一篇很好的文章嵌入式人才的发展方向,给从事嵌入式开发的同学指路
一篇很好的文章－嵌入式人才的发展方向，给从事嵌入式开发的同学指路
**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。**
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。
如果我们学软件的人对硬件原理和接口有较好的掌握，我们完全也可写
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（目前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），所以我们搞软件的人完全不用担心我们在嵌入式市场上的用武之地，越是智能设备越是复杂系统，软件越起关键作用，而且这是目前的趋势。**
从事嵌入式软件开发的好处是：
**（
1
）目前国内外这方面的人都很稀缺。**
一方面，是因为这一领域入门门槛较高，不仅要懂较底层软件（例如操作系统级、驱动程序级软件），对软件专业水平要求较高（嵌入式系统对软件设计的时间和空间效率要求较高），而且必须懂得硬件的工作原理，所以非专业
IT
人员很难切入这一领域；另一方面，是因为这一领域较新，目前发展太快，很多软硬件技术出现时间不长或正在出现（如
ARM
处理器、嵌入式操作系统、
MPEG
技术、无线通信协议等），掌握这些新技术的人当然很找。 嵌入式人才稀缺，身价自然就高，越有经验价格就越高。其实嵌入式人才稀少 **,
根本原因可能是大多数人无条件接触
,
这需要相应的嵌入式开发板和软件
,
另外需要有经验的人进行指导开发流程。**
**（
2
）与企业计算等应用软件不同，嵌入式领域人才的工作强度通常低一些（但收入不低）。**
搞企业应用软件的
IT
企业，这个用户的系统搞完了，又得去搞下一个用户的，而且每个用户的需求和完成时间都得按客户要求改变，往往疲于奔命，重复劳动。 相比而言，搞嵌入式系统的公司，都有自己的产品计划，按自己的节奏行事。所开发的产品通常是通用的，不会因客户的不同而修改。一个产品型号开发完了，往往有较长一段空闲时间（或只是对软件进行一些小修补），有时间进行充电和休整。 另外，从事嵌入式软件的每个人工作范围相对狭窄，所涉及的专业技术范围就是那些（
ARM
、
RTOS
、
MPEG
、
802.11
等），时间长了这些东西会越搞越有经验，卖卖老本，几句指导也够让那些初入道者琢磨半年的。若搞应用软件，可能下一个客户要换成一个完全不同的软件开发平台，那就苦了。
（
3
） 哪天若想创业，搞自已的产品，那么嵌入式是一个不错的主意，这可不像应用软件那样容易被盗版。 土木学院有一个叫启明星的公司开发出一个好象叫
“
工程
e”
的掌上
PDA
（南校区门口有广告），施工技术人员用该
PDA
可当场进行土木概预算和其它土木计算，据说销路特好。我认识的某大学老师，他开发的饭馆用的点菜
PDA
（
WinCE
平台，可无线连网和上网），据他说销路不错，饭馆点点
PDA
让客户点菜，多显派头档次。我记得
00
级
2+2
班当年有一组同学在学
Windows
程序设计课程时用
VC++
设计了一个功能很强的点菜系统做为课程项目，当时真想建议他们将这个软件做成
PDA
，估计会有些销路（上海火车站南广场的
Macdonald
便使用很漂亮的
PDA
给用户点食品，像摸像样的）。这些
PDA
的硬件设计一般都是请其它公司给订做（这叫
“
贴牌
”
：
OEM
），都是通用的硬件，我们只管设计软件就变成自己的产品了。
从事嵌入式软件开发的缺点是：
**（
1
）入门起点较高，所用到的技术往往都有一定难度，若软硬件基础不好，特别是操作系统级软件功底不深，则可能不适于此行。**
**（
2
）这方面的企业数量要远少于企业计算类企业。特别是从事嵌入式的小企业数量较多（小企业要搞自己的产品创业），知名大公司较少（搞嵌入式的大公司主要有
Intel
、
Motorola
、
TI
、
Philip
、
Samsung
、
Sony
、
Futjtum
、
Bell-Alcatel
、意法半导体、
Microtek
、研华、华为、中兴通信、上广电等制造类企业）。这些企业的习惯思维方式是到电子、通信等偏硬专业找人。**
**（
3
）有少数公司经常要硕士以上的人搞嵌入式，主要是基于嵌入式的难度。但大多数公司也并无此要求，只要有经验即可。**
同学若学习嵌入式，显然应偏重于嵌入式软件，特别是嵌入式操作系统方面。对于搞嵌入式软件的人，
最重要的技术显然是（实际上很多公司的招聘广告上就是这样写的）：
**（
1
）
掌握主流嵌入式微处理器的结构与原理**
**（
2
）
必须掌握一个嵌入式操作系统**
**（
3
）
必须熟悉嵌入式软件开发流程并至少做过一个嵌入式软件项目。**
嵌入式软件方面最重要的课程包括：
**（
1
）嵌入式微处理器结构与应用**
这是一门嵌入式硬件基础课程，我院用这门课取代了传统的
“
微机原理与接口
”
课程（目前国内已有少部分高校
IT
专业这样做了，因为讲
x86
微机原理与接口很难找到实际用处，只为教学而已）。我们说过， 嵌入式是软硬件结合的技术， 搞嵌入式软件的人应对
ARM
处理器工作原理和接口技术有充分了解，包括
ARM
的汇编指令系统。若不了解处理器原理，怎么能控制硬件工作，怎么能写出节省内存又运行高速的最优代码（嵌入式软件设计特别讲究时空效率），怎么能写出驱动程序（驱动程序都是与硬件打交道的）？很多公司招聘嵌入式软件人员时都要求熟悉
ARM
处理器，将来若同学到公司中从事嵌入式软件开发，公司都会给你一本该设备的硬件规格说明书
(xxx Specification)
，您必须能看懂其中的内存分布和端口使用等最基本的说明（就像
x86
汇编一样），否则怎么设计软件。
有些同学觉得嵌入式处理器课程较枯燥，这主要是硬件课程都较抽象的原因，等我们的嵌入式实验室
10
月份建好后，您做了一些实验后就会觉得看得见摸得着。还有同学对
ARM
汇编不感兴趣，以为嵌入式开发用
C
语言就足够了。其实不应仅是将汇编语言当成一个程序设计语言， 学汇编主要是为了掌握处理器工作原理的。 一个不熟悉汇编语言的人，怎么能在该处理器写出最优的
C
语言代码。在嵌入式开发的一些关键部分，有时还必须写汇编，如
Bootloader
等（可能还包括
BSP
）。特别是在对速度有极高要求的场合（如
DSP
处理器的高速图像采集和图像解压缩），目前主要还要靠汇编写程序（我看到过很多公司是这样做的）。 当您在一个嵌入式公司工作时，在查看描述原理的手册时，可能很多都是用汇编描述的（我就遇到过），这是因为很多硬件设计人员只会写或者喜欢用汇编描述，此时您就必须看懂汇编程序，否则软硬件人员可能就无法交流。很多嵌入式职位招聘时都要求熟悉汇编。
**(2)
嵌入式操作系统类课程**
除了
WinCE
的实时性稍差外，大多数嵌入式操作系统的实时性都很强
,
所以也可称为实时操作系统
Real Time Operating System.
从事嵌入式的人至少须掌握一个嵌入式操作系统
(
当然掌握两个更好
),
这在嵌入式的所有技术中是最为关键的了。目前最重要的
RTOS
主要包括：
**第一类、传统的经典
RTOS
：**
最主要的便是
Vxworks
操作系统，以及其
Tornado
开发平台。
Vxworks
因出现稍早，实时性很强（据说可在
1ms
内响应外部事件请求），并且内核可极微（据说最小可
8K
），可靠性较高等，所以在北美，
Vxworks
占据了嵌入式系统的多半疆山。特别是在通信设备等实时性要求较高的系统中，几乎非
Vxworks
莫属。
Vxworks
的很多概念和技术都和
Linux
很类似，主要是
C
语言开发。像
Bell-alcatel
、
Lucent
、华为等通信企业在开发产品时，
Vxworks
用得很多。但
Vxworks
因价格很高，所以一些小公司或小产品中往往用不起。目前很多公司都在往嵌入式
Linux
转（华为、中兴以及
UT
目前正在这样转）。但无论如何，
Vxworks
在一段长时间内仍是不可动摇的。与
Vxworks
类似的稍有名的实时操作系统还有
pSOS
、
QNX
、
Nucleus
等
RTOS
。
**第二类、嵌入式
Linux
操作系统**
：
Linux
的前途除作为服务器操作系统外， 最成功的便是在嵌入式领域的应用，原因当然是免费、开源、支持软件多、呼拥者众，这样嵌入式产品成本会低。 **Linux
本身不是一个为嵌入式设计的操作系统，不是微内核的，并且实时性不强。目前应用在嵌入式领域的
Linux
系统主要有两类：一类是专为嵌入式设计的已被裁减过的
Linux
系统，**
最常用的是
uClinux
（不带
MMU
功能），目前占较大应用份额，可在
ARM7
上跑； 另一类是跑在 **ARM 9
上的**
，一般是将
Linux 2.4.18
内核移植在其上，可使用更多的
Linux
功能（当然
uClinux
更可跑在
ARM 9
上）。很多人预测，嵌入式
Linux
预计将占嵌入式操作系统的
50%
以上份额，非常重要。缺点是熟悉
Linux
的人太少，开发难度稍大。另外，目前我们能发现很多教材和很多大学都以
ucOS/II
为教学用实时操作系统，这主要是由于
ucOS/II
较简单，且开源，非常适合入门者学习实时操作系统原理，但由于
ucOS/II
功能有限，实用用得较少，所以我院不将其作为教学重点，要学习就应学直接实用的，比如
uClinux
就很实用。况且熟悉了
Linux
开发，不仅在嵌入式领域有用，对开发
Linux
应用软件，对加深操作系统的认识也有帮助，可谓一举多得。据我所知，目前
Intel
、
Philip
都在大搞
ARM+LINUX
的嵌入式开发，
Fujitum
则是在自己的处理器上大搞
Linux
开发。目前在嵌入式
Linux
领域，以下几个方面的人特别难找，一是能将
Linux
移植到某个新型号的开发版上；二是能写
Linux
驱动程序的人；三是熟悉
Linux
内核裁减和优化的人。
**第三类、
Windows CE
嵌入式操作系统**
：
Microsoft
也看准了嵌入式的巨大市场，
MS
永远是最厉害的，
WinCE
出来只有几年时间，但目前已占据了很大市场份额，特别是在
PDA
、手机、显示仪表等界面要求较高或者要求快速开发的场合，
WinCE
目前已很流行（据说有一家卖工控机的公司板子卖得太好，以至来不及为客户裁减
WinCE
）。
WinCE
目前主要为
4.2
版（
.NET
），开发平台主要为
WinCE Platform Builder
，有时也用
EVC
环境开发一些较上层的应用，对于急于完成，不想拿嵌入式
Linux
冒险的开发场合，
WinCE
是最合适了（找嵌入式
Linux
的人可没那么好找的），毕竟公司不能像学生学习那样试试看，保证开发成功更重要。根据不同的侧重点
，
WinCE
还有两个特殊版本，一个是
MS PocketPC
操作系统专用于
PDA
上（掌上电脑），另一个是
MS SmartPhone
操作系统用于智能手机上（带
PDA
功能的手机），两者也都属于
WinCE
平台。在
PDA
和手机市场上，除
WinCE
外，著名的
PDA
嵌入式操作系统还有
Palm OS
（因出现很早，很有名）、
Symbian
等，但在
WinCE
的强劲冲击下，
Palm
和
Symbian
来日还能有多长？
**总结关于嵌入式操作系统类课程，若您觉得自己功底较深且能钻研下去，则可去学嵌入式
Linux
；若您觉得自己
VC++
功底较好且想短平快地学嵌入式开发，
WinCE
是最好的选择。**
(3)
嵌入式开发的其它相关软件课程
搞嵌入式若能熟悉嵌入式应用的一些主要领域，这样的人更受企业欢迎。主要的相关领域包括：
**A
、数字图像压缩技术**
：这是嵌入式最重要最热门的应用领域之一，主要是应掌握
MPEG
编解码算法和技术，如
DVD
、
MP3
、
PDA
、高精电视、机顶盒等都涉及
MPEG
高速解码问题。
**B
、通信协议及编程技术**
：这包括传统的
TCP/IP
协议和热门的无线通信协议。首先，大多数嵌入式设备都要连入局域网或
Internet
，所以首先应掌握
TCP/IP
协议及其编程，这是需首要掌握的基本技术；其次，无线通信是目前的大趋势，所以掌握无线通信协议及编程也是是很重要的。无结通信协议包括无线局域网通信协议
802.11
系列，
Bluetooth
，以及移动通信（如
GPRS
、
GSM
、
CDMA
等）。
**C
、网络与信息安全技术**
：如加密技术，数字证书
CA
等。我院有这方面的选修课。
**D
、
DSP
技术**
：
DSP
是
Digital Signal
Process
数字信号处理的意思，
DSP
处理器通过硬件实现数字信号处理算法，如高速数据采集、压缩、解压缩、通信等。数字信号处理是电子、通信等硬件专业的课程，对于搞软件的人若能了解一下最好。目前
DSP
人才较缺。如果有信号与系统、数字信号处理等课程基础，对于学习
MPEG
编解码原理会有很大帮助。
**（
4
）嵌入式开发的相关硬件基础**
**对于软件工程专业的学生，从事嵌入式软件开发，像数字电路、计算机组成原理、嵌入式微处理器结构等硬件课程是较重要的。另外，汇编语言、
C/C++
、数据结构和算法、特别是操作系统等软件基础课也是十分重要的。主要目地是能看懂硬件工作原理，但重点应是在嵌入式软件，特别操作系统级软件。**
研究生里有些是学电子、通信类专业过来的，有较好的模拟电路和单片机基础，学嵌入式非常合适。嵌入式本身就是从单片机发展过来的，只是单片机不带
OS
，而现在很多嵌入式应用越来越复杂，以至不得不引入嵌入式操作系统。另外，为追求更高速的信号处理速度，现在在一些速度要求较高的场合，有不少公司是将一些
DSP
算法，如
MPEG
压缩解压缩算法等用硬件来实现，这就涉及到
HDL
数字电路设计技术及其
FPGA/IP
核实现技术，这方面的人目前市场上也很缺。
题外话
另外，能写驱动程序的人目前是非常紧缺的
（驱动程序也可归于嵌入式范畴），包括桌面
Windows
中的
DDK
开发环境和
WDM
驱动程序。公司每时每刻都要推出新产品，每一个新产品出来了，要能被操作系统所使用，是必须写驱动程序的。写驱动程序就必须掌握操作系统
(
如
Windows
或
Linux)
的内部工作原理，还涉及到少量硬件知识，难度较大，所以这方面的人很难找。想成为高手的同学，也可从驱动程序方面获得突破。
我可说一下自己的经历，三年前我曾短暂地在一家公司写过
WinCE
驱动程序（正是因为知道这方面的人紧缺，所以才要做这方面的事），尽管那以前从未做过驱动程序，应聘那个职位时正是看准了公司是很难招聘到这方面的人，既然都找不到人，驱动还得有人做，这正是可能有机会切入这一领域的大好机会。面试时大讲自己写过多少万行汇编程序，对计算机工作原理如何清楚，简历中又写着我曾阅读完两本关于
Windows Driver Model
的两本英文原版书，写过几个小型的驱动程序练习程序（其实根本没写过，我们的同学将来千万不要像我这样，早练就些过硬功夫，就不至于沦落到我这等地步，就不用像我那样去
“
欺骗
”
公司了，我这是一个典型的反面教材），居然一切都
PASS
（当然最重要的是笔试和面试问题还说得过去），这只能说明这一领域找人的困难程度。公司本就未指望找到搞过驱动的人，找个有相关基础的人就算不错了。做了以后，发现也并不是怎样难的。其实搞驱动程序的工作是很舒服的，搞完一个版本就会空一段时间，只有等公司新的芯片推出或新的
OS
出现后，才需要再去开发新一版驱动，那时有将近一个月时间空闲着在等
WinCE .NET Beta
版推出，准备将驱动程序升级到
CE .NET
上，现在在软件学院工作整日忙，无限怀念那段悠闲时光。
很巧合，最近本人无意中再次体会到了嵌入式的迷人之处。上周我那用了
3
年的手机终于不能
WORK
了。此次更新，除要求有手机常见功能外，最好有
MP3
功能（现在很多英语听力都有
MP3
文件），最好有英汉词典，最好还能读
WORD
文档。最后选了个满足以上条件的最便宜的手机
DOPOD 515
（斩了我
2.2K
，但想想这也算自己对嵌入式事业的支持，这样便也想开了），算得上最低档的智能手机了。 回来一查，手机的 **about
显示，本手机
Processor
是
ARM
，其
OS
是
MS Smartphone
（即
WinCE .NET 4.2
）**
，这么巧合，简直可做为学习嵌入式课程的产品案例了（等我们的
WinCE
课程开得有声有色后，希望能从微软研究院搞些
Smartphone
来开发开发）。有
OS
的手机果然了得，金山词霸、
WORD
、
EXCEL
、
REGEDIT
等居然都有
smartphone
版的，
PC
上的
MP3
、
DOC
等居然在
download
时都可被自动转换成
smartphone
格式，真是爽。完全可用
Windows CE
自己开发一些需要的程序
download
到自己的手机上。现在市面销售
PDA
智能手机火爆，
MS
总是财源滚滚。但我已发现国产的
ARM+LINUX
手机出现在市面上，价格只
1.2K
。
在
网上能搜索太多的关于嵌入式系统的讨论了，有很多有经验者谈自己的体会
,
投入到其中的论坛中，你会切身感到嵌入式学习的热潮。
**要么走
ARM+WinCE
，要么走
ARM+LINUX
，要么走
ARM+VXWORKS
。每个搞嵌入式的人都可选一条路，条条大路通罗马。**