嵌入式开发的初步认识*转

    
嵌入式开发的初步认识

PS*突破与惊喜就是,突然有一天你发现,原来,你想要的东西一直离你这么近!*

     嵌入式就业发展空间相对较大。嵌入式系统是当前最热门、最具发展前途的IT应用领域之一。包括手机、电子字典、可视电话、数字相机(DC)、数字摄像机(DV)、U-Disk、机顶盒(Set Top Box)、高清电视(HDTV)、游戏机、智能玩具、交换机、路由器、数控设备或仪表、汽车电子、家电控制系统、医疗仪器、航天航空设备等都是典型的嵌入式系统。因此,通过嵌入式培训成为专业的嵌入式技术人才,其职业发展空间较大。

发展前景:嵌入式系统是软硬结合的东西,搞嵌入式开发的人有两类。

一类是学电子工程、通信工程等偏硬件专业出身的人,他们主要是搞硬件设计,有时要开发一些与硬件关系最密切的最底层软件,如BootLoader、Board Support Package(像PC的BIOS一样,往下驱动硬件,往上支持操作系统),最初级的硬件驱动程序等。他们的优势是对硬件原理非常清楚,不足是他们更擅长定义各种硬件接口,但对复杂软件系统往往力不从心(例如嵌入式操作系统原理和复杂应用软件等)。

另一类是学软件、计算机专业出身的人,主要从事嵌入式操作系统和应用软件的开发。如果这类人对硬件原理和接口有较好的掌握,也完全可以写BSP和硬件驱动程序。嵌入式硬件设计完后,各种功能就全靠软件来实现了,嵌入式设备的增值很大程度上取决于嵌入式软件,这占了嵌入式系统的最主要工作(有很多公司将硬件设计包给了专门的硬件公司,稍复杂的硬件都交给台湾或国外公司设计,国内的硬件设计力量很弱,很多嵌入式公司自己只负责开发软件,因为公司都知道,嵌入式产品的差异很大程度在软件上,在软件方面是最有“花头“可做的),所以软件研发人员完全不用担心在嵌入式市场上的无用武之地,越是智能设备越是复杂系统,软件越起关键作用,而且这是趋势。

嵌入式领域较新,发展非常快,很多软硬件技术出现的时间都不太长(如ARM处理器、嵌入式操作系统、LINUX操作系统),大多数人没有条件接触或进入嵌入式行业,更谈不上能有机会接受专业人士的指导。因此,踏进这个行业的难度比较大,嵌入式人才稀缺,身价自然也水涨船高。

权威部门统计,我国嵌入式人才缺口每年50万人左右。根据前程无忧网发布的调查报告,嵌入式软件开发是未来几年最热门和最受欢迎的职业之一,具有10年工作经验的高级嵌入式工程师年薪在30万元左右。即使是初级的嵌入式软件开发人员,平均月薪也达到了3000—5000元,中高级的嵌入式工程师月薪平均超过10000元。 做软件实际上有高下之分,开发语言从机器语言、汇编到C、C++,再到红透半边天的Java、C#等,该学哪种呢?为什么有些开发者工资低,而有些开发者千金难求?为什么3年的Java高级程序员薪水仅仅8k-10k,而一个Linux底层C语言程序员两年经验就敢要10k的薪水?

还是门槛,比如月薪15k的Linux嵌入式开发职位,门槛就有 Linux系统、Shell编程、Linux开发环境、C语言、ARM硬件平台、数据结构、Linux内核、驱动程序等,粗略数数就有8道关口,他需要非常熟悉整个的计算机体系,能做出实际的产品,而Java的开发者却仅仅是会使用名叫Java的语言工具,始终高高飘在众多层次之上,开发项目非常快,甚至可以不知道OSI模型,很可能自始至终都是软件蓝领。

嵌入式开发本身也有高下之分,至少包含嵌入式应用程序工程师和底层的驱动内核工程师两种。前者同样是使用现成工具进行简单劳动,比如使用J2ME开发小游戏或者进行一些界面开发,而后者是根据芯片具体情况把操作系统(如Linux)移植到上面,同时编写必要的驱动程序,改写相应的内核代码。很显然后者是一个公司真正的技术核心。而技术核心的工资很可能是其他开发者的数倍。

嵌入式开发突出强制和项目,学习不仅仅是学习几项技术,而是构建你的知识体系。比如学习嵌入式开发,就要从基础Linux,C语言,数据结构开始,到ARM,汇编,Linux内核、驱动等,更重要的是更多的项目练习,设计至少5个项目,多达10000行强制核心代码的编写可以让你真正获得知识。为进入外企或者出国做准备。  未来的几年内,随着信息化,智能化,网络化的发展,嵌入式系统技术也将获得广阔的发展空间。美国著名未来学家尼葛洛庞帝99年1月访华时预言,4~5年后嵌入式智能(电脑) 工具将是PC和因特网之后最伟大的发明。我国著名嵌入式系统专家沈绪榜院士98年11月在武汉全国第11次微机学术交流会上发表的《计算机的发展与技术》一文中,对未来10年以嵌入式芯片为基础的计算机工业进行了科学的阐述和展望。1999年世界电子产品产值已超过12000亿美元,2000年达到13000亿美元,预计2005年,销售额将达18000亿美元。一些先进的PDA在显示屏幕上已实现汉字写入、短消息语音发布,日用范围也将日益广阔。对于企业专用解决方案,如物流管理、条码扫描、移动信息采集等,这种小型手持嵌入式系统将发挥巨大的作用。自动控制领域,不仅可以用于ATM机,自动售货机,工业控制等专用设备,和移动通讯设备结合、GPS、娱乐相结合,嵌入式系统同样可以发挥巨大的作用。

嵌入式领域的应用:1.消费电子:mp3、手机、电梯、汽车…2.智能家电:数字电视、微波炉、数码相机、空调…3.网络设备:交换机、路由器…4.医疗仪器:..各种医疗器械…5.航天设备:卫星、航天飞机、月球探测仪…6.工业控制:控制主机,智能监控…计算机系统:包括硬件和软件系统、且软、硬件均可裁剪,但必须有最小系统要求。

嵌入式开发的就业方向:

一、关于企业计算方向

企业计算(Enterprise Computing)是稍时髦较好听的名词,主要是指企业信息系统,如ERP软件(企业资源规划)、CRM软件(客户关系管理)、SCM软件(供应链管理,即物流软件),银行证券软件,财务软件,电子商务/政务(包括各种网站),数据仓库,数据挖掘,商务智能等企业信息管理系统。

二、关于嵌入式系统方向

嵌入式系统无疑是当前最热门最有发展前途的IT应用领域之一。嵌入式系统用在一些特定专用设备上,通常这些设备的硬件资源(如处理器、存储器等)非常有限,并且对成本很敏感,有时对实时响应要求很高等。特别是随着消费家电的智能化,嵌入式更显重要。像我们平常常见到的手机、PDA、电子字典、可视电话、VCD/DVD/MP3 Player、数字相机(DC)、数字摄像机(DV)、U-Disk、机顶盒(Set Top Box)、高清电视(HDTV)、游戏机、智能玩具、交换机、路由器、数控设备或仪表、汽车电子、家电控制系统、医疗仪器、航天航空设备等等都是典型的嵌入式系统。

三、关于游戏软件方向

将游戏软件人才称为数字媒体软件人才可能更好听些,包括游戏软件策划(最缺游戏策划的人)、游戏软件美术设计、游戏软件程序设计等多方面的人才,对软件学院,游戏软件程序设计当然是最合适的了。

嵌入式相关专业术语:

EmbeddedControl Channel

嵌入式控制通道

EmbeddedDocument Architecture

嵌入式文件架构

EmbeddedLinking and Control

嵌入式链路及控制

EmbeddedMicro Internetworking Technology

嵌入式微型互联网技术

EmbeddedSystem Area Network

嵌入式系统域网

EmbeddedSystem Conference

嵌入式系统会议

NovellEmbedded Systems Technology Novell

的嵌入式系统技术

RapidObject-Oriented Process for Embedded Systems

嵌入式快速面向对象过程

RapidObject-Oriented Process for Embedded Systems

嵌入式系统设计中面向对象的高速线程

12.

embeddedJava

嵌入式Java

embeddedWeb server

嵌入式网络服务器

embeddedcontrol

嵌入式控制

embeddedcontroller

嵌入式控制器

embeddedservo system

嵌入式伺服系统

embeddedsoftware

嵌入式软件

embeddedsystem

嵌入式系统

embeddedtest

嵌入式测试

control,embedded

嵌入式控制

controller,embedded

嵌入式控制器

Javaembedded server Java

嵌入式服务器

企业嵌入式开发:嵌入式设计是企业电子产品设计的重要组成,目前国内外中小型企业内部都建立了自己的嵌入式开发团队。团队所需的人员职位构成包括:(1)系统设计工程师 (2)硬件工程师 (3)底层驱动工程师 (4)Linux系统工程师 (5)应用设计工程师等。

对于企业而言,嵌入式开发越来越朝着敏捷开发、专业操作的方向发展。国内也逐步涌现出一些专门定制开发电子产品、进行嵌入式外包的专业公司。

对于企业而言,随时关注嵌入式承载硬件的发展尤其重要,尤其是ARM、FPGA、MCU的结构、工艺、速度正在经历着不断的变革。

嵌入式计算机系统是整个嵌入式系统的核心,由硬件层、中间层、系统软件层和应用软件层组成。执行装置也称为被控对象,它可以接受嵌入式计算机系统发出的控制命令,执行所规定的操作或任务。执行装置可以很简单,如手机上的一个微小型的电机,当手机处于震动接收状态时打开;也可以很复杂,如SONY 智能机器狗,上面集成了多个微小型控制电机和多种传感器,从而可以执行各种复杂的动作和感受各种状态信息。

硬件层

硬件层中包含嵌入式微处理器、存储器(SDRAM、ROM、Flash等)、通用设备接口和I/O接口(A/D、D/A、I/O等)。在一片嵌入式处理器基础上添加电源电路、时钟电路和存储器电路,就构成了一个嵌入式核心控制模块。其中操作系统和应用程序都可以固化在ROM中。

(1)嵌入式微处理器

嵌入式系统硬件层的核心是嵌入式微处理器,嵌入式微处理器与通用CPU最大的不同在于嵌入式微处理器大多工作在为特定用户群所专用设计的系统中,它将通用CPU许多由板卡完成的任务集成在芯片内部,从而有利于嵌入式系统在设计时趋于小型化,同时还具有很高的效率和可靠性。

嵌入式微处理器的体系结构可以采用冯?诺依曼体系或哈佛体系结构;指令系统可以选用精简指令系统(Reduced Instruction Set Computer,RISC)和复杂指令系统CISC(Complex Instruction Set Computer,CISC)。RISC计算机在通道中只包含最有用的指令,确保数据通道快速执行每一条指令,从而提高了执行效率并使CPU硬件结构设计变得更为简单。

嵌入式微处理器有各种不同的体系,即使在同一体系中也可能具有不同的时钟频率和数据总线宽度,或集成了不同的外设和接口。据不完全统计,全世界嵌入式微处理器已经超过1000多种,体系结构有30多个系列,其中主流的体系有ARM、MIPS、PowerPC、X86和SH等。但与全球PC市场不同的是,没有一种嵌入式微处理器可以主导市场,仅以32位的产品而言,就有100种以上的嵌入式微处理器。嵌入式微处理器的选择是根据具体的应用而决定的。

(2)存储器

嵌入式系统需要存储器来存放和执行代码。嵌入式系统的存储器包含Cache、主存和辅助存储器,其存储结构如图1-2所示。

1>Cache

Cache是一种容量小、速度快的存储器阵列它位于主存和嵌入式微处理器内核之间,存放的是一段时间微处理器使用最多的程序代码和数据。在需要进行数据读取操作时,微处理器尽可能的从Cache中读取数据,而不是从主存中读取,这样就大大改善了系统的性能,提高了微处理器和主存之间的数据传输速率。Cache的主要目标就是:减小存储器(如主存和辅助存储器)给微处理器内核造成的存储器访问瓶颈,使处理速度更快,实时性更强。

在嵌入式系统中Cache全部集成在嵌入式微处理器内,可分为数据Cache、指令Cache或混合Cache,Cache的大小依不同处理器而定。一般中高档的嵌入式微处理器才会把Cache集成进去。

2>主存

主存是嵌入式微处理器能直接访问的寄存器,用来存放系统和用户的程序及数据。它可以位于微处理器的内部或外部,其容量为256KB~1GB,根据具体的应用而定,一般片内存储器容量小,速度快,片外存储器容量大。

常用作主存的存储器有:

ROM类 NOR Flash、EPROM和PROM等。

RAM类 SRAM、DRAM和SDRAM等。

其中NOR Flash 凭借其可擦写次数多、存储速度快、存储容量大、价格便宜等优点,在嵌入式领域内得到了广泛应用。

3>辅助存储器

辅助存储器用来存放大数据量的程序代码或信息,它的容量大、但读取速度与主存相比就慢的很多,用来长期保存用户的信息。

嵌入式系统中常用的外存有:硬盘、NAND Flash、CF卡、MMC和SD卡等。

(3)通用设备接口和I/O接口

嵌入式系统和外界交互需要一定形式的通用设备接口,如A/D、D/A、I/O等,外设通过和片外其他设备的或传感器的连接来实现微处理器的输入/输出功能。每个外设通常都只有单一的功能,它可以在芯片外也可以内置芯片中。外设的种类很多,可从一个简单的串行通信设备到非常复杂的802.11无线设备。

嵌入式系统中常用的通用设备接口有A/D(模/数转换接口)、D/A(数/模转换接口),I/O接口有RS-232接口(串行通信接口)、Ethernet(以太网接口)、USB(通用串行总线接口)、音频接口、VGA视频输出接口、I2C(现场总线)、SPI(串行外围设备接口)和IrDA(红外线接口)等。

中间层

硬件层与软件层之间为中间层,也称为硬件抽象层(Hardware Abstract Layer,HAL)或板级支持包(Board Support Package,BSP),它将系统上层软件与底层硬件分离开来,使系统的底层驱动程序与硬件无关,上层软件开发人员无需关心底层硬件的具体情况,根据BSP 层提供的接口即可进行开发。该层一般包含相关底层硬件的初始化、数据的输入/输出操作和硬件设备的配置功能。BSP具有以下两个特点。

硬件相关性:因为嵌入式实时系统的硬件环境具有应用相关性,而作为上层软 件与硬件平台之间的接口,BSP需要为操作系统提供操作和控制具体硬件的方法。

操作系统相关性:不同的操作系统具有各自的软件层次结构,因此,不同的操作系统具有特定的硬件接口形式。

实际上,BSP是一个介于操作系统和底层硬件之间的软件层次,包括了系统中大部分与硬件联系紧密的软件模块。设计一个完整的BSP需要完成两部分工作:嵌入式系统的硬件初始化以及BSP功能,设计硬件相关的设备驱动。

4特点

1)可裁剪性。支持开放性和可伸缩性的体系结构。

2)强实时性。EOS实时性一般较强,可用于各种设备控制中。

3)统一的接口。提供设备统一的驱动接口。

4)操作方便、简单、提供友好的图形GUI和图形界面,追求易学易用。

提供强大的网络功能,支持TCP/IP协议及其他协议,提供TCP/UDP/IP/PPP协议支持及统一的MAC访问层接口,为各种移动计算设备预留接口。

5)强稳定性,弱交互性。嵌入式系统一旦开始运行就不需要用户过多的干预、这就要负责系统管理的EOS具有较强的稳定性。嵌入式操作系统的用户接口一般不提供操作命令,它通过系统的调用命令向用户程序提供服务。

6)固化代码。在嵌入式系统中,嵌入式操作系统和应用软件被固化在嵌入式系统计算机的ROM中。

7)更好的硬件适应性,也就是良好的移植性。

8)嵌入式系统和具体应用有机地结合在一起,它的升级换代也是和具体产品同步进行,因此嵌入式系统产品一旦进入市场,具有较长的生命周期。


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