬件原理和接口有较好的掌握，我们完全也可写BSP和硬件驱动程序。

嵌入式硬件设计完后，各种功能就全靠软件来实现了，嵌入式设备的增值很大程度上取决于嵌入式软件，这占了嵌入式系统的最主要工作（目前有很多公司将硬件设计包给了专门的硬件公司，稍复杂的硬件都交给台湾或国外公司设计，国内的硬件设计力量很弱，很多嵌入式公司自己只负责开发软件，因为公司都知道，嵌入式产品的差异很大程度在软件上，在软件方面是最有“花头“可做的），所以我们搞软件的人完全不用担心我们在嵌入式市场上的用武之地，越是智能设备越是复杂系统，软件越起关键作用，而且这是目前的趋势。

　　从事嵌入式软件开发的好处是：

（1）目前国内外这方面的人都很稀缺。

一方面，是因为这一领域入门门槛较高，不仅要懂较底层软件（例如操作系统级、驱动程序级软件），对软件专业水平要求较高（嵌入式系统对软件设计的时间和空间效率要求较高），而且必须懂得硬件的工作原理，所以非专业IT人员很难切入这一领域；另一方面，是因为这一领域较新，目前发展太快，很多软硬件技术出现时间不长或正在出现（如ARM处理器、嵌入式操作系统、MPEG技术、无线通信协议等），掌握这些新技术的人当然很找。

嵌入式人才稀缺，身价自然就高，越有经验价格就越高。

其实嵌入式人才稀少,根本原因可能是大多数人无条件接触,这需要相应的嵌入式开发板和软件,另外需要有经验的人进行指导开发流程。

（2）与企业计算等应用软件不同，嵌入式领域人才的工作强度通常低一些（但收入不低）。

搞企业应用软件的IT企业，这个用户的系统搞完了，又得去搞下一个用户的，而且每个用户的需求和完成时间都得按客户要求改变，往往疲于奔命，重复劳动。

相比而言，搞嵌入式系统的公司，都有自己的产品计划，按自己的节奏行事。

所开发的产品通常是通用的，不会因客户的不同而修改。

一个产品型号开发完了，往往有较长一段空闲时间（或只是对软件进行一些小修补），有时间进行充电和休整。

另外，从事嵌入式软件的每个人工作范围相对狭窄，所涉及的专业技术范围就是那些（ARM、RTOS、MPEG、802.11等），时间长了这些东西会越搞越有经验，卖卖老本，几句指导也够让那些初入道者琢磨半年的。

若搞应用软件，可能下一个客户要换成一个完全不同的软件开发平台，那就苦了。

　　（3）哪天若想创业，搞自已的产品，那么嵌入式是一个不错的主意，这可不像应用软件那样容易被盗版。

土木学院有一个叫启明星的公司开发出一个好象叫“工程e”的掌上PDA（南校区门口有广告），施工技术人员用该PDA可当场进行土木概预算和其它土木计算，据说销路特好。

我认识的某大学老师，他开发的饭馆用的点菜PDA（WinCE平台，可无线连网和上网），据他说销路不错，饭馆点点PDA让客户点菜，多显派头档次。

我记得00级2+2班当年有一组同学在学Windows程序设计课程时用VC++设计了一个功能很强的点菜系统做为课程项目，当时真想建议他们将这个软件做成PDA，估计会有些销路（上海火车站南广场的Macdonald便使用很漂亮的PDA给用户点食品，像摸像样的）。

这些PDA的硬件设计一般都是请其它公司给订做（这叫“贴牌”：

OEM），都是通用的硬件，我们只管设计软件就变成自己的产品了。

　　从事嵌入式软件开发的缺点是：

（1）入门起点较高，所用到的技术往往都有一定难度，若软硬件基础不好，特别是操作系统级软件功底不深，则可能不适于此行。

（2）这方面的企业数量要远少于企业计算类企业。

特别是从事嵌入式的小企业数量较多（小企业要搞自己的产品创业），知名大公司较少（搞嵌入式的大公司主要有Intel、Motorola、TI、Philip、Samsung、Sony、Futjtum、Bell-Alcatel、意法半导体、Microtek、研华、华为、中兴通信、上广电等制造类企业）。

这些企业的习惯思维方式是到电子、通信等偏硬专业找人。

　　（3）有少数公司经常要硕士以上的人搞嵌入式，主要是基于嵌入式的难度。

但大多数公司也并无此要求，只要有经验即可。

　　同学若学习嵌入式，显然应偏重于嵌入式软件，特别是嵌入式操作系统方面。

对于搞嵌入式软件的人，最重要的技术显然是（实际上很多公司的招聘广告上就是这样写的）：

（1）掌握主流嵌入式微处理器的结构与原理

（2）必须掌握一个嵌入式操作系统

（3）必须熟悉嵌入式软件开发流程并至少做过一个嵌入式软件项目。

　　嵌入式软件方面最重要的课程包括：

（1）嵌入式微处理器结构与应用：

这是一门嵌入式硬件基础课程，我院用这门课取代了传统的“微机原理与接口”课程（目前国内已有少部分高校IT专业这样做了，因为讲x86微机原理与接口很难找到实际用处，只为教学而已）。

我们说过，嵌入式是软硬件结合的技术，搞嵌入式软件的人应对ARM处理器工作原理和接口技术有充分了解，包括ARM的汇编指令系统。

若不了解处理器原理，怎么能控制硬件工作，怎么能写出节省内存又运行高速的最优代码（嵌入式软件设计特别讲究时空效率），怎么能写出驱动程序（驱动程序都是与硬件打交道的）？

很多公司招聘嵌入式软件人员时都要求熟悉ARM处理器，将来若同学到公司中从事嵌入式软件开发，公司都会给你一本该设备的硬件规格说明书（xxxSpecification），您必须能看懂其中的内存分布和端口使用等最基本的说明（就像x86汇编一样），否则怎么设计软件。

有些同学觉得嵌入式处理器课程较枯燥，这主要是硬件课程都较抽象的原因，等我们的嵌入式实验室10月份建好后，您做了一些实验后就会觉得看得见摸得着。

还有同学对ARM汇编不感兴趣，以为嵌入式开发用C语言就足够了。

其实不应仅是将汇编语言当成一个程序设计语言，学汇编主要是为了掌握处理器工作原理的。

一个不熟悉汇编语言的人，怎么能在该处理器写出最优的C语言代码。

在嵌入式开发的一些关键部分，有时还必须写汇编，如Bootloader等（可能还包括BSP）。

特别是在对速度有极高要求的场合（如DSP处理器的高速图像采集和图像解压缩），目前主要还要靠汇编写程序（我看到过很多公司是这样做的）。

当您在一个嵌入式公司工作时，在查看描述原理的手册时，可能很多都是用汇编描述的（我就遇到过），这是因为很多硬件设计人员只会写或者喜欢用汇编描述，此时您就必须看懂汇编程序，否则软硬件人员可能就无法交流。

很多嵌入式职位招聘时都要求熟悉汇编。

（2）嵌入式操作系统类课程

　　除了WinCE的实时性稍差外，大多数嵌入式操作系统的实时性都很强,所以也可称为实时操作系统RealTimeOperatingSystem.从事嵌入式的人至少须掌握一个嵌入式操作系统（当然掌握两个更好）,这在嵌入式的所有技术中是最为关键的了。

目前最重要的RTOS主要包括：

　　第一类、传统的经典RTOS：

最主要的便是Vxworks操作系统，以及其Tornado开发平台。

Vxworks因出现稍早，实时性很强（据说可在1ms内响应外部事件请求），并且内核可极微（据说最小可8K），可靠性较高等，所以在北美，Vxworks占据了嵌入式系统的多半疆山。

特别是在通信设备等实时性要求较高的系统中，几乎非Vxworks莫属。

Vxworks的很多概念和技术都和Linux很类似，主要是C语言开发。

像Bell-alcatel、Lucent、华为等通信企业在开发产品时，Vxworks用得很多。

但Vxworks因价格很高，所以一些小公司或小产品中往往用不起。

目前很多公司都在往嵌入式Linux转（华为、中兴以及UT目前正在这样转）。

但无论如何，Vxworks在一段长时间内仍是不可动摇的。

与Vxworks类似的稍有名的实时操作系统还有pSOS、QNX、Nucleus等RTOS。

　　第二类、嵌入式Linux操作系统：

Linux的前途除作为服务器操作系统外，最成功的便是在嵌入式领域的应用，原因当然是免费、开源、支持软件多、呼拥者众，这样嵌入式产品成本会低。

Linux本身不是一个为嵌入式设计的操作系统，不是微内核的，并且实时性不强。

目前应用在嵌入式领域的Linux系统主要有两类：

一类是专为嵌入式设计的已被裁减过的Linux系统，最常用的是uClinux（不带MMU功能），目前占较大应用份额，可在ARM7上跑；另一类是跑在ARM9上的，一般是将Linux2.4.18内核移植在其上，可使用更多的Linux功能（当然uClinux更可跑在ARM9上）。

很多人预测，嵌入式Linux预计将占嵌入式操作系统的50%以上份额，非常重要。

缺点是熟悉Linux的人太少，开发难度稍大。

另外，目前我们能发现很多教材和很多大学都以ucOS/II为教学用实时操作系统，这主要是由于ucOS/II较简单，且开源，非常适合入门者学习实时操作系统原理，但由于ucOS/II功能有限，实用用得较少，所以我院不将其作为教学重点，要学习就应学直接实用的，比如uClinux就很实用。

况且熟悉了Linux开发，不仅在嵌入式领域有用，对开发Linux应用软件，对加深操作系统的认识也有帮助，可谓一举多得。

据我所知，目前Intel、Philip都在大搞ARM+LINUX的嵌入式开发，Fujitum则是在自己的处理器上大搞Linux开发。

目前在嵌入式Linux领域，以下几个方面的人特别难找，一是能将Linux移植到某个新型号的开发版上；二是能写Linux驱动程序的人；三是熟悉Linux内核裁减和优化的人。

　　第三类、WindowsCE嵌入式操作系统：

Microsoft也看准了嵌入式的巨大市场，MS永远是最厉害的，WinCE出来只有几年时间，但目前已占据了很大市场份额，特别是在PDA、手机、显示仪表等界面要求较高或者要求快速开发的场合，WinCE目前已很流行（据说有一家卖工控机的公司板子卖得太好，以至来不及为客户裁减WinCE）。

WinCE目前主要为4.2版（.NET），开发平台主要为WinCEPlatformBuilder，有时也用EVC环境开发一些较上层的应用，对于急于完成，不想拿嵌入式Linux冒险的开发场合，WinCE是最合适了（找嵌入式Linux的人可没那么好找的），毕竟公司不能像学生学习那样试试看，保证开发成功更重要。

根据不同的侧重点，WinCE还有两个特殊版本，一个是MSPocketPC操作系统专用于PDA上（掌上电脑），另一个是MSSmartPhone操作系统用于智能手机上（带PDA功能的手机），两者也都属于WinCE平台。

在PDA和手机市场上，除WinCE外，著名的PDA嵌入式操作系统还有PalmOS（因出现很早，很有名）、Symbian等，但在WinCE的强劲冲击下，Palm和Symbian来日还能有多长？

　　总结关于嵌入式操作系统类课程，若您觉得自己功底较深且能钻研下去，则可去学嵌入式Linux；若您觉得自己VC++功底较好且想短平快地学嵌入式开发，WinCE是最好的选择。

　　（3）嵌入式开发的其它相关软件课程

　　搞嵌入式若能熟悉嵌入式应用的一些主要领域，这样的人更受企业欢