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嵌入式大學(xué)實(shí)驗(yàn)室招生簡介_如何學(xué)習(xí)基于ARM平臺(tái)的嵌入式系統(tǒng),
本文將從技術(shù)和就業(yè)經(jīng)驗(yàn)等角度為即將進(jìn)入嵌入式開發(fā)的程序員們,詳細(xì)講述了嵌入的概念,嵌入式開發(fā)之間的異同以及應(yīng)該如何做出選擇,希望對(duì)大家有所幫助。
一、嵌入式系統(tǒng)的概念
著重理解“嵌入”的概念
主要從三個(gè)方面上來理解。
1、從硬件上,將基于CPU的處圍器件,整合到CPU芯片內(nèi)部,比如早期基于X86體系結(jié)構(gòu)下的計(jì)算機(jī),CPU只是有運(yùn)算器和累加器的功能,一切芯片要造外部橋路來擴(kuò)展實(shí)現(xiàn),象串口之類的都是靠外部的16C550/2的串口控制器芯片實(shí)現(xiàn),而目前的這種串口控制器芯片早已集成到CPU內(nèi)部,還有PC機(jī)有顯卡,而多數(shù)嵌入式處理器都帶有LCD控制器,但其種意義上就相當(dāng)于顯卡。比較高端的ARM類Intel Xscale架構(gòu)下的IXP網(wǎng)絡(luò)處理器CPU內(nèi)部集成PCI控制器(可配成支持4個(gè)PCI從設(shè)備或配成自身為CPI從設(shè)備);還集成3個(gè)NPE網(wǎng)絡(luò)處理器引擎,其中兩個(gè)對(duì)應(yīng)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(xiàn)DSL上網(wǎng)功能。IXP系列最高主頻可以達(dá)到 1.8G,支持2G內(nèi)存,1G&TImes;10或10G&TImes;1的以太網(wǎng)口或Febre channel的光通道。IXP系列應(yīng)該是目標(biāo)基于ARM體系統(tǒng)結(jié)構(gòu)下由 intel進(jìn)行整合后成Xscale內(nèi)核的最高的處理器了。
2、從軟件上前,就是在定制操作系統(tǒng)內(nèi)核里將應(yīng)用一并選入,編譯后將內(nèi)核下載到ROM中。而在定制操作系統(tǒng)內(nèi)核時(shí)所選擇的應(yīng)用程序組 件就是完成了軟件的“嵌入”,比如WinCE在內(nèi)核定制時(shí),會(huì)有相應(yīng)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(tǒng),多半的東西都需要我們得新再裝。
3、把軟件內(nèi)核或應(yīng)用文件系統(tǒng)等東西燒到嵌入式系統(tǒng)硬件平臺(tái)中的ROM中就實(shí)現(xiàn)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(tǒng)下自話側(cè)重于理解型的定義,書上的定義也有很多,但在這個(gè)領(lǐng)域范圍內(nèi),誰都不敢說自己的定義是十分確切的,包括那些專家學(xué)者們,歷為畢竟嵌入式系統(tǒng)是計(jì)算機(jī)范疇下的一門綜合性學(xué)科
二、嵌入式系統(tǒng)的分層與專業(yè)的分類。
嵌入式系統(tǒng)分為4層,硬件層、驅(qū)動(dòng)層、操作系統(tǒng)層和應(yīng)用層。
1、硬件層,是整個(gè)嵌入式系統(tǒng)的根本,如果現(xiàn)在單片機(jī)及接口這塊很熟悉,并且能用C和匯編語言來編程的話,從嵌入式系統(tǒng)的硬件層走起來相對(duì)容易,硬件層也是驅(qū)動(dòng)層的基礎(chǔ),一個(gè)優(yōu)秀的驅(qū)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(shè)計(jì)的,同時(shí)還要對(duì)操作系統(tǒng)內(nèi)核及其調(diào)度性相當(dāng)?shù)氖煜さ。但硬件平臺(tái)是基礎(chǔ),增值還要靠軟件。
硬件層比較適合于,電子、通信、自動(dòng)化、機(jī)電一體、信息工程類專業(yè)的人來搞,需要掌握的專業(yè)基礎(chǔ)知識(shí)有,單片機(jī)原理及接口技術(shù)、微機(jī)原理及接口技術(shù)、C語言。
2、 驅(qū)動(dòng)層,這部分比較難,驅(qū)動(dòng)工程師不僅要能看懂電路圖還要能對(duì)操作系統(tǒng)內(nèi)核十分的精通,以便其所寫的驅(qū)動(dòng)程序在系統(tǒng)調(diào)用時(shí),不會(huì)獨(dú)占操作系統(tǒng)時(shí)間片,而導(dǎo) 至其它任務(wù)不能動(dòng)行,不懂操作系統(tǒng)內(nèi)核架構(gòu)和實(shí)時(shí)調(diào)度性,沒有良好的驅(qū)動(dòng)編寫風(fēng)格,按大多數(shù)書上所說添加的驅(qū)動(dòng)的方式,很多人都能做到,但可能連個(gè)初級(jí)的 驅(qū)動(dòng)工程師的水平都達(dá)不到,這樣所寫的驅(qū)動(dòng)在應(yīng)用調(diào)用時(shí)就如同windows下我們打開一個(gè)程序運(yùn)行后,再打開一個(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(yùn)行后來打開的程序。想做個(gè)好的驅(qū)動(dòng)人員沒有三、四年功底,操作系統(tǒng)內(nèi)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(tǒng)四層中可 是最高的。
驅(qū)動(dòng)層比較適合于電子、通信、自動(dòng)化、機(jī)電一體、信息工程類專業(yè)尤其是計(jì)算機(jī)偏體系結(jié)構(gòu)類專業(yè)的人來搞,除硬件層所具備的基礎(chǔ)學(xué)科外,還要對(duì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與算法、操作系統(tǒng)原理、編譯原理都要十分精通了解。
3、操作系統(tǒng)層,對(duì)于操作系統(tǒng)層目前可能只能說是簡單的移植,而很少有人來自已寫操作系統(tǒng),或者寫出缺胳膊少腿的操作系統(tǒng)來,這部分工作大都由驅(qū)動(dòng)工程師來完成。操作系統(tǒng)是負(fù)責(zé)系統(tǒng)任務(wù)的調(diào)試、磁盤和文件的管理,而嵌入式系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性十分重要。據(jù)說,XP操作系統(tǒng)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媧Hopen操作系統(tǒng)估計(jì)也得花遇幾百人年才能搞定。因此這部分工作相對(duì)來講沒有太大意義。
4、應(yīng)用層,相對(duì)來講較為容易的,如果會(huì)在windows下如何進(jìn)行編程接口函數(shù)調(diào)用,到操作系統(tǒng)下只是編譯和開發(fā)環(huán) 境有相應(yīng)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(tǒng)中涉及算法的由專業(yè)算法的人來處理的,不必歸結(jié)到嵌入式系統(tǒng)范疇內(nèi)。但如果涉及嵌 入式系統(tǒng)下面嵌入式數(shù)據(jù)庫、基于嵌入式系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)編程和基于某此應(yīng)用層面的協(xié)議應(yīng)用開發(fā)(比如基于SIP、H.323、Astrisk)方面又較為復(fù)雜, 并且有難度了。
三、目標(biāo)與定位
先有目標(biāo),再去定位。
學(xué) ARM,從硬件上講,一方面就是學(xué)習(xí)接口電路設(shè)計(jì),另一方面就是學(xué)習(xí)匯編和C語言的板級(jí)編程。如果從軟件上講,就是要學(xué)習(xí)基于ARM處理器的操作系統(tǒng)層面 的驅(qū)動(dòng)、移植了。這些對(duì)于初學(xué)都來說必須明確,要么從硬件著手開始學(xué),要么從操作系統(tǒng)的熟悉到應(yīng)用開始學(xué),但不管學(xué)什么,只要不是純的操作系統(tǒng)級(jí)以上基于 API的應(yīng)用層的編程,硬件的寄存器類的東西還是要能看懂的,基于板級(jí)的匯編和C編程還是要會(huì)的。因此針對(duì)于嵌入式系統(tǒng)的硬件層和驅(qū)動(dòng)程的人,ARM的接 口電路設(shè)計(jì)、ARM的C語言和匯編語言編程及調(diào)試開發(fā)環(huán)境還是需要掌握的。
因此對(duì)于初學(xué)者必然要把握住方向,自己的目標(biāo)是什么,自己要在那一層面上走。然后再著手學(xué)習(xí)較好,與ARM相關(guān)的嵌入式系統(tǒng)的較為實(shí)際的兩個(gè)層面硬件層和驅(qū)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(tǒng)的應(yīng)用層面的走的話,可能與ARM及其它體系相去較遠(yuǎn),要著重研究基嵌入式操作系統(tǒng)的環(huán)境應(yīng)用與相應(yīng)開發(fā)工具鏈,比如WinCe操作系統(tǒng)下的EVC應(yīng)用開發(fā)(與windows下的VC相類似),如果想再有突破就往某些音視頻類的協(xié)議上靠,比如VOIP領(lǐng)域的基于SIP或H.323協(xié)議的應(yīng)用層開發(fā),或是基于嵌入式網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)庫的開發(fā)等等。
對(duì) 于初學(xué)者來講,要量力而行,不要認(rèn)為驅(qū)動(dòng)層工資高就把它當(dāng)成方向了,要結(jié)合自身特點(diǎn),嵌入式系統(tǒng)四個(gè)層面上那個(gè)層面上來講都是有高人存在,當(dāng)然高人也對(duì)應(yīng) 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(dāng)然我一方面充當(dāng)工程師的角色,一方面充當(dāng)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。 |
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