什么是嵌入式？

嵌入式系統無疑是當前最熱門最有發展前途的IT應用領域之一。嵌入式系統用在一些特定專用設備上，通常這些設備的硬件資源（如處理器、存儲器等）非常有限，并且對成本很敏感，有時對實時響應要求很高等。特別是隨著消費家電的智能化，嵌入式更顯重要。像我們平常常見到的手機、PDA、電子字典、可視電話、VCD/DVD/MP3 Player、數字相機（DC）、數字攝像機(DV)、U-Disk、機頂盒(Set Top Box)、高清電視(HDTV)、游戲機、智能玩具、交換機、路由器、數控設備或儀表、汽車電子、家電控制系統、醫療儀器、航天航空設備等等都是典型的嵌入式系統。

嵌入式系統是軟硬結合的東西，搞嵌入式開發的人有兩類。（1）一類是學電子工程、通信工程等偏硬件專業出身的人，他們主要是搞硬件設計，有時要開發一些與硬件關系最密切的最底層軟件，如BootLoader、Board Support Package(像PC的BIOS一樣，往下驅動硬件，往上支持操作系統），最初級的硬件驅動程序等。他們的優勢是對硬件原理非常清楚，不足是他們更擅長定義各種硬件接口，但對復雜軟件系統往往力不從心（例如嵌入式操作系統原理和復雜應用軟件等）。（2）另一類是學軟件、計算機專業出身的人，主要從事嵌入式操作系統和應用軟件的開發。如果我們學軟件的人對硬件原理和接口有較好的掌握，我們完全也可寫BSP和硬件驅動程序。嵌入式硬件設計完后，各種功能就全靠軟件來實現了，嵌入式設備的增值很大程度上取決于嵌入式軟件，這占了嵌入式系統的最主要工作（目前有很多公司將硬件設計包給了專門的硬件公司，稍復雜的硬件都交給臺灣或國外公司設計，國內的硬件設計力量很弱，很多嵌入式公司自己只負責開發軟件，因為公司都知道，嵌入式產品的差異很大程度在軟件上，在軟件方面是最有“花頭“可做的），所以我們搞軟件的人完全不用擔心我們在嵌入式市場上的用武之地，越是智能設備越是復雜系統，軟件越起關鍵作用，而且這是目前的趨勢。

從事嵌入式軟件開發的好處是：

（1）目前國內外這方面的人都很稀缺。一方面，是因為這一領域入門門檻較高，不僅要懂較底層軟件（例如操作系統級、驅動程序級軟件），對軟件專業水平要求較高（嵌入式系統對軟件設計的時間和空間效率要求較高），而且必須懂得硬件的工作原理，所以非專業IT人員很難切入這一領域；另一方面，是因為這一領域較新，目前發展太快，很多軟硬件技術出現時間不長或正在出現（如ARM處理器、嵌入式操作系統、MPEG技術、無線通信協議等），掌握這些新技術的人當然很找。嵌入式人才稀缺，身價自然就高，越有經驗價格就越高。其實嵌入式人才稀少,根本原因可能是大多數人無條件接觸,這需要相應的嵌入式開發板和軟件,另外需要有經驗的人進行指導開發流程。
（2）與企業計算等應用軟件不同，嵌入式領域人才的工作強度通常低一些（但收入不低）。搞企業應用軟件的IT企業，這個用戶的系統搞完了，又得去搞下一個用戶的，而且每個用戶的需求和完成時間都得按客戶要求改變，往往疲于奔命，重復勞動。相比而言，搞嵌入式系統的公司，都有自己的產品計劃，按自己的節奏行事。所開發的產品通常是通用的，不會因客戶的不同而修改。一個產品型號開發完了，往往有較長一段空閑時間（或只是對軟件進行一些小修補），有時間進行充電和休整。另外，從事嵌入式軟件的每個人工作范圍相對狹窄，所涉及的專業技術范圍就是那些（ARM、RTOS、MPEG、802.11等），時間長了這些東西會越搞越有經驗，賣賣老本，幾句指導也夠讓那些初入道者琢磨半年的。若搞應用軟件，可能下一個客戶要換成一個完全不同的軟件開發平臺，那就苦了。
（3）哪天若想創業，搞自已的產品，那么嵌入式是一個不錯的主意，這可不像應用軟件那樣容易被盜版。土木學院有一個叫啟明星的公司開發出一個好象叫“工程e”的掌上PDA（南校區門口有廣告），施工技術人員用該PDA可當場進行土木概預算和其它土木計算，據說銷路特好。我認識的某大學老師，他開發的飯館用的點菜PDA（WinCE平臺，可無線連網和上網），據他說銷路不錯，飯館點點PDA讓客戶點菜，多顯派頭檔次。我記得00級2+2班當年有一組同學在學Windows程序設計課程時用VC++設計了一個功能很強的點菜系統做為課程項目，當時真想建議他們將這個軟件做成PDA，估計會有些銷路（上海火車站南廣場的Macdonald便使用很漂亮的PDA給用戶點食品，像摸像樣的）。這些PDA的硬件設計一般都是請其它公司給訂做（這叫“貼牌”：OEM），都是通用的硬件，我們只管設計軟件就變成自己的產品了。

從事嵌入式軟件開發的缺點是：

（1）入門起點較高，所用到的技術往往都有一定難度，若軟硬件基礎不好，特別是操作系統級軟件功底不深，則可能不適于此行。
（2）這方面的企業數量要遠少于企業計算類企業。特別是從事嵌入式的小企業數量較多（小企業要搞自己的產品創業），知名大公司較少（搞嵌入式的大公司主要有Intel、Motorola、TI、Philip、Samsung、Sony、Futjtum、Bell-Alcatel、意法半導體、Microtek、研華、華為、中興通信、上廣電等制造類企業）。這些企業的習慣思維方式是到電子、通信等偏硬專業找人。由于我院以前畢業生以企業計算為主，所以我院與這些企業聯系相對較少。我院正積極努力，目前已與其中部分公司建立了聯系，爭取今后能有我院同學到這些企業中實習或就業。
（3）有少數公司經常要碩士以上的人搞嵌入式，主要是基于嵌入式的難度。但大多數公司也并無此要求，只要有經驗即可。
我院同學若學習嵌入式，顯然應偏重于嵌入式軟件，特別是嵌入式操作系統方面，應是我們的強項。對于搞嵌入式軟件的人，最重要的技術顯然是（實際上很多公司的招聘廣告上就是這樣寫的）：
（1）掌握主流嵌入式微處理器的結構與原理
（2） 必須掌握一個嵌入式操作系統
（3）必須熟悉嵌入式軟件開發流程并至少做過一個嵌入式軟件項目。

嵌入式軟件方面最重要的課程包括：

（1）嵌入式微處理器結構與應用：這是一門嵌入式硬件基礎課程，我院用這門課取代了傳統的“微機原理與接口”課程（目前國內已有少部分高校IT專業這樣做了，因為講x86微機原理與接口很難找到實際用處，只為教學而已）。我們說過，嵌入式是軟硬件結合的技術，搞嵌入式軟件的人應對ARM處理器工作原理和接口技術有充分了解，包括ARM的匯編指令系統。若不了解處理器原理，怎么能控制硬件工作，怎么能寫出節省內存又運行高速的最優代碼（嵌入式軟件設計特別講究時空效率），怎么能寫出驅動程序（驅動程序都是與硬件打交道的）？很多公司招聘嵌入式軟件人員時都要求熟悉ARM處理器，將來若同學到公司中從事嵌入式軟件開發，公司都會給你一本該設備的硬件規格說明書(xxxSpecification)，您必須能看懂其中的內存分布和端口使用等最基本的說明（就像x86匯編一樣），否則怎么設計軟件。有些同學覺得嵌入式處理器課程較枯燥，這主要是硬件課程都較抽象的原因，等我們的嵌入式實驗室10月份建好后，您做了一些實驗后就會覺得看得見摸得著。還有同學對ARM匯編不感興趣，以為嵌入式開發用C語言就足夠了。其實不應僅是將匯編語言當成一個程序設計語言，學匯編主要是為了掌握處理器工作原理的。一個不熟悉匯編語言的人，怎么能在該處理器寫出最優的C語言代碼。在嵌入式開發的一些關鍵部分，有時還必須寫匯編，如Bootloader等（可能還包括BSP）。特別是在對速度有極高要求的場合（如DSP處理器的高速圖像采集和圖像解壓縮），目前主要還要靠匯編寫程序（我看到過很多公司是這樣做的）。當您在一個嵌入式公司工作時，在查看描述原理的手冊時，可能很多都是用匯編描述的（我就遇到過），這是因為很多硬件設計人員只會寫或者喜歡用匯編描述，此時您就必須看懂匯編程序，否則軟硬件人員可能就無法交流。很多嵌入式職位招聘時都要求熟悉匯編。
(2) 嵌入式操作系統類課程：除了WinCE的實時性稍差外，大多數嵌入式操作系統的實時性都很強,所以也可稱為實時操作系統Real Time Operating System.從事嵌入式的人至少須掌握一個嵌入式操作系統(當然掌握兩個更好),這在嵌入式的所有技術中是最為關鍵的了。

目前最重要的RTOS主要包括：
第一類、傳統的經典RTOS：最主要的便是Vxworks操作系統，以及其Tornado開發平臺。Vxworks因出現稍早，實時性很強（據說可在1ms內響應外部事件請求），并且內核可極微（據說最小可8K），可靠性較高等，所以在北美，Vxworks占據了嵌入式系統的多半疆山。特別是在通信設備等實時性要求較高的系統中，幾乎非Vxworks莫屬。Vxworks的很多概念和技術都和Linux很類似，主要是C語言開發。像Bell-alcatel、Lucent、華為等通信企業在開發產品時，Vxworks用得很多。但Vxworks因價格很高，所以一些小公司或小產品中往往用不起。目前很多公司都在往嵌入式Linux轉（聽說華為目前正在這樣轉）。但無論如何，Vxworks在一段長時間內仍是不可動搖的。與Vxworks類似的稍有名的實時操作系統還有pSOS、QNX、Nucleus等RTOS。

第二類、嵌入式Linux操作系統：Linux的前途除作為服務器操作系統外，最成功的便是在嵌入式領域的應用，原因當然是免費、開源、支持軟件多、呼擁者眾，這樣嵌入式產品成本會低。Linux本身不是一個為嵌入式設計的操作系統，不是微內核的，并且實時性不強。

目前應用在嵌入式領域的Linux系統主要有兩類：

（1）一類是專為嵌入式設計的已被裁減過的Linux系統，最常用的是uClinux（不帶MMU功能），目前占較大應用份額，可在ARM7上跑；

（2）另一類是跑在ARM9上的，一般是將Linux2.4.18內核移植在其上，可使用更多的Linux功能（當然uClinux更可跑在ARM9上）。

很多人預測，嵌入式Linux預計將占嵌入式操作系統的50%以上份額，非常重要。缺點是熟悉Linux的人太少，開發難度稍大。另外，目前我們能發現很多教材和很多大學都以ucOS/II為教學用實時操作系統，這主要是由于ucOS/II較簡單，且開源，非常適合入門者學習實時操作系統原理，但由于ucOS/II功能有限，實用用得較少，所以我院不將其作為教學重點，要學習就應學直接實用的，比如uClinux就很實用。況且熟悉了Linux開發，不僅在嵌入式領域有用，對開發Linux應用軟件，對加深操作系統的認識也有幫助，可謂一舉多得。據我所知，目前Intel、Philip都在大ARM+LINUX的嵌入式開發，Fujitum則是在自己的處理器上大搞Linux開發。目前在嵌入式Linux領域，以下幾個方面的人特別難找，（1）一是能將Linux移植到某個新型號的開發版上；（2）二是能寫Linux驅動程序的人；（3）三是熟悉Linux內核裁減和優化的人。我院在該嵌入式Linux方面的課程系列是：本科生操作系統必修課，然后是Linux程序設計選修課，最后是嵌入式Linux系統選修課。第三類、 WindowsCE嵌入式操作系統：Microsoft也看準了嵌入式的巨大市場，MS永遠是最厲害的，WinCE出來只有幾年時間，但目前已占據了很大市場份額，特別是在PDA、手機、顯示儀表等界面要求較高或者要求快速開發的場合，WinCE目前已很流行（據說有一家賣工控機的公司板子賣得太好，以至來不及為客戶裁減WinCE）。WinCE目前主要為4.2版（.NET)，開發平臺主要為WinCE Platform Builder，有時也用EVC環境開發一些較上層的應用，由于WinCE開發都是大家熟悉的VC++環境，所以我院學過Windows程序設計課程的同學都不會有多大難度，這也是WinCE容易被人們接受的原因，開發環境方便快速，微軟的強大技術支持，WinCE開發難度遠低于嵌入式Linux。對于急于完成，不想拿嵌入式Linux冒險的開發場合，WinCE是最合適了（找嵌入式Linux的人可沒那么好找的），畢竟公司不能像學生學習那樣試試看，保證開發成功更重要。根據不同的側重點，WinCE還有兩個特殊版本，一個是MS PocketPC操作系統專用于PDA上（掌上電腦），另一個是MS SmartPhone操作系統用于智能手機上（帶PDA功能的手機），兩者也都屬于WinCE平臺。在PDA和手機市場上，除WinCE外，著名的PDA嵌入式操作系統還有Palm OS（因出現很早，很有名）、Symbian等，但在WinCE的強勁沖擊下，Palm和Symbian來日還能有多長？我院可能是全國高校中唯一一家開設專門的“Windows CE嵌入式操作系統“課程的學校，這主要是基于以下原因：我院本身前面便有Windows程序設計課程，同學學過VC++后再學WinCE,非常方便自然，通過學習WinCE同樣也可了解嵌入式軟件的一般開發過程，對Linux有懼怕心理的同學也很合適。很顯然，嵌入式Linux永遠不可能替代WinCE，而且將來誰占份額大還很難講，畢竟很多人更愿意接受MS的平臺，就像各國政府都在大力推LINUX已好長時間，但您能看到幾個在PC機上真正使用LINUX的用戶？據我觀察,目前在嵌入式平臺上,LINUX是叫得最響,但還是WinCE實際用得更多.嵌入式LINUX可能更多地是一些有長遠產品計劃的公司,為降低成本而進行長遠考慮;二是微軟亞洲研究院對我院WinCE課程的支持計劃，我們也很希望將來我院能有同學通過微軟的面試去實習。WinCE和多媒體(如MPEG技術)是微軟亞洲工程院目前做得較多的項目領域之一,他們很需要精通WinCE的人。
總結關于嵌入式操作系統類課程，若您覺得自己功底較深且能鉆研下去，則可去學嵌入式Linux；若您覺得自己VC++功底較好且想短平快地學嵌入式開發，則我院的WinCE課程是最好的選擇。

嵌入式開發需要掌握的知識！

（1）嵌入式開發的其它相關軟件課程

搞嵌入式若能熟悉嵌入式應用的一些主要領域，這樣的人更受企業歡迎。主要的相關領域包括：

A、數字圖像壓縮技術：這是嵌入式最重要最熱門的應用領域之一，主要是應掌握MPEG編解碼算法和技術，如DVD、MP3、PDA、高精電視、機頂盒等都涉及MPEG高速解碼問題。為此，我院已預訂了一位能開設數字圖像處理課程的博士。

B、通信協議及編程技術：這包括傳統的TCP/IP協議和熱門的無線通信協議。首先，大多數嵌入式設備都要連入局域網或Internet，所以首先應掌握TCP/IP協議及其編程，這是需首要掌握的基本技術；其次，無線通信是目前的大趨勢，所以掌握無線通信協議及編程也是是很重要的。無結通信協議包括無線局域網通信協議802.11系列，Bluetooth，以及移動通信（如GPRS、GSM、CDMA等）。

C、網絡與信息安全技術：如加密技術，數字證書CA等。我院有這方面的選修課。

D、DSP技術：DSP是Digital Signal Process數字信號處理的意思，DSP處理器通過硬件實現數字信號處理算法，如高速數據采集、壓縮、解壓縮、通信等。數字信號處理是電子、通信等硬件專業的課程，對于搞軟件的人若能了解一下最好。目前DSP人才較缺。如果有信號與系統、數字信號處理等課程基礎，對于學習MPEG編解碼原理會有很大幫助。

（2）嵌入式開發的相關硬件基礎

對于軟件工程專業的學生，從事嵌入式軟件開發，像數字電路、計算機組成原理、嵌入式微處理器結構等硬件課程是較重要的。另外，匯編語言、C/C++、數據結構和算法、特別是操作系統等軟件基礎課也是十分重要的。我們的主要目地是能看懂硬件工作原理，但重點應是在嵌入式軟件，特別操作系統級軟件，那將是我們的優勢。我們的研究生里有些是學電子、通信類專業過來的，有較好的模擬電路和單片機基礎，學嵌入式非常合適。嵌入式本身就是從單片機發展過來的，只是單片機不帶OS，而現在很多嵌入式應用越來越復雜，以至不得不引入嵌入式操作系統。另外，為追求更高速的信號處理速度，現在在一些速度要求較高的場合，有不少公司是將一些DSP算法，如MPEG壓縮解壓縮算法等用硬件來實現，這就涉及到HDL數字電路設計技術及其FPGA/IP核實現技術，這方面的人目前市場上也很缺。題外話另外，能寫驅動程序的人目前是非常緊缺的（驅動程序也可歸于嵌入式范疇），包括桌面Windows中的DDK開發環境和WDM驅動程序。公司每時每刻都要推出新產品，每一個新產品出來了，要能被操作系統所使用，是必須寫驅動程序的。寫驅動程序就必須掌握操作系統(如Windows或Linux)的內部工作原理，還涉及到少量硬件知識，難度較大，所以這方面的人很難找。想成為高手的同學，也可從驅動程序方面獲得突破。我可說一下自己的經歷，三年前我曾短暫地在一家公司寫過WinCE驅動程序（正是因為知道這方面的人緊缺，所以才要做這方面的事），盡管那以前從未做過驅動程序，應聘那個職位時正是看準了公司是很難招聘到這方面的人，既然都找不到人，驅動還得有人做，這正是可能有機會切入這一領域的大好機會。面試時大講自己寫過多少萬行匯編程序，對計算機工作原理如何清楚，簡歷中又寫著我曾閱讀完兩本關于Windows Driver Model的兩本英文原版書，寫過幾個小型的驅動程序練習程序（其實根本沒寫過，我們的同學將來千萬不要像我這樣，早練就些過硬功夫，就不至于淪落到我這等地步，就不用像我那樣去“欺騙”公司了，我這是一個典型的反面教材），居然一切都PASS（當然最重要的是筆試和面試問題還說得過去），這只能說明這一領域找人的困難程度。公司本就未指望找到搞過驅動的人，找個有相關基礎的人就算不錯了。做了以后，發現也并不是怎樣難的。其實搞驅動程序的工作是很舒服的，搞完一個版本就會空一段時間，只有等公司新的芯片推出或新的OS出現后，才需要再去開發新一版驅動，那時有將近一個月時間空閑著在等WinCE .NET Beta版推出，準備將驅動程序升級到CE .NET上，現在在軟件學院工作整日忙，無限懷念那段悠閑時光。很巧合，最近本人無意中再次體會到了嵌入式的迷人之處。上周我那用了3年的手機終于不能WORK了。此次更新，除要求有手機常見功能外，最好有MP3功能（現在很多英語聽力都有MP3文件），最好有英漢詞典，最好還能讀WORD文檔。最后選了個滿足以上條件的最便宜的手機DOPOD 515（斬了我2.2K，但想想這也算自己對嵌入式事業的支持，這樣便也想開了），算得上最低檔的智能手機了。回來一查，手機的about顯示，本手機Processor是ARM，其OS是MS Smartphone（即WinCE .NET 4.2），這么巧合，簡直可做為學習嵌入式課程的產品案例了（等我們的WinCE課程開得有聲有色后，希望能從微軟研究院搞些Smartphone來開發開發）。有OS的手機果然了得，金山詞霸、WORD、EXCEL、REGEDIT等居然都有smartphone版的，PC上的MP3、DOC等居然在download時都可被自動轉換成smartphone格式，真是爽。完全可用Windows CE自己開發一些需要的程序download到自己的手機上。現在市面銷售PDA智能手機火爆，MS總是財源滾滾。但我已發現國產的ARM+LINUX手機出現在市面上，價格只1.2K.

總結

以上是生活随笔為你收集整理的从事嵌入式开发需要掌握哪些知识？从事嵌入式软件开发的前景如何？的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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