嵌入式系統(tǒng)一般指非 PC 系統(tǒng)，有計(jì)算機(jī)功能但又不稱之為計(jì)算機(jī)的設(shè)備或器材。它是以應(yīng)用為中心，軟硬件可裁減的，適應(yīng)應(yīng)用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗等綜合性嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。簡單地說，嵌入式系統(tǒng)集系統(tǒng)的應(yīng)用軟件與硬件于一體，類似于 PC 中 BIOS 的工作方式，具有軟件代碼小、高度自動(dòng)化、響應(yīng)速度快等特點(diǎn)，特別適合于要求實(shí)時(shí)和多任務(wù)的體系。嵌入式系統(tǒng)主要由嵌入式處理器、相關(guān)支撐硬件、嵌入式操作系統(tǒng)及應(yīng)用軟件系統(tǒng)等組成，它是可獨(dú)立工作的"器件".

　　嵌入式系統(tǒng)幾乎包括了生活中的所有電器設(shè)備，如掌上 PDA 、移動(dòng)計(jì)算設(shè)備、電視機(jī)頂盒、手機(jī)上網(wǎng)、數(shù)字電視、多媒體、汽車、微波爐、數(shù)字相機(jī)、家庭自動(dòng)化系統(tǒng)、電梯、空調(diào)、安全系統(tǒng)、自動(dòng)售貨機(jī)、蜂窩式電話、消費(fèi)電子設(shè)備、工業(yè)自動(dòng)化儀表與醫(yī)療儀器等。

　　嵌入式系統(tǒng)的硬件部分，包括處理器 / 微處理器、存儲(chǔ)器及外設(shè)器件和 I/O 端口、圖形控制器等。嵌入式系統(tǒng)有別于一般的計(jì)算機(jī)處理系統(tǒng)，它不具備像硬盤那樣大容量的存儲(chǔ)介質(zhì)，而大多使用 EPROM 、 EEPROM 或閃存 （Flash Memory） 作為存儲(chǔ)介質(zhì)。軟件部分包括操作系統(tǒng)軟件 （ 要求實(shí)時(shí)和多任務(wù)操作 ） 和應(yīng)用程序編程。應(yīng)用程序控制著系統(tǒng)的運(yùn)作和行為；而操作系統(tǒng)控制著應(yīng)用程序編程與硬件的交互作用。

　　根據(jù)現(xiàn)狀，嵌入式計(jì)算機(jī)可分成下面幾類。

　　（1） 嵌入式微處理器 （Embedded Microprocessor Unit, EMPU）

　　嵌入式微處理器采用"增強(qiáng)型"通用微處理器。由于嵌入式系統(tǒng)通常應(yīng)用于環(huán)境比較惡劣的環(huán)境中，因而嵌入式微處理器在工作溫度、電磁兼容性以及可靠性方面的要求較通用的標(biāo)準(zhǔn)微處理器高。但是，嵌入式微處理器在功能方面與標(biāo)準(zhǔn)的微處理器基本上是一樣的。根據(jù)實(shí)際嵌入式應(yīng)用要求，將嵌入式微處理器裝配在專門設(shè)計(jì)的主板上，只保留和嵌入式應(yīng)用有關(guān)的主板功能，這樣可以大幅度減小系統(tǒng)的體積和功耗。和工業(yè)控制計(jì)算機(jī)相比，嵌入式微處理器組成的系統(tǒng)具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優(yōu)點(diǎn)，但在其電路板上必須包括 ROM 、 RAM 、總線接口、各種外設(shè)等器件，從而降低了系統(tǒng)的可靠性，技術(shù)保密性也較差。由嵌入式微處理器及其存儲(chǔ)器、總線、外設(shè)等安裝在一塊電路主板上構(gòu)成一個(gè)通常所說的單板機(jī)系統(tǒng)。嵌入式處理器目前主要有 Am186/88 、 386EX 、 SC-400 、 Power PC 、 68000 、 MIPS 、 ARM 系列等。

　?。?） 嵌入式微控制器 （Microcontroller Unit, MCU）

　　嵌入式微控制器又稱單片機(jī)，它將整個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)集成到一塊芯片中。嵌入式微控制器一般以某種微處理器內(nèi)核為，根據(jù)某些典型的應(yīng)用，在芯片內(nèi)部集成了 ROM/EPROM 、 RAM 、總線、總線邏輯、定時(shí) / 計(jì)數(shù)器、看門狗、 I/O 、串行口、脈寬調(diào)制輸出、 A/D 、 D/A 、 Flash RAM 、 EEPROM 等各種必要功能部件和外設(shè)。為適應(yīng)不同的應(yīng)用需求，對功能的設(shè)置和外設(shè)的配置進(jìn)行必要的修改和裁減定制，使得一個(gè)系列的單片機(jī)具有多種衍生產(chǎn)品，每種衍生產(chǎn)品的處理器內(nèi)核都相同，不同的是存儲(chǔ)器和外設(shè)的配置及功能的設(shè)置。這樣可以使單片機(jī)限度地和應(yīng)用需求相匹配，從而減少整個(gè)系統(tǒng)的功耗和成本。和嵌入式微處理器相比，微控制器的單片化使應(yīng)用系統(tǒng)的體積大大減小，從而使功耗和成本大幅度下降、可靠性提高。由于嵌入式微控制器目前在產(chǎn)品的品種和數(shù)量上是所有種類嵌入式處理器中多的，而且上述諸多優(yōu)點(diǎn)決定了微控制器是嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用的主流。微控制器的片上外設(shè)資源一般比較豐富，適合于控制，因此稱為微控制器。通常，嵌入式微處理器可分為通用和半通用兩類，比較有代表性的通用系列包括 8051 、 P51XA 、 MCS-251 、 MCS-96/196/296 、 C166/167 、 68300 等。而比較有代表性的半通用系列，如支持 USB 接口的 MCU 8XC930/931 、 C540 、 C541 ;支持 I2C 、 CAN 總線、 LCD 等的眾多專用 MCU 和兼容系列。目前 MCU 約占嵌入式系統(tǒng)市場份額的 70% .

　?。?） 嵌入式 DSP 處理器 （Embedded Digital Signal Processor, EDSP

　　在數(shù)字信號處理應(yīng)用中，各種數(shù)字信號處理算法相當(dāng)復(fù)雜，這些算法的復(fù)雜度可能是 O（nm） 的，甚至是 NP 的，一般結(jié)構(gòu)的處理器無法實(shí)時(shí)的完成這些運(yùn)算。由于 DSP 處理器對系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和指令進(jìn)行了特殊設(shè)計(jì)，使其適合于實(shí)時(shí)地進(jìn)行數(shù)字信號處理。在數(shù)字濾波、 FFT 、譜分析等方面， DSP 算法正大量進(jìn)入嵌入式領(lǐng)域， DSP 應(yīng)用正從在通用單片機(jī)中以普通指令實(shí)現(xiàn) DSP 功能，過渡到采用嵌入式 DSP 處理器。嵌入式 DSP 處理器有兩類： （1）DSP 處理器經(jīng)過單片化、 EMC 改造、增加片上外設(shè)成為嵌入式 DSP 處理器， TI 的 TMS320C2000/C5000 等屬于此范疇； （2） 在通用單片機(jī)或 SOC 中增加 DSP 協(xié)處理器，例如 Intel 的 MCS-296 和 Infineon（Siemens） 的 TriCore .另外，在有關(guān)智能方面的應(yīng)用中，也需要嵌入式 DPS 處理器，例如各種帶有智能邏輯的消費(fèi)類產(chǎn)品，生物信息識別終端，帶有加解密算法的鍵盤， ADSL 接入、實(shí)時(shí)語音壓解系統(tǒng)，虛擬現(xiàn)實(shí)顯示等。這類智能化算法一般都是運(yùn)算量較大，特別是向量運(yùn)算、指針線性尋址等較多，而這些正是 DSP 處理器的優(yōu)勢所在。嵌入式 DSP 處理器比較有代表性的產(chǎn)品是 TI 的 TMS320 系列和 Motorola 的 DSP56000 系列。 TMS320 系列處理器包括用于控制的 C2000 系列、移動(dòng)通信的 C5000 系列，以及性能更高的 C6000 和 C8000 系列。 DSP56000 目前已經(jīng)發(fā)展成為 DSP56000 、 DSP56100 、 DSP56200 和 DSP56300 等幾個(gè)不同系列的處理器。另外， Philips 公司近也推出了基于可重置嵌入式 DSP 結(jié)構(gòu)，采用低成本、低功耗技術(shù)制造的 R. E. A. L DSP 處理器，其特點(diǎn)是具備雙 Harvard 結(jié)構(gòu)和雙乘 / 累加單元，應(yīng)用目標(biāo)是大批量消費(fèi)類產(chǎn)品。

　?。?） 嵌入式片上系統(tǒng) （System On Chip, SOC）

　　隨著 EDI 的推廣和 VLSI 設(shè)計(jì)的普及化，以及半導(dǎo)體工藝的迅速發(fā)展，可以在一塊硅片上實(shí)現(xiàn)一個(gè)更為復(fù)雜的系統(tǒng)，這就產(chǎn)生了 SOC 技術(shù)。各種通用處理器內(nèi)核將作為 SOC 設(shè)計(jì)公司的標(biāo)準(zhǔn)庫，和其他許多嵌入式系統(tǒng)外設(shè)一樣，成為 VLSI 設(shè)計(jì)中一種標(biāo)準(zhǔn)的器件，用標(biāo)準(zhǔn)的 VHDL 、 Verlog 等硬件語言描述，存儲(chǔ)在器件庫中。用戶只需定義出其整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)，仿真通過后就可以將設(shè)計(jì)圖交給半導(dǎo)體工廠制作樣品。這樣除某些無法集成的器件以外，整個(gè)嵌入式系統(tǒng)大部分均可集成到一塊或幾塊芯片中去，應(yīng)用系統(tǒng)電路板將變得很簡單，對于減小整個(gè)應(yīng)用系統(tǒng)體積和功耗、提高可靠性非常有利。 SOC 可分為通用和專用兩類，通用 SOC 如 Infineon（Siemens） 的 TriCore 、 Motorola 的 M-Core ,以及某些 ARM 系列器件，如 Echelon 和 Motorola 聯(lián)合研制的 Neuron 芯片等；專用 SOC 一般專用于某個(gè)或某類系統(tǒng)中，如 Philips 的 Smart XA ,它將 XA 單片機(jī)內(nèi)核和支持超過 2048 位復(fù)雜 RSA 算法的 CCU 單元制作在一塊硅片上，形成一個(gè)可加載 Java 或 C 語言的專用 SOC ,可用于互聯(lián)網(wǎng)安全方面。

　　本文將從技術(shù)和就業(yè)經(jīng)驗(yàn)等角度為即將進(jìn)入嵌入式開發(fā)的程序員們，詳細(xì)講述了嵌入的概念，嵌入式開發(fā)之間的異同以及應(yīng)該如何做出選擇，希望對大家有所幫助。

　　一、嵌入式系統(tǒng)的概念

　　主要從三個(gè)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(jì)算機(jī)，CPU只是有運(yùn)算器和累加器的功能，一切芯片要造外部橋路來擴(kuò)展實(shí)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(shí)現(xiàn)，而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(jī)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(dāng)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(gè)PCI從設(shè)備或配成自身為CPI從設(shè)備）；還集成3個(gè)NPE網(wǎng)絡(luò)處理器引擎，其中兩個(gè)對應(yīng)于兩個(gè)MAC地址， 可用于網(wǎng)關(guān)交換用，而另外一個(gè)NPE網(wǎng)絡(luò)處理器引擎支持DSL,只要外面再加個(gè)PHY芯片即可以實(shí)現(xiàn)DSL上網(wǎng)功能。IXP系列主頻可以達(dá)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(biāo)基于ARM體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下由 intel進(jìn)行整合后成Xscale內(nèi)核的的處理器了。

　　2、從軟件上前，就是在定制操作系統(tǒng)內(nèi)核里將應(yīng)用一并選入，編譯后將內(nèi)核到ROM中。而在定制操作系統(tǒng)內(nèi)核時(shí)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(shí)，會(huì)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(dòng)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(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(shí)現(xiàn)了一個(gè)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(gè)領(lǐng)域范圍內(nèi)，誰都不敢說自己的定義是十分確切的，包括那些學(xué)者們，歷為畢竟嵌入式系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)范疇下的一門綜合性學(xué)科

　　二、嵌入式系統(tǒng)的分層與的分類

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

　　1、硬件層，是整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的根本，如果現(xiàn)在單片機(jī)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(dòng)層的基礎(chǔ)，一個(gè)的驅(qū)動(dòng)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(jì)的，同時(shí)還要對操作系統(tǒng)內(nèi)核及其調(diào)度性相當(dāng)?shù)氖煜さ?。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(dòng)化、機(jī)電一體、信息工程類的人來搞，需要掌握的基礎(chǔ)知識有，單片機(jī)原理及接口技術(shù)、微機(jī)原理及接口技術(shù)、C語言。

　　2、 驅(qū)動(dòng)層，這部分比較難，驅(qū)動(dòng)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(dòng)程序在系統(tǒng)調(diào)用時(shí)，不會(huì)獨(dú)占操作系統(tǒng)時(shí)間片，而導(dǎo) 至其它任務(wù)不能動(dòng)行，不懂操作系統(tǒng)內(nèi)核架構(gòu)和實(shí)時(shí)調(diào)度性，沒有良好的驅(qū)動(dòng)編寫風(fēng)格，按大多數(shù)書上所說添加的驅(qū)動(dòng)的方式，很多人都能做到，但可能連個(gè)初級的 驅(qū)動(dòng)工程師的水平都達(dá)不到，這樣所寫的驅(qū)動(dòng)在應(yīng)用調(diào)用時(shí)就如同windows下我們打開一個(gè)程序運(yùn)行后，再打開一個(gè)程序時(shí)，要不就是中斷以前的程序，要不 就是等上一會(huì)才能運(yùn)行后來打開的程序。想做個(gè)好的驅(qū)動(dòng)人員沒有三、四年功底，操作系統(tǒng)內(nèi)核不研究上幾編，不是太容易成功的，但其工資在嵌入式系統(tǒng)四層中可 是的。

　　驅(qū)動(dòng)層比較適合于電子、通信、自動(dòng)化、機(jī)電一體、信息工程類尤其是計(jì)算機(jī)偏體系結(jié)構(gòu)類的人來搞，除硬件層所具備的基礎(chǔ)學(xué)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了解。

　　3、操作系統(tǒng)層，對于操作系統(tǒng)層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(dòng)工程師來完成。操作系統(tǒng)是負(fù)責(zé)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(shí)時(shí)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(shí)間才搞定的，總時(shí)工時(shí)是600人年，中科院軟件所自己的女媧Hopen操作系統(tǒng)估計(jì)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(yīng)用層，相對來講較為容易的，如果會(huì)在windows下如何進(jìn)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Jave方面的編程也是如此的。嵌入式系統(tǒng)中涉及算法的由算法的人來處理的，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(luò)編程和基于某此應(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， 并且有難度了。

　　5、嵌入式操作系統(tǒng)的發(fā)展

　　嵌入式操作系統(tǒng)伴隨著嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展經(jīng)歷了 4 個(gè)比較明顯的階段。

　　階段是無操作系統(tǒng)的嵌入算法階段，是以單芯片為的可編程控制器形式的系統(tǒng)，同時(shí)具有與監(jiān)測、伺服、指示設(shè)備相配合的功能。這種系統(tǒng)大部分應(yīng)用于一些性極強(qiáng)的工業(yè)控制系統(tǒng)中，一般沒有操作系統(tǒng)的支持，通過匯編語言編程對系統(tǒng)進(jìn)行直接控制，運(yùn)行結(jié)束后清除內(nèi)存。這一階段系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和功能都相對單一，處理效率較低，存儲(chǔ)容量較小，幾乎沒有用戶接口。由于這種嵌入式系統(tǒng)使用簡便、價(jià)格很低，以前在國內(nèi)工業(yè)領(lǐng)域應(yīng)用較為普遍，但是已經(jīng)遠(yuǎn)遠(yuǎn)不能適應(yīng)高效的、需要大容量存儲(chǔ)介質(zhì)的現(xiàn)代化工業(yè)控制和新興的信息家電等領(lǐng)域的需求。

　　第二階段是以嵌入式 CPU 為基礎(chǔ)、以簡單操作系統(tǒng)為的嵌入式系統(tǒng)。這一階段系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是： CPU 種類繁多，通用性比較差；系統(tǒng)開銷小， 效率高；一般配備系統(tǒng)仿真器，操作系統(tǒng)具有一定的兼容性和擴(kuò)展性；應(yīng)用軟件較，用戶界面不夠友好；系統(tǒng)主要用來控制系統(tǒng)負(fù)載以及監(jiān)控應(yīng)用程序運(yùn)行。

　　第三階段是通用的嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)階段，是以嵌入式操作系統(tǒng)為的嵌入式系統(tǒng)。這一階段系統(tǒng)的主要特點(diǎn)是：嵌入式操作系統(tǒng)能運(yùn)行于各種不同類型的微處理器上，兼容性好；操作系統(tǒng)內(nèi)核精小、效率高，并且具有高度的模塊化和擴(kuò)展性；具備文件和目錄管理、設(shè)備支持、多任務(wù)、網(wǎng)絡(luò)支持、圖形窗口以及用戶界面等功能；具有大量的應(yīng)用程序接口 （API） ,開發(fā)應(yīng)用程序簡單；嵌入式應(yīng)用軟件豐富。

　　第四階段是以基于 Internet 為標(biāo)志的嵌入式系統(tǒng)，這是一個(gè)正在迅速發(fā)展的階段。目前大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)還孤立于 Internet 之外，但隨著 Internet 的發(fā)展以及 Internet 技術(shù)與信息家電、工業(yè)控制技術(shù)等結(jié)合日益密切，嵌入式設(shè)備與 Internet 的結(jié)合將代表著嵌入式技術(shù)的真正未來。

　　三、目標(biāo)與定位

　　先有目標(biāo)，再去定位。

　　學(xué) ARM,從硬件上講，一方面就是學(xué)習(xí)接口電路設(shè)計(jì)，另一方面就是學(xué)習(xí)匯編和C語言的板級編程。如果從軟件上講，就是要學(xué)習(xí)基于ARM處理器的操作系統(tǒng)層面 的驅(qū)動(dòng)、移植了。這些對于初學(xué)都來說必須明確，要么從硬件著手開始學(xué)，要么從操作系統(tǒng)的熟悉到應(yīng)用開始學(xué)，但不管學(xué)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(huì)的。因此針對于嵌入式系統(tǒng)的硬件層和驅(qū)動(dòng)程的人，ARM的接 口電路設(shè)計(jì)、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。

　　因此對于初學(xué)者必然要把握住方向，自己的目標(biāo)是什么，自己要在那一層面上走。然后再著手學(xué)習(xí)較好，與ARM相關(guān)的嵌入式系統(tǒng)的較為實(shí)際的兩個(gè)層面硬件層和驅(qū)動(dòng)層，不管學(xué)好了那一層都會(huì)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(yuǎn)，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(xué)者來講，要量力而行，不要認(rèn)為驅(qū)動(dòng)層工資高就把它當(dāng)成方向了，要結(jié)合自身特點(diǎn)，嵌入式系統(tǒng)四個(gè)層面上那個(gè)層面上來講都是有高人存在，當(dāng)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(gè)人所得稅要被扣上近3千大元，當(dāng)然我一方面充當(dāng)工程師的角色，一方面充當(dāng)主管及人物的角色，兩個(gè)職位我一個(gè)人 干，但上班時(shí)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、開發(fā)系統(tǒng)選擇

　　很多ARM初學(xué)者都希望有一套自己能用的系統(tǒng)，但他們住住會(huì)產(chǎn)生一種錯(cuò)誤認(rèn)識就是認(rèn)為處理器版本越高、性能越高越好，就象很多人認(rèn)為ARM9與ARM7好， 我想對于初學(xué)者在此方面以此入門還應(yīng)該理智，開發(fā)系統(tǒng)的選擇終要看自己往嵌入式系統(tǒng)的那個(gè)方向上走，是做驅(qū)動(dòng)開發(fā)還是應(yīng)用，還是做嵌入式系統(tǒng)硬件層設(shè)計(jì) 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(dòng)還是應(yīng)用，那當(dāng)然處理器性能越高越好了，但這個(gè)東西自學(xué)，有十分大的困難，不是幾個(gè)月或半年 或是一年二年能搞定的事。

　　嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)在目前的嵌入式應(yīng)用中用得越來越廣泛，尤其在功能復(fù)雜、系統(tǒng)龐大的應(yīng)用中顯得愈來愈重要。

　　首先，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)提高了系統(tǒng)的可靠性。在控制系統(tǒng)中，出于安全方面的考慮，要求系統(tǒng)起碼不能崩潰，而且還要有自愈能力。不僅要求在硬件設(shè)計(jì)方面提高系統(tǒng)的可靠性和抗干擾性，而且也應(yīng)在軟件設(shè)計(jì)方面提高系統(tǒng)的抗干擾性，盡可能地減少安全漏洞和不可靠的隱患。長期以來的前后臺系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)在遇到強(qiáng)干擾時(shí)，使得運(yùn)行的程序產(chǎn)生異常、出錯(cuò)、跑飛，甚至死循環(huán)，造成了系統(tǒng)的崩潰。而實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)管理的系統(tǒng)，這種干擾可能只是引起若干進(jìn)程中的一個(gè)被破壞，可以通過系統(tǒng)運(yùn)行的系統(tǒng)監(jiān)控進(jìn)程對其進(jìn)行修復(fù)。通常情況下，這個(gè)系統(tǒng)監(jiān)視進(jìn)程用來監(jiān)視各進(jìn)程運(yùn)行狀況，遇到異常情況時(shí)采取一些利于系統(tǒng)穩(wěn)定可靠的措施，如把有問題的任務(wù)清除掉。

　　其次，提高了開發(fā)效率，縮短了開發(fā)周期。在嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)環(huán)境下，開發(fā)一個(gè)復(fù)雜的應(yīng)用程序，通?？梢园凑哲浖こ讨械慕怦钤瓌t將整個(gè)程序分解為多個(gè)任務(wù)模塊。每個(gè)任務(wù)模塊的調(diào)試、修改幾乎不影響其他模塊。商業(yè)軟件一般都提供了良好的多任務(wù)調(diào)試環(huán)境。 再次，嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)充分發(fā)揮了 32 位 CPU 的多任務(wù)潛力。 32 位 CPU 比 8 、 16 位 CPU 快，另外它本來是為運(yùn)行多用戶、多任務(wù)操作系統(tǒng)而設(shè)計(jì)的，特別適于運(yùn)行多任務(wù)實(shí)時(shí)系統(tǒng)。 32 位 CPU 采用利于提高系統(tǒng)可靠性和穩(wěn)定性的設(shè)計(jì)，使其更容易做到不崩潰。例如， CPU 運(yùn)行狀態(tài)分為系統(tǒng)態(tài)和用戶態(tài)。將系統(tǒng)堆棧和用戶堆棧分開，以及實(shí)時(shí)地給出 CPU 的運(yùn)行狀態(tài)等，允許用戶在系統(tǒng)設(shè)計(jì)中從硬件和軟件兩方面對實(shí)時(shí)內(nèi)核的運(yùn)行實(shí)施保護(hù)。如果還是采用以前的前后臺方式，則無法發(fā)揮 32 位 CPU 的優(yōu)勢。

　　從某種意義上說，沒有操作系統(tǒng)的計(jì)算機(jī) （ 裸機(jī) ） 是沒有用的。在嵌入式應(yīng)用中，只有把 CPU 嵌入到系統(tǒng)中，同時(shí)又把操作系統(tǒng)嵌入進(jìn)去，才是真正的計(jì)算機(jī)嵌入式應(yīng)用。

　　在某種意義上請，ARM7與9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查不到什么，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?yàn)锳RM7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，基于51單片機(jī)的思想很容易能把他 搞懂，就當(dāng)成個(gè)32位的單片機(jī)，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(huì)被業(yè)界某此不是真正懂嵌入式爛公司帶到操作 系統(tǒng)層面上去，讓他們望而失畏，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(jì)還是軟件驅(qū)動(dòng)方面都是十分注重接口這部分的，選擇平臺還要考察一個(gè)處理器的外部資源，你接觸外部資源越多，越熟悉他們那你以后就業(yè)成功的機(jī)率就越高，這就是招聘時(shí) 所說的有無"相關(guān)技能",因?yàn)橐粋€(gè)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(jià)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(yàn)的人了，那什么是相關(guān)工作經(jīng) 驗(yàn)，在硬件上講的是外圍接口設(shè)計(jì)，在軟件上講是操作系統(tǒng)方面相關(guān)接口驅(qū)動(dòng)及應(yīng)用開發(fā)經(jīng)驗(yàn)。我從業(yè)近十年，2000年ARM出現(xiàn)，我一天始做ARM7,然后 直接跑到了Xscale（這個(gè)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(huì)的。

　　我個(gè)人認(rèn)為三星的S3C44b0對初學(xué)者來說比較合適，為什么這么說哪？因?yàn)榻涌谫Y源比較豐富，技術(shù)成熟，資料較多，應(yīng)該十分適合于初學(xué)者，有問題可能很容易找人幫且解決，因?yàn)榇蠖鄶?shù)人都很熟悉，就如同51類的單片機(jī)，有N多位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(rèn)為這款A(yù)RM都做用得爛了，但對于初學(xué)者來，就卻是件好事。

　　因此開發(fā)系統(tǒng)的選擇，要看自己的未來從來目標(biāo)方向、要看開發(fā)板接口資源、還要看業(yè)界的通用性。

　　五、如何看待培訓(xùn)

　　首先說說我自己，我目前從業(yè)近十年，與國內(nèi)嵌入式系統(tǒng)行業(yè)共同起步，一直站在嵌入式系統(tǒng)行業(yè)前沿，設(shè)計(jì)過多款高端嵌入式系統(tǒng)平臺產(chǎn)品并為眾多公司提供過解決方案，離職前為從事VOIP的美資公司設(shè)計(jì)IP-PBX,歷任項(xiàng)目經(jīng)理、項(xiàng)目主管、技術(shù)總監(jiān)、部門經(jīng)理，積累眾多人脈，并集多年經(jīng)驗(yàn)所得，考慮到學(xué)生就業(yè)與公司招人的不相匹配，公司想招人招不到，而學(xué)生和剛畢業(yè)的工程師想找份工作也不太容易，于此力創(chuàng)知天行科技有限公司，開展嵌入式系統(tǒng)教育培訓(xùn)。

　　因一線的科研人員和一線的教師不相接觸，導(dǎo)至國內(nèi)嵌入式人才缺乏，國外高校的技術(shù)超前于業(yè)界公司，而國內(nèi)情況是業(yè)界公司方面的嵌入式系統(tǒng)技術(shù)要遠(yuǎn)遠(yuǎn)于高 校。為架構(gòu)業(yè)界與高校溝通的橋梁，把先進(jìn)技能帶給高校學(xué)子，為學(xué)生在就業(yè)競爭中打造一張，并為業(yè)界工程師快速提升實(shí)現(xiàn)自我創(chuàng)造機(jī)遇，我就這樣辭去了外 企年薪20多萬的職位，做嵌入式系統(tǒng)方面的培訓(xùn)了。

　　對于培訓(xùn)來講，是花錢來買時(shí)間，很多工程師都喜歡自己學(xué)，認(rèn)為培訓(xùn)不值，這也是有 可能的，純?yōu)橘嶅X的培訓(xùn)當(dāng)然不會(huì)太有價(jià)值，但對于實(shí)力型的培訓(xùn)他們可能就虧大了，有這樣一筆帳不知他們算過沒有，如果一個(gè)一周的培訓(xùn)，能帶給他們自學(xué)兩年 后才能掌握的知識，在培訓(xùn)完后他們用三個(gè)月到半年時(shí)間消化培訓(xùn)內(nèi)容，這樣他會(huì)省約至少一年半的時(shí)間來學(xué)其它的或重新站在另一個(gè)高度上工作，那么他將遲一 年后會(huì)拿到他兩年后水平所對應(yīng)的工資，就是在工資與水平對應(yīng)的關(guān)系上比同批人縮短一年，每月按少1千計(jì)，再減去培訓(xùn)費(fèi)用至少多1.0萬，同時(shí)也省了一年 時(shí)間，不管是休閑也好，再繼續(xù)提高也好，總之是跑到了隊(duì)伍的前面了。

　　另一層面上講，對于新人的培訓(xùn)相當(dāng)于他們?yōu)樽约禾崆百I了份失業(yè)保險(xiǎn)，有師傅會(huì)帶領(lǐng)他們?nèi)氲?，我今年暑假時(shí)班里年輕的一個(gè)學(xué)生是大二的，今年才上大三，這學(xué)期才剛學(xué)單片機(jī)，但現(xiàn)在ARM方面的編程工作已經(jīng)搞得有聲有色了，再過一年多畢業(yè)，他還會(huì)失業(yè)嗎？

　　再者通過培訓(xùn)，你可以知道很多業(yè)界不為常人所知的事，同時(shí)也為自己找了個(gè)師傅，就比如說，兩個(gè)工程師分別用S3C2410和PXA255來做手持設(shè)備，同樣 兩人都工作四年，再出去找工作，兩人工資可能多可相差一倍，為什么？這就是業(yè)界不為常人所知的規(guī)則，2410屬于民品，被業(yè)界用爛了，做產(chǎn)品時(shí)成本特敏 感，當(dāng)然也對人才成本敏感了，PXA255是intel的東西，一個(gè)255 CPU能買三個(gè)2410,一直被業(yè)界定義為貴族產(chǎn)品，用的公司都是大公司或?yàn)?軍方服務(wù)的公司，不會(huì)在乎成本，只要把東西做好，一切都好說，但這方面做的人也少啊，因?yàn)殚_發(fā)系統(tǒng)貴啊。

　　對于說為自已找了個(gè)好師傅， 我想是這樣的，因?yàn)橥壒こ處熼g存在著某此潛在的競爭關(guān)系，有很多人不愿意把自己知道的東西教給別人，這意味著他將要失業(yè)，就是所說的教會(huì)徒弟，餓死師傅，但對于我們這些人就不存在這樣的關(guān)系了，我是在嵌入式系統(tǒng)平臺設(shè)計(jì)上走到了一定程序，目前在國內(nèi)這塊的技術(shù)上已經(jīng)是自己很難再突破自己，因此很多東西 我對大家都是OPEN的，就比如說下面那部分關(guān)于接口設(shè)計(jì)中所提到的時(shí)序接口東西，我要是不講，卻使是硬件工程師我想也幾乎只有10%的人能知道 吧。

　　六、成為嵌入式系統(tǒng)硬件工程師要具備的技能

　　對于硬件來講有幾個(gè)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(yàn)積累，單單一個(gè)阻值或容值的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(jī)的Modem射頻模塊，都采用成熟的套片，而當(dāng)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(qiáng)的人，不太適合搞這個(gè)，如果真能搞定到手機(jī)的射頻模塊，只要達(dá)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(jī)類，DSP類，F(xiàn)PGA類， 國內(nèi)FPGA的工程師大多是在IC設(shè)計(jì)公司從事IP核的前端驗(yàn)證，這部分不搞到門級，前途不太明朗，即使做個(gè)IC前端驗(yàn)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(dòng)或是算法上靠攏，前途也不會(huì)太大。而ARM單片機(jī)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(jì)體現(xiàn)水平和水準(zhǔn)的就是接口設(shè)計(jì)這塊，這是各個(gè)硬件工程師相互PK,判定水平高低的依據(jù)。而接口設(shè)計(jì)這塊關(guān)鍵的是看時(shí)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(gè)I2C外圍器件，還達(dá)不到100kbps的與它相接，必然要導(dǎo)致設(shè)計(jì)的失 敗。這樣的情況有很多，比如51單片機(jī)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總線上可以外接個(gè)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(shí)序，要看參數(shù)。 一個(gè)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(jì) 出一個(gè)在成本和性能上更加的產(chǎn)品，靠現(xiàn)有的方案，也要進(jìn)行適當(dāng)?shù)目尚行圆眉?，但不是胡亂的來，我遇到一個(gè)工程師把方案中的5V變1.8V的DC芯片， 直接更換成LDO,有時(shí)就會(huì)把CPU燒上幾個(gè)。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(jì)中嚴(yán)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(gè)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 終究能看明白多少，看不明白80%以上的話，說明你離的工程師還差得遠(yuǎn)哪。其次是電路的調(diào)試能力和審圖能力，但基本的能力還是原理圖設(shè)計(jì)PCB繪 制，邏輯設(shè)計(jì)這塊。這是指的硬件設(shè)計(jì)工程師，從上面的硬件設(shè)計(jì)工程師中還可以分出ECAD工程師，就是的畫PCB板的工程師，和EMC設(shè)計(jì)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(jìn)行 驗(yàn)證。然后再交給基于操作系統(tǒng)級的驅(qū)動(dòng)開發(fā)人員。

　　總之，硬件的內(nèi)容很多很雜，硬件那方面練成了都會(huì)成為一個(gè)高手，我時(shí)常會(huì)給人家做下方案評估，很多硬件工程師設(shè)計(jì)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(huì)得罪些人，但硬件的確會(huì)有很多不為人知的東西，讓很多硬件工程師也摸不到頭腦。

　　那么硬件件工程師技術(shù)技能都要具備那些東西哪，首先要掌握EDA設(shè)計(jì)的輔助工具類如ProtelORCADPowperPCBMaplux2ISE、 VDHL語言，要能用到這些工具畫圖畫板做邏輯設(shè)計(jì)，再有就是接口設(shè)計(jì)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(jì)這塊，那就基本上快成為資深工 程師了。

　　硬件是要靠經(jīng)驗(yàn)，也要靠積累的，十年磨一劍，百年磨一針。

參考文獻(xiàn):

[1]. PC  datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/PC+_2043275.html.
[2]. EPROM  datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/EPROM+_1128137.html.
[3]. 386EX  datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/386EX+_1137240.html.
[4]. EMC  datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/EMC+_2342312.html.
[5]. TMS320  datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/TMS320+_1699215.html.
[6]. DSP56100  datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/DSP56100+_268749.html.
[7]. DSP56300  datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/DSP56300+_268796.html.
[8]. IXP datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/IXP_1932214.html.
[9]. PCI datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/PCI_1201469.html.
[10]. CPLD datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/CPLD_1136600.html.
[11]. PXA255 datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/PXA255_559864.html.
[12]. PCB datasheet http://www.hbjingang.com/datasheet/PCB_1201640.html.