老司機談?wù)勅绾螌W(xué)習STM32嵌入式系統

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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。
    首先，從硬件上，“嵌入”是基于CPU的處圍器件的，整合到CPU芯片內部，就好比早期基于X86體系結構下的計算機，CPU有的是運算器和累加器的功能，一切芯片要通過(guò)外部橋路來(lái)擴展實(shí)現，象串口之類(lèi)的都是憑借著(zhù)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，而且PC機有獨立的顯卡，而多數嵌入式處理器都帶有LCD控制器，就其意義來(lái)說(shuō)就相當于顯卡。
    從軟件上來(lái)說(shuō)，嵌入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軟件的“嵌入”。因為嵌入式系統是計算機科學(xué)與電子技術(shù)交叉的一門(mén)綜合性學(xué)科，在嵌入式這個(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。
二、嵌入式系統的分層與專(zhuān)業(yè)的分類(lèi)
    嵌入式系統分為硬件層、驅動(dòng)層、操作系統層和應用層。
    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。同時(shí)，硬件層也是驅動(dòng)層的基礎，有模擬電路與數字電路基礎，還要對操作系統內核及其調度性相當的熟悉的。就目前來(lái)看，有硬件基礎的情況下會(huì )軟件開(kāi)發(fā)會(huì )使你增值。硬件層比較適合于，電子通信、機電自動(dòng)化類(lèi)專(zhuān)業(yè)的人來(lái)學(xué)習，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。
     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)不能執行，要懂得系統內核架構和實(shí)時(shí)調度性，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)初級驅動(dòng)工程師的水平都達不到，這樣所寫(xiě)出來(lái)的驅動(dòng)在應用調用時(shí)現在打開(kāi)的程序中斷以前程序的情況，或者要等上一會(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，所以工資也是相對最高的。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。
    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。
    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，到其他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。但如果涉及嵌入式系統下嵌入式數據庫、基于嵌入式系統的網(wǎng)絡(luò )編程和基于此應用層面的協(xié)議應用開(kāi)發(fā)又較為復雜， 并且有難度了。
三、目標與定位
    學(xué)STM32嵌入式，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。硬件的寄存器類(lèi)的東西還是要能看懂的，掌握基于板級的匯編和C編程。
四、開(kāi)發(fā)系統選擇
    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，但嵌入式系統這個(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。
    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。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、高級嵌入式系統硬件工程師要具備的技能
    對于硬件來(lái)講有幾個(gè)方向，就單純信號來(lái)分為數字和模擬，模擬比較難搞，需要積累多年的經(jīng)驗，但是達到一定技術(shù)水平后工資十分可觀(guān)。
    數字部分在大方向上又可分為51/ARM的單片機類(lèi)，DSP類(lèi)，FPGA類(lèi)。ARM單片機（STM32屬于A(yíng)RM系列）類(lèi)的內容就較多，業(yè)界產(chǎn)品占用量大，應用人群廣，因此就業(yè)前景不錯。而硬件設計最體現水平和水準的就是接口設計這塊，這是各個(gè)高級硬件工程師判定水平高低的依據。
    想成為一個(gè)優(yōu)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，從硬件設計工程師中還可以分出ECAD工程師，就是專(zhuān)業(yè)的畫(huà)PCB板的工程師，和EMC設計工程師，幫助解決EMC的問(wèn)題。要能用到工具畫(huà)圖畫(huà)板做邏輯設計、接口設計審圖、調試。
    硬件是要靠經(jīng)驗，十年磨一劍！但是相對通常的軟件開(kāi)發(fā)者來(lái)說(shuō)，可以有更長(cháng)的職業(yè)壽命。更多嵌入式學(xué)習，歡迎咨詢(xún)余工Q 二八五九七八零二零三