高手分享的嵌入式學習心得
學習有捷徑嗎?俺認為是有的，正確的道路就是捷徑。
就好象是爬山，如果有導游圖，那就能找到一條最正確的路線;如果沒有導游圖，自己瞎琢磨，東問西問，也未必能找到最佳的路線。
有時候回首前塵，會謂嘆，要是當時我這樣做就好了;這也說明了人生會有一個最優(yōu)解。
嵌入式系統(tǒng)的學習也是一樣，作為電子專業(yè)或者其它專業(yè)的學生來說，想要把嵌入式系統(tǒng)的學習搞好，走一條成功的人生道路，那應該怎么去做呢?俺試著分析看看。
當然人生的道路很多很多，嵌入式不可能是唯一的道路，也絕對不是最好的道路;這些都是因人而異的;
如果你沒有什么別的資源，俺主要指的是人脈，資金，需要靠技術吃飯，正好你學的是電子、自動化、通訊...這樣跟嵌入式相關的專業(yè)，又正好喜歡技術，那么可以考慮把嵌入式當作自己的傍身之技來學習。這時尋求嵌入式系統(tǒng)學習的最優(yōu)解就有了意義。
一、 嵌入式系統(tǒng)的定義
根據(jù)網(wǎng)絡上搜索到的關于嵌入式系統(tǒng)的定義，結合自己對嵌入式系統(tǒng)的理解，把嵌入式系統(tǒng)定義如下：
1、 嵌入式系統(tǒng)簡單的說就是面向特定應用設計的專用計算機系統(tǒng);
2、 嵌入式系統(tǒng)與普通的PC或者notebook不同，嵌入式系統(tǒng)的外形尺寸、功耗、外部適配器等各種特征必須滿足應用的要求和限制;
3、 嵌入式系統(tǒng)的軟件包括操作系統(tǒng)燒錄在一塊電路板上;
4、 使用低功耗的X86級別的CPU，采用模塊化的設計，配置了最基本的計算機周邊配備而制成。這種計算機通常采用Windows操作系統(tǒng);
5、 嵌入式系統(tǒng)的CPU可以是：4位、8位、16位、32位;
6、 嵌入式系統(tǒng)應用廣泛，諸如：
1) 小家電
2) 汽車
3) 電梯
4) 電視
5) 錄像機或者VCD、DVD
6) mp3、mp4
7) 工業(yè)控制
8) 醫(yī)療設備
9) 衛(wèi)星
10) 電話
11) PDA
12) 飛行系統(tǒng)等等
13) ……
7、 嵌入式系統(tǒng)的體系結構：
1) CPU
2) RAM
3) ROM或者flash ram
4) AD
5) DA
6) 人機界面(例如按鍵+LED/LCD/彩色液晶顯示器/)
7) I/O
8) Usart
9) USB
10) CAN
11) 以太網(wǎng)
12) 嵌入式的操作系統(tǒng)，例如：uc/os、linux、vxworks、wince、dos。。。
8、 嵌入式系統(tǒng)更多的表現(xiàn)為SoC的特點，也就是把整個系統(tǒng)都集成在一個芯片上，例如，ATMEL的arm7的芯片91sam7x128/256等;用戶可以獲得廉價而功能強大的嵌入式系統(tǒng);
二、 最正確的學習道路 - 從8位mcu到canbus到ARM7
第一步：熟悉8位mcu
個人的看法是，學習嵌入式的技術有個脈絡：8位mcu(51或者avr...)+can2.0B+arm7+arm9，學習的時候可以按照這個脈絡來進行;
作為低端的嵌入式系統(tǒng)，選擇8位mcu作為入門是比較適中的，而8位mcu中，相比pic、avr、freescale等等8位單片機來說，又以選擇51核的單片機作為學習8位mcu的首選來更加合適。當然這個觀點是仁者見仁智者見智;如果需要理由的話，那么也許以下這些理由可以作為參考：
1. 51上積累了大量的優(yōu)秀的代碼和其它資源;網(wǎng)絡上這樣的資源太多了，幾乎就是不花錢的;
2. 生產51內核的單片機的廠家很多，比如：ATMEL、華邦、LG、飛利浦、STC(宏晶科技)、TI、…
3. 51單片機在細分低端市場，面向不同的行業(yè)應用，廠家推出了不同的產品，如LPC900系列，STC的12CXXXX系列;在功能、價格、功耗，體積，封裝、抗干擾等方面來滿足行業(yè)用戶的需求;例如，現(xiàn)在的51單片機越來越多的集成了A/D、D/A、SPI、I2C、PWM、內部時鐘、看門狗、eeprom、ISP/IAP等等，已經跟傳統(tǒng)的ATMEL的89C51/52有了很大的差別!功能越來越強大的同時成本越來越低，而且不擔心某個廠家缺貨...
4. 。。。。(還在不斷增加之中)
第二步：熟悉can2.0A/B，在精通51的基礎上，熟悉can2.0A/B
為什么是canbus而不是modbus bus、bitbus?
CAN是德國Bosch 公司為解決現(xiàn)代車輛中眾多的控制和數(shù)據(jù)交換問題,開發(fā)出一種CAN(Controller Area Network)現(xiàn)場總線通信結構。其主要特點是：
1. 8字節(jié)的短幀傳送，故傳輸時間短、抗干擾性強;
2. 高速，最高速度可達1Mbit/s;
3. 多主方式，多主之間又可以分成是主節(jié)點和次節(jié)點;各節(jié)點均可在任意時刻主動向網(wǎng)絡上的其他節(jié)點發(fā)送信息，不分主從，通信靈活;發(fā)送的時候總線自動仲裁主次;主節(jié)點占有優(yōu)先權;
4. 可以做到全區(qū)廣播、分區(qū)廣播和點對點通訊;
5. Can控制器自動過濾幀號不符的幀;大大減輕了CPU的負擔;
6. 具有多種錯誤校驗方式如CRC及其他校驗措施，數(shù)據(jù)出錯率極低;而且在嚴重錯誤的情況下，節(jié)點會自動離線，避免影響總線上其它節(jié)點;Rs485經常是一個節(jié)點影響了總線上所有的節(jié)點;
7. 采用無損壞的仲裁技術;
作為一種技術先進、可靠性高、功能完善、成本合理的遠程網(wǎng)絡通訊控制方式，CAN總線已被廣泛應用于各個行業(yè)之中。大致有以下這些行業(yè)：
1、 汽車電子
2、 自動控制
3、 智能大廈
4、 電子系統(tǒng)
5、 紡織
6、 智能儀表
7、 醫(yī)療系統(tǒng)
8、 電梯
9、 安防監(jiān)控
10、 電源
11、 運動控制
12、 …等各領域中，取代了原來的落后的RS485的通訊方式。
bitbus/modbus在物理層上都是Rs485的。
第二步：熟悉ARM7,掌握ARM這個超級單片機(32位)
三、 直奔主題 - 不要穿著棉襖洗澡
學什么很重要，沒有必要穿著棉襖洗澡，直奔主題，要學就學最有用的東西。
比如單片機，學什么型號?市場上的單片機，有51、AVR、PIC、freescale等不同的系列，把任何一款單片機學會了玩通了那都是很不錯;
但是我個人認為還是51系列的單片機在中國使用最多，去中發(fā)問問哪款單片機出貨量最大就知道啦;
據(jù)說有些大學現(xiàn)在還在教授Z80，在論壇上爭論起來，有些人支持，有些人反對;支持的人認為這是一款很好的原型機，可以學到很多計算機的原理;
但是對于嵌入式系統(tǒng)的學習者，一款已經過時的技術學它做什么?難道學了不能致用是對的?
學習51不也一樣能了解計算機的基礎知識?而學好了51畢業(yè)出去就能生存;
大家都知道485總線要想可靠工作非專家不可，而現(xiàn)在canbus作為更加可靠性能更加卓越的總線技術，節(jié)點數(shù)量每年遞增;可以說，51+canbus能夠讓你如虎添翼;
那么，是不是去學習canbus要能獲得更加遠大的前途而不必在485上浪費寶貴的青春?答案顯然是前者。
畢業(yè)之前的大學n年+畢業(yè)設計就是為了邁出就業(yè)的第一步;第一步很重要。
人生不要有斷點，一步接著一步，現(xiàn)在邁出的一步就是為了下一步做好準備，甚至為了比較長遠的以后...
四、 把嵌入式系統(tǒng)分成模塊學習 - 庖丁怎樣解牛?
拿到一個電路設計的任務的時候，或者拿到一塊完整系統(tǒng)的電路板的時候，怎樣去分析它的系統(tǒng)構成呢?
作為一個電子系統(tǒng)，它的構成通常是：
1. 單片機最小系統(tǒng)
2. 配置(內存、時鐘、看門狗、eeprom)
3. 開關量輸入
4. 開關量輸出
5. 模擬量輸入
6. 模擬量輸出
7. 人機界面(按鍵+液晶顯示/LED顯示)
8. 通訊接口和協(xié)議
因此設計的時候，或者分析的時候，要按照這個分類來選擇。
舉個例子：開關量的輸入輸出的擴展，有以下的方法：
1、 串口擴展
2、 并行擴展
那么，在系統(tǒng)設計的時候，到底是使用串行擴展還是并行擴展，就需要權衡性能和價格，而選擇一種最合適的擴展方法;
在《從51初學者到電子工程師》一書中，將把這些知識點列表出來。
在這個基礎上，按照這個思路，您再去構筑自己的知識體系。
其實，任何一門學問，難得就是入門;而入門，就是要有一個完整的知識體系;一開始這個知識體系僅僅是一個個點，到后來就能成為一套完整的體系，知識的網(wǎng)越織越密。
五、 盡可能獲得更多的信息 - 站在前人的肩膀上
當您拿到一個設計任務的時候，怎么入手呢?
要把這個任務按照模塊分解，再充分利用網(wǎng)絡上的資源，找到現(xiàn)成的或者類似的解決方案。
試舉一例：
《基于CAN總線的智能I/O讀寫模塊》
當你拿到這個任務的時候怎么著手呢?
1、 您會想到，哦can總線是什么東西啊，不知道;不過沒有關系，狗狗之;
哈哈，結果出來啦，原來是周立功先生推的can總線啊，知道知道;把周立功網(wǎng)站上的有關can的資料都下載下來學習;
2、 哦那原理圖怎么畫呢?再次狗狗之，不過這次要使用圖片;嗯但是我已經知道了，還有一個can總線控制器的芯片，sja1000，那就使用這個詞來搜索吧;
哈哈找到了，連89c5X+sja1000+82C250(總線收發(fā)器)都有了;哦還有一個復位電路，不過沒有關系，俺可以使用stc89C5X，內置看門狗和復位電路;
3、 剩下I/O讀寫模塊怎么辦呢?
哦模塊化的設計思路，想想看，老樹都說了什么?
I/O有多種的擴展方法，一種是串行、一種是并行，那我需要擴展嗎?算算I/O的數(shù)量，硬件還剩下哪些資源呢?
1、p0、p2被占用了
2、WR、RD也被占用了，哦仔細看看，int0也被sja1000的中斷占用了;
3、p1/p3加起來是16根口線，剩下16-3(RD、WR、int0)=13個口線;
4、看門狗喂狗需要一個(如果內置看門狗的可以不要)
還剩下13個;
現(xiàn)在需要8入8出，超出了，那么就需要擴展
擴展有2種方法：
1、串行
2、并行
串行速度慢點，但是簡單;
也可以使用并行，可以按照對ram的讀寫一樣的方法來擴展;反正sja1000也是并行的;
串行又可以分成：
輸入串行擴展;
輸出串行擴展;
嗯要不就定下來，輸入使用串行擴展，反正輸入的開關量為了抗干擾也要使用時間片，1ms間隔掃描至少3～5次才能判斷;
輸入串行擴展可以使用74HC165;好像74hc166也可以，不記得了;需要2根I/O;
這樣13-2=11，再減去輸出的8個口線，完全夠用了;還剩下3個口線;那就把串口也做出來調試和下載用;哈哈。。。
不過…開關量8入8出的信號是什么形式?
嗯通常輸出輸出都是干接點;
輸入需要光電隔離;要使用一個隔離的Dc/DC模塊;
輸出7407直接驅動繼電器即可;
光耦使用什么型號呢?
嗯老樹說了，有TLP521-1，再找來TLP521-1的資料看了，光耦隔離的芯片也有了...
再找來7407的芯片的datasheet看了，驅動繼電器的芯片的資料也有了...
再去找nais的繼電器的資料看了，繼電器輸出也有了...
再去找接線端子的資料或者去配套市場看看，輸入輸出電源can接口的端子也有了...
做到這些，硬件就差不多了
......
哦還有協(xié)議，嗯使用啥協(xié)議呢?嗯好像zlg那里有一個什么iCAN的協(xié)議，可是網(wǎng)站上沒有，怎么辦呢?老辦法，搜索看看，哦，老周那里有一本書講了ican的協(xié)議，嗯去互動出版社定購一本，過2天就能送到了...
不過代碼還沒有，嗯再搜搜看，要不就到穎特新上問問...
六、 大學階段掌握一門傍身之技取得先手之利 - 精通一門略通其它
看剛畢業(yè)的學生的簡歷，到處都是熟悉的字樣，比如：
……
熟練使用c51、protel;
了解ARM/ucos2/Linux
分析過ucos2內核代碼。
比較了解Linux底層硬件驅動軟件結構比較
做過一些嵌入式硬件驅動的設計
很熟悉網(wǎng)絡通信知識及網(wǎng)絡編程
……
實際上，對于企業(yè)來說，并不關心你學了多少的知識，而是關心你是否有一門比較精通的手藝，來了就能干活。
那么，該怎樣去做呢?俺覺得，應該是在精通一門手藝的情況下，略通其它。
嵌入式系統(tǒng)本身也是多方面的，硬件軟件都有，但是，要有自己的最強項，因為企業(yè)都是用你的最強項。面面俱到實際上對于在校的學生來說是不可能的。我認為，對于在校的學生，應該重點放在c語言的熟練上;一方面是因為硬件沒有實際的實踐，很難能拿得出手，當然實踐的成本也高;當然自己動手做一個學習板還是很有必要的，也不算很難;還有就是在企業(yè)中，軟件和硬件的配置基本上是1：4的情況;對于成熟產品，基本上，硬件修改的情況非常小，升級都是在軟件的功能的增加和完善上。
當然去強化自己的一門技術不等于放棄其它，而是說，要有重點的學習，要學會發(fā)力，把自己的精力集中在一門技術上;稍微大一點的企業(yè)都是有明確的分工的。
而如果能在大學學習的階段就能熟練掌握一門技藝，或者是c語言的編程，或者是原理圖和PCB，或者熟練掌握模擬電子...，那么就能很快找到嵌入式系統(tǒng)的開發(fā)工作，也就上道了。
七、 第一份工作很重要 – 哪怕去實驗室打雜也要做跟嵌入式沾邊的工作
第一份工作很重要，人生的第一步很重要，走好第一步，可以少走2~3年底的彎路;沒有走好，有可能這輩子就廢了;
工作了2～3年之后，用人單位看重的是你的工作經驗，直接影響到您的價值能不能升值;就象微軟不會招聘做物流的人去做軟件，如果您做的是機械設計，當然用人單位也不會讓您去做51的開發(fā);
然而，第一份工作能不能做嵌入式開發(fā)，首先是您能不能在大學的4年內取得先手之利;先取得一些嵌入式開發(fā)的經驗，比如C51的編程等等;
如果您經驗也不是很豐富，一開始可以計較工資的高低，而是干了再說，哪怕是到實驗室打雜;
這樣也比干點別的再回過頭來做嵌入式的開發(fā)要強。
八、 怎么加強自己?- 時間規(guī)劃+勤奮
有一個明確的職業(yè)生涯的規(guī)劃，同時要有一個達到這個目標的可以實施的準確的時間表，F(xiàn)在競爭這么激烈，不付出超出常人的努力在現(xiàn)今的中國是不可能脫穎而出的;人太多了，競爭太激烈了。企業(yè)如此，個人也是如此;當然，真正的卓越的企業(yè)或者個人，更重要的是理念，怎樣去培養(yǎng)自己的核心競爭力!個人認為，簡單的說，那就是技術專家+行業(yè)專家。
年輕人往往對職業(yè)生涯的規(guī)劃迷迷茫茫;但是時間如白駒過隙一去不復返。如果說每個人的成就有大有小。善于思考是一方面，行動敏捷是一方面，抓緊時間，提高效率那則是最重要的因素之一。
九、 嵌入式系統(tǒng)設計的3個境界 - 熟練、熟能生巧、系統(tǒng)設計的思想
熟練：熟練掌握c語言、電路模塊、eda工具;
熟能生巧：干活多了，從中悟出很多的技巧;干得活又快又好，這是熟能生巧;
系統(tǒng)設計：不滿足于熟能生巧，而開始考慮，代碼重復使用，代碼設計的標準化、模塊化;使得后來的開發(fā)能在一個標準的平臺上進行;對嵌入式系統(tǒng)設計有了自己的獨到的見解。
也還可以使用另外的標準來作為嵌入式系統(tǒng)設計的境界：
可靠性高：在同樣的成本下，做出來的東西可靠性高于競爭對手;
可靠性高的情況下成本更低：能用比競爭對手成本更低的電路設計作出可靠性更高的產品;
在此基礎之上，功能更加強大，用戶使用更方便：進入到行業(yè)專家的境界了。
十、 細節(jié)決定成敗 – 精心設計硬件電路
對于電子工程師而言，當拿到一個datasheet，或者一個電路圖，或者設計的電路圖，首先是站在前人的肩膀上，盡量不去做重復的勞動;但是，要對每一個電阻、電容在電路中的作用心里很清楚-把可有可無的器件去掉。要是您對電路中的元器件的作用還不是很清楚，舉例，為什么上拉電阻是5.1K?換成1K行不行?換成10K行不行?什么是上拉?什么是強上拉?什么是弱上拉?去耦電容的作用是什么?這些都要做到清清楚楚。每一個細節(jié)構成可靠的產品;而一個細節(jié)的疏忽帶來的是大量的經濟的損失和聲譽的喪失。
十一、 改善你的命運 - 了凡四訓
十二、 尋找足夠大的平臺 – 尋找機會與可持續(xù)發(fā)展
十三、 學會發(fā)力 - 快、準、狠
看準嵌入式系統(tǒng)設計可以作為傍身之技的話，那就要：
快：下手要快，想到了就去做，趕緊去學;
準：抓住8位mcu、can總線、arm7這樣的道路，不走錯;
狠：用功要狠，白天黑夜，吃了吃飯睡覺時時想著;男人嘛，就是要對自己狠一點。
十四、 團隊精神 – 并行處理的代名詞
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定義可從幾方面來理解嵌入式系統(tǒng)：
◆嵌入式系統(tǒng)是面向用戶、面向產品、面向應用的，它必須與具體應用相結合才會具有生命力、才更具有優(yōu)勢。因此可以這樣理解上述三個面向的含義，即嵌入式系統(tǒng)是與應用緊密結合的，它具有很強的專用性，必須結合實際系統(tǒng)需求進行合理的裁減利用。
◆嵌入式系統(tǒng)是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術和各個行業(yè)的具體應用相結合后的產 物，這一點就決定了它必然是一個技術密集、資金密集、高度分散、不斷創(chuàng)新的知識集成系統(tǒng)。所以，介入嵌入式系統(tǒng)行業(yè)，必須有一個正確的定位。例如Palm 之所以在PDA領域占有70%以上的市場，就是因為其立足于個人電子消費品，著重發(fā)展圖形界面和多任務管理;而風河的Vxworks之所以在火星車上得以 應用，則是因為其高實時性和高可靠性。
◆嵌入式系統(tǒng)必須根據(jù)應用需求對軟硬件進行裁剪，滿足應用系統(tǒng)的功能、可靠性、成本、體積等要 求。所以，如果能建立相對通用的軟硬件基礎，然后在其上開發(fā)出適應各種需要的系統(tǒng)，是一個比較好的發(fā)展模式。目前的嵌入式系統(tǒng)的核心往往是一個只有幾K到 幾十K微內核，需要根據(jù)實際的使用進行功能擴展或者裁減，但是由于微內核的存在，使得這種擴展能夠非常順利的進行。
實際上，嵌入式系統(tǒng)本身是一個外延極廣的名詞，凡是與產品結合在一起的具有嵌入式特點的控制系 統(tǒng)都可以叫嵌入式系統(tǒng)，而且有時很難以給它下一個準確的定義，F(xiàn)在人們講嵌入式系統(tǒng)時，某種程度上指近些年比較熱的具有操作系統(tǒng)的嵌入式系統(tǒng)，本文在進行 分析和展望時，也沿用這一觀點。
一般而言，嵌入式系統(tǒng)的構架可以分成四個部分：處理器、存儲器、輸入輸出(I/O)和軟件(由于多數(shù)嵌入式設備的應用軟件和操作系統(tǒng)都是緊密結合的，在這里我們對其不加區(qū)分，這也是嵌入式系統(tǒng)和Windows系統(tǒng)的最大區(qū)別)。
編輯：admin 最后修改時間：2018-05-18
