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如何學(xué)習嵌入式系統（基于A(yíng)RM平臺） .rar
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2010-7-21 14:44 上傳
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【自我學(xué)習轉載】
前言
網(wǎng)上看到眾多網(wǎng)友都問(wèn)了關(guān)于嵌入式系統方面的很多問(wèn)題，很多都可在這里找到答案，希望我的這篇文章能給他們以啟發(fā)。
一、嵌入式系統的概念
著(zhù)重理解“嵌入”的概念
主要從三個(gè)方面上來(lái)理解。
1、從硬件上，將基于CPU的處圍器件，整合到CPU芯片內部，比如早期基于X86體系結構下的計算機，CPU只是有運算器和累加器的功能，一切芯片要造外部橋路來(lái)擴展實(shí)現，象串口之類(lèi)的都是靠外部的16C550/2的串口控制器芯片實(shí)現，而目前的這種串口控制器芯片早已集成到CPU內部，還有PC機有顯卡，而多數嵌入式處理器都帶有LCD控制器，但其種意義上就相當于顯卡。比較高端的ARM類(lèi)Intel Xscale架構下的IXP網(wǎng)絡(luò )處理器CPU內部集成PCI控制器（可配成支持4個(gè)PCI從設備或配成自身為CPI從設備）；還集成3個(gè)NPE網(wǎng)絡(luò )處理器引擎，其中兩個(gè)對應于兩個(gè)MAC地址，可用于網(wǎng)關(guān)交換用，而另外一個(gè)NPE網(wǎng)絡(luò )處理器引擎支持DSL，只要外面再加個(gè)PHY芯片即可以實(shí)現DSL上網(wǎng)功能。IXP系列最高主頻可以達到1.8G，支持2G內存，1G×10或10G×1的以太網(wǎng)口或Febre channel的光通道。IXP系列應該是目標基于ARM體系統結構下由intel進(jìn)行整合后成Xscale內核的最高的處理器了。
2、從軟件上前，就是在定制操作系統內核里將應用一并選入，編譯后將內核下載到ROM中。而在定制操作系統內核時(shí)所選擇的應用程序組件就是完成了軟件的“嵌入”，比如WinCE在內核定制時(shí)，會(huì )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(dòng)后，就可以在界面中找到這些東西，如果是以前PC上將的windows操作系統，多半的東西都需要我們得新再裝。
3、把軟件內核或應用文件系統等東西燒到嵌入式系統硬件平臺中的ROM中就實(shí)現了一個(gè)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(huà)側重于理解型的定義，書(shū)上的定義也有很多，但在這個(gè)領(lǐng)域范圍內，誰(shuí)都不敢說(shuō)自己的定義是十分確切的，包括那些專(zhuān)家學(xué)者們，歷為畢竟嵌入式系統是計算機范疇下的一門(mén)綜合性學(xué)科
二、嵌入式系統的分層與專(zhuān)業(yè)的分類(lèi)。
嵌入式系統分為４層，硬件層、驅動(dòng)層、操作系統層和應用層。
1、硬件層，是整個(gè)嵌入式系統的根本，如果現在單片機及接口這塊很熟悉，并且能用C和匯編語(yǔ)言來(lái)編程的話(huà)，從嵌入式系統的硬件層走起來(lái)相對容易，硬件層也是驅動(dòng)層的基礎，一個(gè)優(yōu)秀的驅動(dòng)工程師是要能夠看懂硬件的電路圖和自行完成CPLD的邏輯設計的，同時(shí)還要對操作系統內核及其調度性相當的熟悉的。但硬件平臺是基礎，增值還要靠軟件。
硬件層比較適合于，電子、通信、自動(dòng)化、機電一體、信息工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)的人來(lái)搞，需要掌握的專(zhuān)業(yè)基礎知識有，單片機原理及接口技術(shù)、微機原理及接口技術(shù)、C語(yǔ)言。
2、驅動(dòng)層，這部分比較難，驅動(dòng)工程師不僅要能看懂電路圖還要能對操作系統內核十分的精通，以便其所寫(xiě)的驅動(dòng)程序在系統調用時(shí)，不會(huì )獨占操作系統時(shí)間片，而導至其它任務(wù)不能動(dòng)行，不懂操作系統內核架構和實(shí)時(shí)調度性，沒(méi)有良好的驅動(dòng)編寫(xiě)風(fēng)格，按大多數書(shū)上所說(shuō)添加的驅動(dòng)的方式，很多人都能做到，但可能連個(gè)初級的驅動(dòng)工程師的水平都達不到，這樣所寫(xiě)的驅動(dòng)在應用調用時(shí)就如同windows下我們打開(kāi)一個(gè)程序運行后，再打開(kāi)一個(gè)程序時(shí)，要不就是中斷以前的程序，要不就是等上一會(huì )才能運行后來(lái)打開(kāi)的程序。想做個(gè)好的驅動(dòng)人員沒(méi)有三、四年功底，操作系統內核不研究上幾編，不是太容易成功的，但其工資在嵌入式系統四層中可是最高的。
驅動(dòng)層比較適合于電子、通信、自動(dòng)化、機電一體、信息工程類(lèi)專(zhuān)業(yè)尤其是計算機偏體系結構類(lèi)專(zhuān)業(yè)的人來(lái)搞，除硬件層所具備的基礎學(xué)科外，還要對數據結構與算法、操作系統原理、編譯原理都要十分精通了解。
3、操作系統層，對于操作系統層目前可能只能說(shuō)是簡(jiǎn)單的移植，而很少有人來(lái)自已寫(xiě)操作系統，或者寫(xiě)出缺胳膊少腿的操作系統來(lái)，這部分工作大都由驅動(dòng)工程師來(lái)完成。操作系統是負責系統任務(wù)的調試、磁盤(pán)和文件的管理，而嵌入式系統的實(shí)時(shí)性十分重要。據說(shuō)，XP操作系統是微軟投入300人用兩年時(shí)間才搞定的，總時(shí)工時(shí)是600人年，中科院軟件所自己的女?huà)zHopen操作系統估計也得花遇幾百人年才能搞定。因此這部分工作相對來(lái)講沒(méi)有太大意義。
4、應用層，相對來(lái)講較為容易的，如果會(huì )在windows下如何進(jìn)行編程接口函數調用，到操作系統下只是編譯和開(kāi)發(fā)環(huán)境有相應的變化而已。如果涉及Jave方面的編程也是如此的。嵌入式系統中涉及算法的由專(zhuān)業(yè)算法的人來(lái)處理的，不必歸結到嵌入式系統范疇內。但如果涉及嵌入式系統下面嵌入式數據庫、基于嵌入式系統的網(wǎng)絡(luò )編程和基于某此應用層面的協(xié)議應用開(kāi)發(fā)（比如基于SIP、H.323、Astrisk）方面又較為復雜，并且有難度了。
三、目標與定位。
先有目標，再去定位。
學(xué)ARM，從硬件上講，一方面就是學(xué)習接口電路設計，另一方面就是學(xué)習匯編和C語(yǔ)言的板級編程。如果從軟件上講，就是要學(xué)習基于ARM處理器的操作系統層面的驅動(dòng)、移植了。這些對于初學(xué)都來(lái)說(shuō)必須明確,要么從硬件著(zhù)手開(kāi)始學(xué)，要么從操作系統的熟悉到應用開(kāi)始學(xué)，但不管學(xué)什么，只要不是純的操作系統級以上基于API的應用層的編程，硬件的寄存器類(lèi)的東西還是要能看懂的，基于板級的匯編和C編程還是要會(huì )的。因此針對于嵌入式系統的硬件層和驅動(dòng)程的人，ARM的接口電路設計、ARM的C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言編程及調試開(kāi)發(fā)環(huán)境還是需要掌握的。
因此對于初學(xué)者必然要把握住方向，自己的目標是什么，自己要在那一層面上走。然后再著(zhù)手學(xué)習較好，與ARM相關(guān)的嵌入式系統的較為實(shí)際的兩個(gè)層面硬件層和驅動(dòng)層，不管學(xué)好了那一層都會(huì )很有前途的。
如果想從嵌入式系統的應用層面的走的話(huà)，可能與ARM及其它體系相去較遠，要著(zhù)重研究基嵌入式操作系統的環(huán)境應用與相應開(kāi)發(fā)工具鏈，比如WinCe操作系統下的EVC應用開(kāi)發(fā)（與windows下的VC相類(lèi)似），如果想再有突破就往某些音視頻類(lèi)的協(xié)議上靠，比如VOIP領(lǐng)域的基于SIP或H.323協(xié)議的應用層開(kāi)發(fā)，或是基于嵌入式網(wǎng)絡(luò )數據庫的開(kāi)發(fā)等等。
對于初學(xué)者來(lái)講，要量力而行，不要認為驅動(dòng)層工資高就把它當成方向了，要結合自身特點(diǎn)，嵌入式系統四個(gè)層面上那個(gè)層面上來(lái)講都是有高人存在，當然高人也對應的高工資，我是做硬件層的，以前每月工資中個(gè)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，一方面充當主管及人物的角色，兩個(gè)職位我一個(gè)人干，但上班時(shí)間就那些。硬件這方面上可能與我PK的人很少了，才讓我拿到那么多的工資。
四、開(kāi)發(fā)系統選擇。
很多ARM初學(xué)者都希望有一套自己能用的系統，但他們住住會(huì )產(chǎn)生一種錯誤認識就是認為處理器版本越高、性能越高越好，就象很多人認為ARM9與ARM7好，我想對于初學(xué)者在此方面以此入門(mén)還應該理智，開(kāi)發(fā)系統的選擇最終要看自己往嵌入式系統的那個(gè)方向上走，是做驅動(dòng)開(kāi)發(fā)還是應用，還是做嵌入式系統硬件層設計與板級測試。如果想從操作系統層面或應用層面上走，不管是驅動(dòng)還是應用，那當然處理器性能越高越好了，但這個(gè)東西自學(xué)，有十分大的困難，不是幾個(gè)月或半年或是一年二年能搞定的事。
在某種意義上請，ARM7與9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。對于用戶(hù)來(lái)講可能覺(jué)查不到什么，只能是感覺(jué)速度有些快而已。
ARM7比較適合于那些想從硬件層面上走的人，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(lái)講，可以很容易將Cache關(guān)了，而且內部接口寄存器很容易看明白，各種接口對于用硬件程序控制或AXD單步命令行指令都可以控制起來(lái)，基于51單片機的思想很容易能把他搞懂，就當成個(gè)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件ARM開(kāi)發(fā)工程師的困惑，從而不會(huì )被業(yè)界某此不是真正懂嵌入式爛公司帶到操作系統層面上去，讓他們望而失畏，讓業(yè)界更加缺少這方面的人才。
而嵌入式系統不管硬件設計還是軟件驅動(dòng)方面都是十分注重接口這部分的，選擇平臺還要考察一個(gè)處理器的外部資源，你接觸外部資源越多，越熟悉他們那你以后就業(yè)成功的機率就越高，這就是招聘時(shí)所說(shuō)的有無(wú)“相關(guān)技能”，因為一個(gè)人不可能在短短幾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(méi)有見(jiàn)過(guò)的，就拿臺灣數十家小公司（市價(jià)幾千萬(wàn)）的公司生產(chǎn)的ARM類(lèi)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(guān)工作經(jīng)驗的人了，那什么是相關(guān)工作經(jīng)驗，在硬件上講的是外圍接口設計，在軟件上講是操作系統方面相關(guān)接口驅動(dòng)及應用開(kāi)發(fā)經(jīng)驗。我從業(yè)近十年，2000年ARM出現，我一天始做ARM7,然后直接跑到了Xscale（這個(gè)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(huì )的。
因此開(kāi)發(fā)系統的選擇，要看自己的未來(lái)從來(lái)目標方向、要看開(kāi)發(fā)板接口資源、還要看業(yè)界的通用性。
五、如何看待培訓。
國內嵌入式人才缺乏，國外高校的技術(shù)超前于業(yè)界公司，而國內情況是業(yè)界公司方面的嵌入式系統技術(shù)要遠遠領(lǐng)先于高校。為架構業(yè)界與高校溝通的橋梁，把先進(jìn)技能帶給高校學(xué)子，為學(xué)生在就業(yè)競爭中打造一張王牌，并為業(yè)界工程師快速提升實(shí)現自我創(chuàng )造機遇，我就這樣辭去了外企年薪20多萬(wàn)的職位，做嵌入式系統方面的培訓了。
對于培訓來(lái)講，是花錢(qián)來(lái)買(mǎi)時(shí)間，很多工程師都喜歡自己學(xué)，認為培訓不值，這也是有可能的，純?yōu)橘嶅X(qián)的培訓當然不會(huì )太有價(jià)值，但對于實(shí)力型的培訓他們可能就虧大了，有這樣一筆帳不知他們算過(guò)沒(méi)有，如果一個(gè)一周的培訓，能帶給他們自學(xué)兩年后才能掌握的知識，在培訓完后他們用三個(gè)月到半年時(shí)間消化培訓內容，這樣他會(huì )省約至少一年半的時(shí)間來(lái)學(xué)其它的或重新站在另一個(gè)高度上工作，那么他將最遲一年后會(huì )拿到他兩年后水平所對應的工資，就是在工資與水平對應的關(guān)系上比同批人縮短一年，每月按最少1千計，再減去培訓費用至少多1.0萬(wàn)，同時(shí)也省了一年時(shí)間，不管是休閑也好，再繼續提高也好，總之是跑到了隊伍的前面了。
另一層面上講，對于新人的培訓相當于他們?yōu)樽约禾崆百I(mǎi)了份失業(yè)保險，有師傅會(huì )帶領(lǐng)他們入道，我今年暑假時(shí)班里最年輕的一個(gè)學(xué)生是大二的，今年才上大三，這學(xué)期才剛學(xué)單片機，但現在ARM方面的編程工作已經(jīng)搞得有聲有色了，再過(guò)一年多畢業(yè)，他還會(huì )失業(yè)嗎？
再者通過(guò)培訓，你可以知道很多業(yè)界不為常人所知的事，同時(shí)也為自己找了個(gè)師傅，就比如說(shuō)，兩個(gè)工程師分別用S3C2410和PXA255來(lái)做手持設備，同樣兩人都工作四年，再出去找工作，兩人工資可能最多可相差一倍，為什么？這就是業(yè)界不為常人所知的規則，2410屬于民品，被業(yè)界用爛了，做產(chǎn)品時(shí)成本特敏感，當然也對人才成本敏感了，PXA255是intel的東西，一個(gè)255 CPU能買(mǎi)三個(gè)2410，一直被業(yè)界定義為貴族產(chǎn)品，用的公司都是大公司或為軍方服務(wù)的公司，不會(huì )在乎成本，只要把東西做好，一切都好說(shuō)，但這方面做的人也少啊，因為開(kāi)發(fā)系統貴啊。
對于說(shuō)為自已找了個(gè)好師傅，我想是這樣的，因為同級工程師間存在著(zhù)某此潛在的競爭關(guān)系，有很多人不愿意把自己知道的東西教給別人，這意味著(zhù)他將要失業(yè)，就是所說(shuō)的教會(huì )徒弟，餓死師傅，但對于我們這些人就不存在這樣的關(guān)系了，我是在嵌入式系統平臺設計上走到了一定程序，目前在國內這塊的技術(shù)上已經(jīng)是自己很難再突破自己，因此很多東西我對大家都是OPEN的，就比如說(shuō)下面那部分關(guān)于接口設計中所提到的時(shí)序接口東西，我要是不講，卻使是高級硬件工程師我想也幾乎只有10%的人能知道吧。 |
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發(fā)表于 2010-7-21 14:44:20
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