嵌入式工程師經(jīng)驗常識分享

本文將從技術(shù)和就業(yè)經(jīng)驗等角度為即將進入嵌入式開發(fā)的工程師們，詳細講述了嵌入式的概念，嵌入式開發(fā)之間的異同以及應該如何做出選擇。以下都是前輩的一些經(jīng)驗之談，希望對大家有所幫助。

第一.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，主要從三個方面上來理解。

1.從硬件上，將基于CPU的處圍器件，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)。目前的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，但其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)絡處理器CPU內(nèi)部集成PCI控制器(可配成支持4個PCI從設備或配成自身為CPI從設備);還集成3個NPE網(wǎng)絡處理器 引擎，其中兩個對應于兩個MAC地址， 可用于網(wǎng)關(guān)交換用，而另外一個NPE網(wǎng)絡處理器引擎支持DSL，只要外面再加個PHY芯片即可以實現(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系列應該是目標基于ARM體系統(tǒng)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、從軟件上前，就是在定制操作系統(tǒng)內(nèi)核里將應用一并選入，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上將的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的邏輯設計的，同時還要對操作系統(tǒng)內(nèi)核及其調(diào)度性相當?shù)氖煜さ?。?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，而導至其它任務不能動行。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，這樣所寫的驅(qū)動在應用調(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) 四層中可是最高的。

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)估計也得花遇幾百人/年才能搞定。因此這部分工作相對來講沒有太大意義。

4.應用層：相對來講較為容易。如果會在windows下如何進行編程接口函數(shù)調(diào)用，到操作系統(tǒng)下只是編譯和開發(fā)環(huán)境有相應的變化而已。如果涉及Jave 方面的編程也是如此的。嵌入式系統(tǒng)中涉及算法的由專業(yè)算法的人來處理的，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)下面嵌入式數(shù)據(jù)庫、基于嵌入式 系統(tǒng)的網(wǎng)絡編程和基于某此應用層面的協(xié)議應用開發(fā)(比如基于SIP、H.323、Astrisk)方面又較為復雜，并且有難度了。

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計，另一方面就是學習匯編和C語言的板級編程。如果從軟件上講，就是要學習基于ARM處理器的操作系 統(tǒng)層面的驅(qū)動和移植了。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)境應用與相應開發(fā)工具鏈，比如WinCe操 作系統(tǒng)下的EVC應用開發(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)議的應用層開發(fā)，或是基于 嵌入式網(wǎng)絡數(shù)據(jù)庫的開發(fā)等等。