嵌入式釋意

那么，什么是嵌入式？

百度百科：

IEEE（Institute of Electrical and Electronics Engineers，美國電氣和電子工程師協(xié)會）對嵌入式系統(tǒng)的定義：“用于控制、監(jiān)視或者輔助操作機器和設備的裝置”。原文為：Devices Used to Control，Monitor or Assist the Operation of Equipment，Machinery or Plants）。

嵌入式系統(tǒng)是一種專用的計算機系統(tǒng)，作為裝置或設備的一部分。通常，嵌入式系統(tǒng)是一個控制程序存儲在ROM中的嵌入式處理器控制板。事實上，所有帶有數(shù)字接口的設備，如手表、微波爐、錄像機、汽車等，都使用嵌入式系統(tǒng)，有些嵌入式系統(tǒng)還包含操作系統(tǒng)，但大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)都是由單個程序實現(xiàn)整個控制邏輯。

從應用對象上加以定義，嵌入式系統(tǒng)是軟件和硬件的綜合體，還可以涵蓋機械等附屬裝置。國內(nèi)普遍認同的嵌入式系統(tǒng)定義為：以應用為中心，以計算機技術為基礎，軟硬件可裁剪，適應應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴格要求的專用計算機系統(tǒng)。

其實說白了，嵌入式屬于硬件開發(fā)層面。就是在已有的硬件上移植操作系統(tǒng)。以單片機作比較，單片機的工作模式是利用軟件編程控制硬件，實現(xiàn)一些功能。嵌入式是在軟件與硬件之間加入一個操作系統(tǒng)。目前火熱的嵌入式操作系統(tǒng)主要是linux，android，鴻蒙等。

嵌入式是做什么的：

傳統(tǒng)嵌入式產(chǎn)品：空調主控模塊、冰箱主控模塊、家用遙控器、智能手機、教學投影儀、音響系統(tǒng)、雷達系統(tǒng)、路由器等等

前沿嵌入式產(chǎn)品：無人機、智能音響、機器人控制、城市天眼系統(tǒng)、智能家具、自動駕駛汽車、掃地機器人、小米手環(huán)等等

嵌入式行業(yè)前景

目前的嵌入式開發(fā)更傾向于智能化，也就是我們所說的智能硬件（硬件+軟件），從現(xiàn)在各種前沿的嵌入式產(chǎn)品來看的確如此，嵌入式產(chǎn)品的一個發(fā)展趨勢是更傾向與自動化控制和人機交互，而不是強調“算法”這一塊。

要區(qū)分你僅僅是一名嵌入式工程師而不是算法工程師，什么一大堆“人工智能”、“阿爾法狗”、“深度學習”、“神經(jīng)網(wǎng)絡”都不需要深入理解，那是研究生、博士生做的，并不是說本科的能力不足，而是“術業(yè)有專攻”，這并不是一名嵌入式工程師的工作量，你需要做的僅僅是與他們的“云端大腦”進行對接，調用他們API就完事了。

由于人工智能、深度學習、神經(jīng)網(wǎng)絡、區(qū)塊鏈、大數(shù)據(jù)等先進學科的崛起，很多人都產(chǎn)生質疑：“嵌入式還有發(fā)展前景嗎”？

這個問題我在這里可以很肯定地告訴你：“嵌入式有很好的發(fā)展前景，前沿嵌入式技術即將崛起，或者說已經(jīng)崛起”。的確，人工智能、大數(shù)據(jù)這些學科會給嵌入式帶來沖擊，就目前來看，大學生更傾向于python編程語言、機器學習這一塊，而嵌入式學者的確比往年有所下降。

但學者少了并不代表他的需求就少了，并不代表他的薪資水平下降了，目前的一個嵌入式技術更傾向于與智能學科相結合的趨勢，以百度機器人為例，機器人的核心是大腦，即是“數(shù)據(jù)和算法”，但機器人大腦想機器人身軀能夠像人類一樣活動，能說會道，行走自如，那么就必須得依靠嵌入式技術，這就是我所說的嵌入式+智能學科應用。

從長久來看，嵌入式只會越來越火，智能學科的崛起必定帶動新型的嵌入式技術發(fā)展。

嵌入式學習、從事方向

很多不了解行業(yè)的人說起嵌入式，他們就會說，“啊，我知道，就是搞單片機嘛?！鄙踔?，連科班出身的學生很多都是這么認為。

為什么會出現(xiàn)這種局面？究其原因還是因為大學專業(yè)里并沒有嵌入式行業(yè)根正苗紅的專業(yè)。嵌入式知識體系龐大，不同方向所需要的知識大不相同，網(wǎng)上關于嵌入式的學習路線甚至五花八門，沒有統(tǒng)一的答案，這對求學者簡直太不友好。

學嵌入式的主要有兩個專業(yè)的人，一個就是電子類專業(yè)，另一個是計算機類專業(yè)，電子類專業(yè)一般從硬到軟學，計算機類的從軟到硬學。本人更傾向于電子類的學習走向，硬件要過度軟件，相對簡單，但是要是純軟沒接觸過硬件，想邁這個坎可就難了。從這可以看出，嵌入式行業(yè)要求工程師軟件硬件都要掌握，只是側重點不同罷了。

解釋完嵌入式，接下來分析一下嵌入式的大體方向。嵌入式主要分為軟件硬件兩個方向。

嵌入式硬件方向：

為產(chǎn)品設計硬件電路原理圖，設計硬件PCB板，選擇合適的元器件，焊接調試硬件電路板，保證硬件電路板的可靠性、穩(wěn)定性和抗干擾能力。因為現(xiàn)在集成電路發(fā)展迅速，大部分集成電路廠商都會提供參考電路，所以硬件電路原理圖的設計相對來說比較簡單，硬件工程師工作的含金量主要體現(xiàn)在產(chǎn)品的可靠性和穩(wěn)定性設計、以及電磁兼容設計，這才是硬件設計工程師的含金量所在。一個資深的嵌入式硬件工程師年薪都在10萬~ 30萬之間。

要成為一個資深的嵌入式工程師相當難，一方面要有非常扎實的理論知識，同時也要有相當?shù)哪欠N大型的、高頻CPU、多層PCB板的設計經(jīng)驗。嵌入式硬件工程師要學的課程主要有模擬電路設計、數(shù)字電路設計、電磁波理論等。熟悉常用的放大電路、濾波電路、電源電路設計和分析。

嵌入式軟件方向具體可以分三類：

嵌入式驅動工程師

編寫和移植各種芯片驅動（如音頻芯片），優(yōu)化硬件設備驅動（如溫濕度傳感器），得精通各種硬件接口協(xié)議（如I2C協(xié)議）、系統(tǒng)調度、信號量、鎖機制等等，開發(fā)難度最大。該類開發(fā)者一般是軟硬件綜合型人才，一般的嵌入式驅動工程師指Linux上的驅動開發(fā)工程師，需要精通Linux驅動框架（platform框架、input子系統(tǒng)框架等），結合芯片本身去編寫驅動，驅動的好壞很大程度上決定一個產(chǎn)品的好壞。業(yè)界對驅動人才的定義是三年才算入門，可見此門檻之高。

嵌入式系統(tǒng)工程師

主要是編寫固件，根據(jù)不同平臺移植操作系統(tǒng)，根據(jù)應用場景來優(yōu)化系統(tǒng)，需要熟悉整個操作系統(tǒng)組成與調度，對固件的穩(wěn)定性高求很高，如果系統(tǒng)不穩(wěn)定，驅動和應用也是白做的。

嵌入式應用工程師

編寫業(yè)務邏輯程序，調用驅動工程師提供的接口控制設備，軟件開發(fā)過程所涉內(nèi)容范圍非常廣，主要使用C語言開發(fā)，但經(jīng)常會涉及C++、Java、python、JavaScript、PHP等各類語言以及各種腳本語言、數(shù)據(jù)庫、前端后臺、各種通訊協(xié)議、甚至一些從來沒聽過的協(xié)議或概念，需要很強的學習能力，該職位也是各大公司需量最大的，一般10人的開發(fā)小組，驅動開發(fā)與系統(tǒng)開發(fā)與應用開發(fā)的比例是1：2：7。

嵌入式linux方向學習路線

C語言

嵌入式Linux工程師的學習需要具備一定的C語言基礎，C語言是嵌入式領域最重要也是最主要的編程語言，通過大量編程實例重點理解C語言的基礎編程以及高級編程知識。包括：基本數(shù)據(jù)類型、數(shù)組、指針、結構體、鏈表、文件操作、隊列、棧等。

Linux基礎

Linux操作系統(tǒng)的概念、安裝方法，詳細了解Linux下的目錄結構、基本命令、編輯器VI ，編譯器GCC，調試器GDB和Make項目管理工具， Shell Makefile腳本編寫等知識，嵌入式開發(fā)環(huán)境的搭建。

Linux系統(tǒng)編程

重點學習標準I/O庫，Linux多任務編程中的多進程和多線程，以及進程間通信（pipe、FIFO、消息隊列、共享內(nèi)存、signal、信號量等），同步與互斥對共享資源訪問控制等重要知識，主要提升對Linux應用開發(fā)的理解和代碼調試的能力。

Linux網(wǎng)絡編程

計算機網(wǎng)絡在嵌入式Linux系統(tǒng)應用開發(fā)過程中使用非常廣泛，通過Linux網(wǎng)絡發(fā)展、TCP/IP協(xié)議、socket編程、TCP網(wǎng)絡編程、UDP網(wǎng)絡編程、Web編程開發(fā)等方面入手，全面了解Linux網(wǎng)絡應用程序開發(fā)。重點學習網(wǎng)絡編程相關API，熟練掌握TCP協(xié)議服務器的編程方法和并發(fā)服務器的實現(xiàn)，了解HTTP協(xié)議及其實現(xiàn)方法，熟悉UDP廣播、多播的原理及編程方法，掌握混合C/S架構網(wǎng)絡通信系統(tǒng)的設計，熟悉HTML，Javascript等Web編程技術及實現(xiàn)方法。

數(shù)據(jù)結構與算法

數(shù)據(jù)結構及算法在嵌入式底層驅動、通信協(xié)議、及各種引擎開發(fā)中會得到大量應用，對其掌握的好壞直接影響程序的效率、簡潔及健壯性。此階段的學習要重點理解數(shù)據(jù)結構與算法的基礎內(nèi)容，包括順序表、鏈表、隊列、棧、樹、圖、哈希表、各種查找排序算法等應用及其C語言實現(xiàn)過程。

C++ 、QT

C++是Linux應用開發(fā)主要語言之一，本階段重點掌握面向對象編程的基本思想以及C++的重要內(nèi)容。圖形界面編程是嵌入式開發(fā)中非常重要的一個環(huán)節(jié)。由于QT具有跨平臺、面向對象、豐富API、支持2D/3D渲染、支持XML、多國語等強大功能，在嵌入式領域的GUI開發(fā)中得到了廣范的應用，在本階段通過基于QT圖形庫的學習使學員可以熟練編寫GUI程序，并移植QT應用程序到Cortex-A8平臺。包括IDE使用、QT部件及布局管理器、信息與槽機制的應用、鼠標、鍵盤及繪圖事件處理及文件處理的應用。

Cortex A7 、Linux 平臺開發(fā)

通過基于ARM Cortex-A7處理imx6ull了解芯片手冊的基本閱讀技巧，掌握imx6ull系統(tǒng)資源、時鐘控制器、電源管理、異常中斷控制器、nand flash控制器等模塊，為底層平臺搭建做好準備。Linux平臺包括內(nèi)核裁減、內(nèi)核移植、交叉編譯、GNU工具使用、內(nèi)核調試、Bootloader介紹、制作與原理分析、根文件系統(tǒng)制作以及向內(nèi)核中添加自己的模塊，并在imx6ull實驗平臺上運行自己制作的Linux系統(tǒng)，集成部署Linux系統(tǒng)整個流程。同時了解Android操作系統(tǒng)開發(fā)流程。Android系統(tǒng)是基于Linux平臺的開源操作系統(tǒng)，該平臺由操作系統(tǒng)、中間件、用戶界面和應用軟件組成，是首個為移動終端打造的真正開放和完整的移動軟件，目前它的應用不再局限于移動終端，還包括數(shù)據(jù)電視、機頂盒、PDA等消費類電子產(chǎn)品。

驅動開發(fā)

驅動程序設計是嵌入式Linux開發(fā)工作中重要的一部分，也是比較困難的一部分。本階段的學習要熟悉Linux的內(nèi)核機制、驅動程序與用戶級應用程序的接口，掌握系統(tǒng)對設備的并發(fā)操作。熟悉所開發(fā)硬件的工作原理，具備ARM硬件接口的基礎知識，熟悉ARM Cortex-A7處理器imx6ull各資源、掌握Linux設備驅動原理框架，熟悉工程中常見Linux高級字符設備、塊設備、網(wǎng)絡設備、USB設備等驅動開發(fā)，在工作中能獨立勝任底層驅動開發(fā)。
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