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如何学STM32- -十年经验教你如何学习嵌入式系统

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 一、如何学习嵌入式系统- - 嵌入式系统的概念
  着重理解“嵌入”的概念 ,主要从三个方面上来理解。


1楼2014-09-18 21:38回复
      1、从硬件上,“嵌入”将基于CPU的处围器件,整合到CPU芯片内部,比如早期基于X86体系结构下的计算机,CPU只是有运算器和累加器的功能,一切芯片要造外部桥路来扩展实现,象串口之类的都是靠外部的16C550/2的串口控制器芯片实现,而目前的这种串口控制器芯片早已集成到CPU内部,还有PC机有显卡,而多数嵌入式处理器都带有LCD控制器,但其种意义上就相当于显卡。比较高端的ARM类Intel Xscale架构下的IXP网络处理器CPU内部集成PCI控制器(可配成支持4个PCI从设备或配成自身为CPI从设备);还集成3个NPE网络处理器引擎,其中两个对应于两个MAC地址, 可用于网关交换用,而另外一个NPE网络处理器引擎支持DSL,只要外面再加个PHY芯片即可以实现DSL上网功能。IXP系列最高主频可以达到 1.8G,支持2G内存,1G×10或10G×1的以太网口或Febre channel的光通道。IXP系列应该是目标基于ARM体系统结构下由 intel进行整合后成Xscale内核的最高的处理器了。
      2、从软件上前,嵌入就是在定制操作系统内核里将应用一并选入,编译后将内核下载到ROM中。而在定制操作系统内核时所选择的应用程序组 件就是完成了软件的“嵌入”,比如WinCE在内核定制时,会有相应选择,其中就是wordpad,PDF,MediaPlay等等选择,如果我们选择 了,在CE启动后,就可以在界面中找到这些东西,如果是以前PC上将的windows操作系统,多半的东西都需要我们得新再装。
      3、把软件内核或应用文件系统等东西烧到嵌入式系统硬件平台中的ROM中就实现了一个真正的“嵌入”。
      以上的定义是我在6、7年前给嵌入式系统下自话侧重于理解型的定义,书上的定义也有很多,但在“嵌入式”这个领域范围内,谁都不敢说自己的定义是十分确切的,包括那些专家学者们,历为毕竟嵌入式系统是计算机范畴下的一门综合性学科


    2楼2014-09-18 21:38
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      三、如何学习嵌入式系统- -目标与定位。
        先有目标,再去定位。
        学 ARM,从硬件上讲,一方面就是学习接口电路设计,另一方面就是学习汇编和C语言的板级编程。如果从软件上讲,就是要学习基于ARM处理器的操作系统层面 的驱动、移植了。这些对于初学都来说必须明确,要么从硬件着手开始学,要么从操作系统的熟悉到应用开始学,但不管学什么,只要不是纯的操作系统级以上基于 API的应用层的编程,硬件的寄存器类的东西还是要能看懂的,基于板级的汇编和C编程还是要会的。因此针对于嵌入式系统的硬件层和驱动程的人,ARM的接 口电路设计、ARM的C语言和汇编语言编程及调试开发环境还是需要掌握的。
        因此对于初学者必然要把握住方向,自己学习嵌入式系统的目标是什么,自己要在那一层面上走。然后再着手学习较好,与ARM相关的嵌入式系统的较为实际的两个层面硬件层和驱动层,不管学好了那一层都会很有前途的。
        如果想从嵌入式系统的应用层面的走的话,可能与ARM及其它体系相去较远,要着重研究基嵌入式操作系统的环境应用与相应开发工具链,比如WinCe操作系统下的EVC应用开发(与windows下的VC相类似),如果想再有突破就往某些音视频类的协议上靠,比如VOIP领域的基于SIP或H.323协议的应用层开发,或是基于嵌入式网络数据库的开发等等。
        对 于初学者来讲,要量力而行,不要认为驱动层工资高就把它当成方向了,要结合自身特点,嵌入式系统四个层面上那个层面上来讲都是有高人存在,当然高人也对应 的高工资,我是做硬件层的,以前每月工资中个人所得税要被扣上近3千大元,当然我一方面充当工程师的角色,一方面充当主管及人物的角色,两个职位我一个人 干,但上班时间就那些。硬件这方面上可能与我PK的人很少了,才让我拿到那么多的工资。


      4楼2014-09-18 21:39
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        五、如何学习嵌入式系统- -成为高级嵌入式系统硬件工程师要具备的技能。
          对于硬件来讲有几个方向,就单纯信号来分为数字和模拟,模拟比较难搞,一般需要很长的经验积累,单单一个阻值或容值的精度不够就可能使信号偏差很大。因此年轻人搞的较少,随着技术的发展,出现了模拟电路数字化,比如手机的Modem射频模块,都采用成熟的套片,而当年国际上只有两家公司有此技术,自我感觉模拟功能不太强的人,不太适合搞这个,如果真能搞定到手机的射频模块,只要达到一般程度可能月薪都在15K以上。
          另一类就是数字部分了,在大方向上又可分为51/ARM的单片机类,DSP类,FPGA类, 国内FPGA的工程师大多是在IC设计公司从事IP核的前端验证,这部分不搞到门级,前途不太明朗,即使做个IC前端验证工程师,也要搞上几年才能胜任。 DSP硬件接口比较定型,如果不向驱动或是算法上靠拢,前途也不会太大。而ARM单片机类的内容就较多,业界产品占用量大,应用人群广,因此就业空间极 大,而硬件设计最体现水平和水准的就是接口设计这块,这是各个高级硬件工程师相互PK,判定水平高低的依据。而接口设计这块最关键的是看时序,而不是简单 的连接,比如PXA255处理器I2C要求速度在100Kbps,如果把一个I2C外围器件,最高还达不到100kbps的与它相接,必然要导致设计的失 败。这样的情况有很多,比如51单片机可以在总线接 LCD,但为什么这种LCD就不能挂在ARM的总线上,还有ARM7总线上可以外接个Winband的SD卡控制器,但为什么这种控制器接不到ARM9或 是Xscale处理器上,这些都是问题。因此接口并不是一种简单的连接,要看时序,要看参数。 一个优秀的硬件工程师应该能够在没有参考方案的前提下设计 出一个在成本和性能上更加优秀的产品,靠现有的方案,也要进行适当的可行性裁剪,但不是胡乱的来,我遇到一个工程师把方案中的5V变1.8V的DC芯片, 直接更换成LDO,有时就会把CPU烧上几个。前几天还有人希望我帮忙把他们以前基于PXA255平台的手持GPS设备做下程序优化,我问了一下情况,地 图是存在SD卡中的,而SD卡与PXA255的MMC控制器间采用的SPI接口,因此导致地图读取速度十分的慢,这种情况是设计中严重的缺陷,而不是程序 的问题,因此我提了几条建议,让他们更新试下再说。因此想成为一个优秀的工程师,需要对系统整体性的把握和对已有电路的理解,换句话说,给你一套电路图你 终究能看明白多少,看不明白80%以上的话,说明你离优秀的工程师还差得远哪。其次是电路的调试能力和审图能力,但最最基本的能力还是原理图设计PCB绘 制,逻辑设计这块。这是指的硬件设计工程师,从上面的硬件设计工程师中还可以分出ECAD工程师,就是专业的画PCB板的工程师,和EMC设计工程师,帮 人家解决EMC的问题。硬件工程师再往上就是板级测试工程师,就是C语功底很好的硬件工程师,在电路板调试过程中能通过自已编写的测试程序对硬件功能进行 验证。然后再交给基于操作系统级的驱动开发人员。
          总之,硬件的内容很多很杂,硬件那方面练成了都会成为一个高手,我时常会给人家做下方案评估,很多高级硬件工程师设计的东西,经常被我一句话否定,因此工程师做到我这种地步,也会得罪些人,但硬件的确会有很多不为人知的东西,让很多高级硬件工程师也摸不到头脑。
          那么高级硬件件工程师技术技能都要具备那些东西哪,首先要掌握EDA设计的辅助工具类如ProtelORCADPowperPCBMaplux2ISE、 VDHL语言,要能用到这些工具画图画板做逻辑设计,再有就是接口设计审图能力,再者就是调试能力,如果能走到总体方案设计这块,那就基本上快成为资深工 程师了。
          硬件是要靠经验,也要靠积累的,十年磨一剑,百年磨一针。


        6楼2014-09-18 21:40
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