嵌入式介面學習

搞嵌入式開發的人有哪兩類？嵌入式系統無疑是當前最熱門最有發展前途的IT應用領域之一。嵌入式系統用在一些特定專用裝置上，通常這些裝置的硬體資源(如處理器、儲存器等)非常有限，並且對成本很敏感，有時對實時響應要求很高等。

嵌入式軟體方面最重要的課程包括：

（1）

嵌入式微處理器結構與應用：這是一門嵌入式硬體基礎課程，我院用這門課取代了傳統的“微機原理與介面”課程（目前國內已有少部分高校IT專業這樣做了，因為講x86微機原理與介面很難找到實際用處，只為教學而已）。我們說過，嵌入式是軟硬體結合的技術，搞嵌入式軟體的人應對ARM處理器工作原理和介面技術有充分了解，包括ARM的彙編指令系統。若不瞭解處理器原理，怎麼能控制硬體工作，怎麼能寫出節省記憶體又執行高速的最優程式碼（嵌入式軟體設計特別講究時空效率），怎麼能寫出驅動程式（驅動程式都是與硬體打交道的）？很多公司招聘嵌入式軟體人員時都要求熟悉ARM處理器，將來若同學到公司中從事嵌入式軟體開發，公司都會給你一本該裝置的硬體規格說明書
(xxx
Specification)，您必須能看懂其中的記憶體分佈和埠使用等最基本的說明（就像x86彙編一樣），否則怎麼設計軟體。有些同學覺得嵌入式處理器課程較枯燥，這主要是硬體課程都較抽象的原因，等我們的嵌入式實驗室10月份建好後，您做了一些實驗後就會覺得看得見摸得著。還有同學對ARM彙編不感興趣，以為嵌入式開發用C語言就足夠了。其實不應僅是將組合語言當成一個程式設計語言，學彙編主要是為了掌握處理器工作原理的。一個不熟悉組合語言的人，怎麼能在該處理器寫出最優的C語言程式碼。在嵌入式開發的一些關鍵部分，有時還必須寫彙編，如Bootloader等（可能還包括BSP）。特別是在對速度有極高要求的場合（如DSP處理器的高速影像採集和影像解壓縮），目前主要還要靠彙編寫程式（我看到過很多公司是這樣做的）。當您在一個嵌入式公司工作時，在檢視描述原理的手冊時，可能很多都是用匯編描述的（我就遇到過），這是因為很多硬體設計人員只會寫或者喜歡用匯編描述，此時您就必須看懂彙編程式，否則軟硬體人員可能就無法交流。很多嵌入式職位招聘時都要求熟悉彙編。



(2) 嵌入式作業系統類課程

除了WinCE的實時性稍差外，大多數嵌入式作業系統的實時性都很強,所以也可稱為實時作業系統Real Time

Operating

System.從事嵌入式的人至少須掌握一個嵌入式作業系統(當然掌握兩個更好),這在嵌入式的所有技術中是最為關鍵的了。目前最重要的RTOS主要包括：

第一類、傳統的經典RTOS：最主要的便是Vxworks作業系統，以及其Tornado開發平臺。Vxworks因出現稍早，實時性很強（據說可在1ms內響應外部事件請求），並且核心可極微（據說最小可8K），可靠性較高等，所以在北美，Vxworks佔據了嵌入式系統的多半疆山。特別是在通訊裝置等實時性要求較高的系統中，幾乎非Vxworks莫屬。Vxworks的很多概念和技術都和Linux很類似，主要是C語言開發。像Bell-alcatel、Lucent、華為等通訊企業在開發產品時，Vxworks用得很多。但Vxworks因價格很高，所以一些小公司或小產品中往往用不起。目前很多公司都在往嵌入式Linux轉（聽說華為目前正在這樣轉）。但無論如何，Vxworks在一段長時間內仍是不可動搖的。與Vxworks類似的稍有名的實時作業系統還有pSOS、QNX、Nucleus等RTOS。

第二類、嵌入式Linux作業系統：Linux的前途除作為伺服器作業系統外，最成功的便是在嵌入式領域的應用，原因當然是免費、開源、支援軟體多、呼擁者眾，這樣嵌入式產品成本會低。Linux本身不是一個為嵌入式設計的作業系統，不是微核心的，並且實時性不強。目前應用在嵌入式領域的Linux系統主要有兩類：一類是專為嵌入式設計的已被裁減過的Linux系統，最常用的是uClinux（不帶MMU功能），目前佔較大應用份額，可在ARM7上跑；另一類是跑在ARM

9上的，一般是將Linux

2.4.18核心移植在其上，可使用更多的Linux功能（當然uClinux更可跑在ARM

9上）。很多人預測，嵌入式Linux預計將佔嵌入式作業系統的50%以上份額，非常重要。缺點是熟悉Linux的人太少，開發難度稍大。另外，目前我們能發現很多教材和很多大學都以ucOS/II為教學用實時作業系統，這主要是由於ucOS/II較簡單，且開源，非常適合入門者學習實時作業系統原理，但由於ucOS/II功能有限，實用用得較少，所以我院不將其作為教學重點，要學習就應學直接實用的，比如

uClinux就很實用。況且熟悉了Linux開發，不僅在嵌入式領域有用，對開發Linux應用軟體，對加深作業系統的認識也有幫助，可謂一舉多得。據我所知，目前Intel、Philip都在大搞ARM+LINUX的嵌入式開發，Fujitum則是在自己的處理器上大搞Linux開發。目前在嵌入式Linux領域，以下幾個方面的人特別難找，一是能將Linux移植到某個新型號的開發版上；二是能寫Linux驅動程式的人；三是熟悉Linux核心裁減和最佳化的人。我院在該嵌入式Linux方面的課程系列是：本科生作業系統必修課，然後是Linux程式設計選修課，最後是嵌入式Linux系統選修課。我院在Linux方面目前已有較強力量，魏老師和張老師熟悉Linux開發，金老師和唐老師熟悉Linux系統管理。

第三類、 Windows

CE嵌入式作業系統：Microsoft也看準了嵌入式的巨大市場，MS永遠是最厲害的，WinCE出來只有幾年時間，但目前已佔據了很大市場份額，特別是在PDA、手機、顯示儀表等介面要求較高或者要求快速開發的場合，WinCE目前已很流行（據說有一家賣工控機的公司板子賣得太好，以至來不及為客戶裁減WinCE）。WinCE目前主要為4.2版（.NET)，開發平臺主要為WinCE Platform Builder，有時也用EVC環境開發一些較上層的應用，由於WinCE開發都是大家熟悉的VC++環境，所以我院學過Windows程式設計課程的同學都不會有多大難度，這也是WinCE容易被人們接受的原因，開發環境方便快速，微軟的強大技術支援，WinCE開發難度遠低於嵌入式Linux。對於急於完成，不想拿嵌入式Linux冒險的開發場合，WinCE是最合適了（找嵌入式Linux的人可沒那麼好找的），畢竟公司不能像學生學習那樣試試看，保證開發成功更重要。根據不同的側重點，WinCE還有兩個特殊版本，一個是MS PocketPC作業系統專用於PDA上（掌上電腦），另一個是MS SmartPhone作業系統用於智慧手機上（帶PDA功能的手機），兩者也都屬於WinCE平臺。在PDA和手機市場上，除WinCE外，著名的PDA嵌入式作業系統還有Palm OS（因出現很早，很有名）、Symbian等，但在WinCE的強勁衝擊下，Palm和Symbian來日還能有多長？我院可能是全國高校中唯一一家開設專門的“Windows CE嵌入式作業系統“課程的學校，這主要是基於以下原因：我院本身前面便有Windows程式設計課程，同學學過VC++後再學WinCE,非常方便自然，透過學習WinCE同樣也可瞭解嵌入式軟體的一般開發過程，對Linux有懼怕心理的同學也很合適。很顯然，嵌入式Linux永遠不可能替代WinCE，而且將來誰佔份額大還很難講，畢竟很多人更願意接受MS的平臺，就像各國政府都在大力推LINUX已好長時間，但您能看到幾個在PC機上真正使用LINUX的使用者？據我觀察,目前在嵌入式平臺上,LINUX是叫得最響,但還是WinCE實際用得更多.嵌入式LINUX可能更多地是一些有長遠產品計劃的公司,為降低成本而進行長遠考慮;

二是微軟亞洲研究院對我院WinCE課程的支援計劃，我們也很希望將來我院能有同學透過微軟的面試去實習。WinCE和多媒體(如MPEG技術)是微軟亞洲工程院目前做得較多的專案領域之一,他們很需要精通WinCE的人。


總結關於嵌入式作業系統類課程，若您覺得自己功底較深且能鑽研下去，則可去學嵌入式Linux；若您覺得自己VC++功底較好且想短平快地學嵌入式開發，則我院的WinCE課程是最好的選擇。



(3) 嵌入式開發的其它相關軟體課程


搞嵌入式若能熟悉嵌入式應用的一些主要領域，這樣的人更受企業歡迎。主要的相關領域包括：

A、數字影像壓縮技術：這是嵌入式最重要最熱門的應用領域之一，主要是應掌握MPEG編解碼演算法和技術，如DVD、MP3、PDA、高精電視、機頂盒等都涉及MPEG高速解碼問題。為此，我院已預訂了一位能開設數字影像處理課程的博士。

B、通訊協議及程式設計技術：這包括傳統的TCP/IP協議和熱門的無線通訊協議。首先，大多數嵌入式裝置都要連入區域網或Internet，所以首先應掌握TCP/IP協議及其程式設計，這是需首要掌握的基本技術；其次，無線通訊是目前的大趨勢，所以掌握無線通訊協議及程式設計也是是很重要的。無結通訊協議包括無線區域網通訊協議802.11系列，Bluetooth，以及行動通訊（如GPRS、GSM、CDMA等）。

C、網路與資訊保安技術：如加密技術，數字證書CA等。我院有這方面的選修課。

D、DSP技術：DSP是Digital Signal

Process數字訊號處理的意思，DSP處理器透過硬體實現數字訊號處理演算法，如高速資料採集、壓縮、解壓縮、通訊等。數字訊號處理是電子、通訊等硬體專業的課程，對於搞軟體的人若能瞭解一下最好。目前DSP人才較缺。如果有訊號與系統、數字訊號處理等課程基礎，對於學習MPEG編解碼原理會有很大幫助。



（4）嵌入式開發的相關硬體基礎

對於軟體工程專業的學生，從事嵌入式軟體開發，像數位電路、計算機組成原理、嵌入式微處理器結構等硬體課程是較重要的。另外，組合語言、C/C++、資料結構和演算法、特別是作業系統等軟體基礎課也是十分重要的。我們的主要目地是能看懂硬體工作原理，但重點應是在嵌入式軟體，特別作業系統級軟體，那將是我們的優勢。

我們的研究生裡有些是學電子、通訊類專業過來的，有較好的類比電路和微控制器基礎，學嵌入式非常合適。嵌入式本身就是從微控制器發展過來的，只是微控制器不帶OS，而現在很多嵌入式應用越來越複雜，以至不得不引入嵌入式作業系統。另外，為追求更高速的訊號處理速度，現在在一些速度要求較高的場合，有不少公司是將一些DSP演算法，如MPEG壓縮解壓縮演算法等用硬體來實現，這就涉及到HDL數位電路設計技術及其FPGA/IP核實現技術，這方面的人目前市場上也很缺。