如果你是一個嵌入式開發的學習者，那麼就應該跟yjbys來看看以下這篇為即將進入嵌入式開發的工程師們詳細講述嵌入式的概念、嵌入式開發之間的異同以及應該如何做出選擇。是一些經驗之談，希望對大家有所幫助。
一.工程師眼中的“嵌入式系統”
在工程師看來：著重理解“嵌入”的概念，主要從三個方面來理解：
1.從硬體上，將基於CPU 的外圍器件，整合到CPU 晶片內部，比如早期基於X86體系結構下的計算機，CPU 只是有運算器和累加器的功能，一切晶片要靠外部橋路來擴充套件實現，象串列埠之類的都是靠外部的16C550/2的串列埠控 制器晶片實現。目前這種串列埠控制器晶片早已整合到CPU 內部。還有PC 機有顯示卡，而多數嵌入式處理器都 帶有LCD 控制器，但某種意義上就相當於顯示卡。比較高階的ARM 類Intel Xscale 架構下的IXP 網路處理器CPU 內部整合PCI 控制器(可配成支援4個PCI 從裝置或配成自身為CPI 從裝置);還整合3個NPE 網路處理器引擎，其中兩個對應於兩個MAC 地址， 可用於閘道器交換用，而另外一個NPE 網路處理器引擎支援DSL，只要外面再加個PHY 晶片即可實現DSL 上網功能。IXP 系列最高主頻可以達到1.8G，支援2G 記憶體，1G×10或10G×1的以太 網口或Febre channel 的光通道。IXP 系列應該是目標基於ARM 體系結構下由Intel 進行整合後成Xscale 核心的最高的處理器了。
2、從軟體上，就是在定製作業系統核心裡將應用一併選入，編譯後將核心下載到ROM 中。而在定製作業系統核心時所選擇的應用程式元件就是完成了軟體的“嵌入”，比如WinCE 在核心定製時，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 啟動後，就可以在介面中找到這些東西，如果是以前PC 上的windows 作業系統，多半的東西都需要我們得新再裝。
3、把軟體核心或應用檔案系統等東西燒到嵌入式系統硬體平臺中的ROM 中就實現了一個真正的“嵌入”。 以上的定義是我在6、7年前給嵌入式系統下自話側重於理解型的定義，書上的定義也有很多，但在這個領域範圍 內，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是計算機範疇下的一門綜合性學科。
二.嵌入式系統的分層及對口專業要求
嵌入式系統分為4層，硬體層、驅動層、作業系統層和應用層。
1.硬體層：是整個嵌入式系統的根本。如果現在微控制器及介面這塊很熟悉，並且能用C 和組合語言來程式設計的話，從嵌入式系統的硬體層走起來相對容易，硬體層也是驅動層的基礎，一個優秀的驅動工程師是要能夠看懂硬體的電路圖和自行完成CPLD 的邏輯設計的，同時還要對作業系統核心及其排程有相當的熟悉。但硬體平臺是基礎，增值還要靠軟體。
硬體層比較適合於電子、通訊、自動化、機電一體、資訊工程類專業的人來搞。需要掌握的專業基礎知識有： 微控制器原理及介面技術、微機原理及介面技術、C 語言等。
2.驅動層：這部分相對而言比較難。驅動工程師不僅要能看懂電路圖，還要能對作業系統核心十分的精通，以便其所寫的驅動程式在系統呼叫時，不會獨佔作業系統時間片，而導致其它任務不能執行。若不懂作業系統核心架構和實時排程性，沒有良好的'驅動編寫風格，按大多數書上所說新增的驅動的方式，這樣可能連個初級的驅動工程師的水平都達不到，所寫的驅動在應用呼叫時就如同windows 下我們開啟一個程式執行後，再開啟一個程式時，要不就是中斷以前的程式，要不就是等上一會才能執行後來開啟的程式。想做個好的驅動人員沒有三、四年功底，作業系統核心不研究上幾遍，不是太容易成功的，但其工資在嵌入式系統四層中是最高的。 驅動層比較適合於電子、通訊、自動化、機電一體、資訊工程類專業尤其是計算機偏體系結構類專業的人來搞。 當然除硬體層所具備的基礎學科外，還要對資料結構與演算法、作業系統原理、編譯原理都要十分精通。
3.作業系統層：對於作業系統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作業系統，或者寫出缺胳膊少腿的作業系統來，這部分工作大都由驅動工程師來完成。作業系統是負責系統任務的除錯、磁碟和檔案的管理，而嵌入式系統的實時性十分重要。據說，XP 作業系統是微軟投入300人用兩年時間才搞定的，總時工時是 600人/年;中科院軟體所自己的女媧Hopen 作業系統估計也得花幾百人/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 下進行程式設計介面函式呼叫，到作業系統下只是編譯和開發環境有相應的變化而已。如果涉及Java方面的程式設計也是如此。嵌入式系統中涉及演算法的由專業演算法的人來處理，不必歸結到嵌入式系統範疇內。但如果涉及嵌入式系統下面的嵌入式資料庫、基於嵌入式系統的網路程式設計和基於某些應用層面的協議應用開發(比如基於SIP、H.323、Astrisk)方面，又較為複雜，並且有度了。
三.目標與定位
先有目標，再去定位。
學ARM，從硬體上講，一方面就是學習介面電路設計，另一方面就是學習彙編和C 語言的板級程式設計。從軟體上講，就是要學習基於ARM 處理器的作業系統層面的驅動和移植。這些對於初學者來說必須明確，要麼從硬體著手開始學，要麼從作業系統的熟悉到應用開始學，但不管學什麼，只要不是純的作業系統級以上基於API 的應用層的程式設計，硬體的暫存器類的東西還是要能看懂的、基於板級的彙編和C 程式設計還是要會的。因此針對於嵌 入式系統的硬體層和驅動層的人來說，ARM 的介面電路設計、ARM 的C 語言和組合語言程式設計及除錯開發環境還是需要掌握的。
對於初學者必然要把握住方向，自己的目標是什麼，自己要在哪一層面上走。然後再著手學習才比較好，與 ARM 相關的嵌入式系統的較為實際的兩個層面硬體層和驅動層，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作業系統的 環境應用與相應開發工具鏈，比如WinCE 作業系統下的EVC 應用開發(與windows 下的VC 相類似)，如果想再 有突破就往某些音視訊類的協議上靠，比如VOIP 領域的基於SIP 或H.323協議的應用層開發，或是基於嵌入式 網路資料庫的開發等等。
對於初學者來講，要量力而行，不要認為驅動層工資高就把它當成方向了，要結合自身特點，嵌入式系統四個層 面上無論哪個層面上來講都是有高人存在，當然高人也對應的高工資。我是做硬體層的，以前每月工資中個人所 得稅要被扣上近3千大元。當然我一方面充當工程師的角色，一方面充當主管人物的角色，兩個職位我一個人幹， 但上班時間就那些。硬體這方面上可能與我PK 的人很少了，才讓我拿到那麼多的工資。
四.如何選擇合適的開發系統
很多ARM 初學者都希望有一套自己能用的系統，但他們往往會產生一種錯誤認識，就是認為處理器版本越高越好，效能越高越好，就象很多人認為ARM9比ARM7好， 我想對於初學者在此方面以此入門還應該理智，開發系統的選擇最終要看自己往嵌入式系統的哪個方向上走，是做驅動開發還是應用，還是做嵌入式系統硬體層設計與板級測試。如果想從作業系統層面或應用層面上走，不管是驅動還是應用，當然處理器效能越高越好了，但這個東西自學，有十分大的困難，不是幾個月或半年或是一年二年能搞定的事。
在某種意義上講，ARM7與ARM9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。對於使用者來講可能覺察不到什麼，只能是感覺速度有些快而已。
ARM7比較適合於那些想從硬體層面上走的人，因為ARM7系列處理器內部帶MMU 的很少，而且比較好控 制。就比如S3C44B0來講，可以很容易將Cache 關了，而且內部介面暫存器很容易看明白，各種介面對於用硬體 程式控制或AXD 單步命令列指令都可以控制起來。基於51微控制器的思想很容易搞懂，就當成個32位的單 片機，從而消除很多51工程師想轉為嵌入式系統硬體ARM 開發工程師的困惑，從而不會被業界某些不是真正懂 嵌入式爛公司帶到作業系統層面上去，讓他們望而生畏，讓業界更加缺少這方面的人才。
而嵌入式系統不管硬體設計還是軟體驅動方面都是十分注重介面這部分的，選擇平臺還要考察一個處理器的外部資源，你接觸外部資源越多，越熟悉他們，以後就業成功的機率就越高，這就是招聘時所說的有無“相關技能”，因為一個人不可能在短短几年內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，就拿臺灣數十家小公司(市價幾千萬)的公司生產的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工作經驗的人了，那什麼是相關工作經驗，在硬體上講的是外圍介面設計，在軟體上講是作業系統方面相關介面驅動及應用開發經驗。我從業近十年， 2000年ARM 出現，我一開始做ARM7，然後直接跑到了Xscale(這個板本在ARM10-11之間)，一做就是五年，招人面試都不下數百人，在這些方面還是深有體會的。
我個人認為三星的S3C44b0對初學者來說比較合適，為什麼這麼說? 因為介面資源比較豐富，技術成熟，資料較多，應該十分適合於初學者。有問題可能很容易找人幫且解決，因為大多數人都很熟悉，就如同51類的單片 機，有N多位專家級的人物可以給你幫忙，相關問題得以很快解答，所然業界認為這款ARM 都用得爛了，但對於初學者來，卻是件好事。
總的來說，開發系統的選擇，要看自己的未來從業目標方向，要看開發板介面資源，還要看業界的通用性。
五.成為高階嵌入式系統硬體工程師要具備的技能
對於硬體來講有幾個方向，就單純訊號來分為數字和模擬。模擬比較難搞，一般需要很長的經驗積累，單單一個阻值或容值的精度不夠就可能使訊號偏差很大。因此年輕人搞的較少，隨著技術的發展，出現了類比電路數字化。 比如手機的Modem 射頻模組，都採用成熟的套片，而當年國際上只有兩家公司有此技術，自我感覺模擬功能不 太強的人，不太適合搞這個，如果真能搞定到手機的射頻模組，只要達到一般程度可能月薪都在15K 以上。
另一類就是數字部分了，在大方向上又可分為51/ARM 的微控制器類，DSP 類，FPGA 類。國內FPGA 的工程 師大多是在IC 設計公司從事IP 核的前端驗證，這部分不搞到門級，前途不太明朗，即使做個IC 前端驗證工程 師，也要搞上幾年才能勝任。DSP 硬體介面比較定型，如果不向驅動或是演算法上靠攏，前途也不會太大。而ARM 微控制器類的內容就較多，業界產品佔用量大，應用人群廣，因此就業空間極大。而硬體設計最體現水平和水準的就是介面設計這塊，這是各個高階硬體工程師相互PK、判定水平高低的依據。而介面設計這塊最關鍵的是看時序， 而不是簡單的連線，比如PXA255處理器I2C 要求速度在100Kbps，如果把一個I2C 外圍器件，最高還達不到100kbps 的與它相接，必然要導致設計的失敗。這樣的情況有很多，比如51微控制器可以在匯流排接LCD，但為什麼這種LCD 就不能掛在ARM 的總線上，還有ARM7總線上可以外接Winband 的SD 卡控制器，但為什麼這種控制器接不到ARM9或是Xscale 處理器上，這些都是問題。因此介面並不是一種簡單的連線，要看時序，要看引數。 一個優秀的硬體工程師應該能夠在沒有參考方案的前提下設計出一個在成本和效能上更加優秀的產品，靠現有的方案，也要進行適當的可行性裁剪，但不是胡亂的來，我遇到一個工程師把方案中的5V 變1.8V 的DC 晶片，直接更換成LDO，有時就會把CPU 燒上幾個。前幾天還有人希望我幫忙把他們以前基於PXA255平臺的手持GPS 裝置做下程式優化，我問了一下情況，地圖是存在SD 卡中的，而SD 卡與PXA255的MMC 控制器間採用的SPI 介面，因此導致地圖讀取速度十分的慢，這種情況是設計中嚴重的缺陷，而不是程式的問題。因此我提了幾條建議，讓他們更新試下再說。
因此想成為一個優秀的工程師，需要對系統整體性的把握和對已有電路的理解，換句話說，給你一套電路圖你能看明白多少，看不明白80%以上的話，說明你離優秀的工程師還差得遠。其次是電路的除錯能力和審圖能力，但最最基本的能力還是原理圖設計、PCB 繪製、邏輯設計這塊。這是指的硬體設計工程師，從上面的硬體設計工程師中還可以分出ECAD 工程師，就是專業的畫PCB 板的工程師，和EMC 設計工程師，幫人家解決EMC 的問題。硬體工程師再往上就是板級測試工程師，就是C 語言功底很好的硬體工程師，在電路板除錯過程中能通過自已編寫的測試程式對硬體功能進行驗證。然後再交給基於作業系統級的驅動開發人員。 總之，硬體的內容很多很雜，硬體哪方面練成了都會成為一個高手，我時常會給人家做下方案評估，很多高階硬體工程師設計的東西，經常被我一句話否定。因此工程師做到我這種地步，也會得罪些人，但硬體的確會有很多不為人知的東西，讓很多高階硬體工程師也摸不到頭腦。
那麼高階硬體工程師技術技能都要具備哪些?首先要掌握EDA 設計的輔助工具類如Protel OR CADPowper PCBMaplux2ISE、VDHL 語言，要能用到這些工具畫圖畫板做邏輯設計，再有就是介面設計審圖能力， 再者就是除錯能力，如果能走到總體方案設計這塊，那就基本上快成為資深工程師了。
深入瞭解各種器件特性，選擇最合適的處理器、外圍器件、作業系統和軟體庫，儘可能地優化軟體設計，最貼切地滿足應用需求，以獲得最好的系統性價比，是嵌入式系統設計開發的精髓。
硬體是要靠經驗，也要靠積累的，十年磨一劍，百年磨一針。
不過最後提醒大家：追求技術不是人生的唯一目的,切不可把它當成喜悅的唯一源泉,平時身邊有很多美好的事物都值得用心去珍惜。呵呵,我已經在擔心自己的智力是否會在30歲到來之前枯竭了.好好珍惜短暫的大學生活,好好珍惜自己的青春,不要整天呆在實驗室,左手鍵盤右手烙鐵的。
