嵌入式軟件方面最重要的課程介紹

嵌入式軟件方面最重要的課程包括：

（1） 嵌入式微處理器結(jié)構(gòu)與應(yīng)用：

這是一門嵌入式硬件基礎(chǔ)課程，嵌入式是軟硬件結(jié)合的技術(shù)，搞嵌入式軟件的人應(yīng)對(duì)ARM處理器工作原理和接口技術(shù)有充分了解，包括ARM的匯編指令系統(tǒng)。若不了解處理器原理，怎么能控制硬件工作，怎么能寫出節(jié)省內(nèi)存又運(yùn)行高速的最優(yōu)代碼（嵌入式軟件設(shè)計(jì)特別講究時(shí)空效率），怎么能寫出驅(qū)動(dòng)程序（驅(qū)動(dòng)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(shí)都要求熟悉ARM處理器，將來(lái)若同學(xué)到公司中從事嵌入式軟件開發(fā)，公司都會(huì)給你一本該設(shè)備的硬件規(guī)格說(shuō)明書 ，您必須能看懂其中的內(nèi)存分布和端口使用等最基本的說(shuō)明（就像x86匯編一樣），否則怎么設(shè)計(jì)軟件。有些同學(xué)覺(jué)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(shí)驗(yàn)室10月份建好后，您做了一些實(shí)驗(yàn)后就會(huì)覺(jué)得看得見(jiàn)摸得著。還有同學(xué)對(duì)ARM匯編不感興趣，以為嵌入式開發(fā)用C語(yǔ)言就足夠了。其實(shí)不應(yīng)僅是將匯編語(yǔ)言當(dāng)成一個(gè)程序設(shè)計(jì)語(yǔ)言，學(xué)匯編主要是為了掌握處理器工作原理的。一個(gè)不熟悉匯編語(yǔ)言的人，怎么能在該處理器寫出最優(yōu)的C語(yǔ)言代碼。在嵌入式開發(fā)的一些關(guān)鍵部分，有時(shí)還必須寫匯編，如Bootloader等（可能還包括BSP）。特別是在對(duì)速度有極高要求的場(chǎng)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(guò)很多公司是這樣做的）。當(dāng)您在一個(gè)嵌入式公司工作時(shí)，在查看描述原理的手冊(cè)時(shí)，可能很多都是用匯編描述的（我就遇到過(guò)），這是因?yàn)楹芏嘤布O(shè)計(jì)人員只會(huì)寫或者喜歡用匯編描述，此時(shí)您就必須看懂匯編程序，否則軟硬件人員可能就無(wú)法交流。很多嵌入式職位招聘時(shí)都要求熟悉匯編。


(2) 嵌入式操作系統(tǒng)類課程

除了WinCE的實(shí)時(shí)性稍差外，大多數(shù)嵌入式操作系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性都很強(qiáng),所以也可稱為實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)Real Time Operating System.從事嵌入式的人至少須掌握一個(gè)嵌入式操作系統(tǒng)(當(dāng)然掌握兩個(gè)更好),這在嵌入式的所有技術(shù)中是最為關(guān)鍵的了。目前最重要的RTOS主要包括：


第一類、傳統(tǒng)的經(jīng)典RTOS：最主要的便是Vxworks操作系統(tǒng)，以及其Tornado開發(fā)平臺(tái)。Vxworks因出現(xiàn)稍早，實(shí)時(shí)性很強(qiáng)（據(jù)說(shuō)可在1ms內(nèi)響應(yīng)外部事件請(qǐng)求），并且內(nèi)核可極微（據(jù)說(shuō)最小可8K），可靠性較高等，所以在北美，Vxworks占據(jù)了嵌入式系統(tǒng)的多半疆山。特別是在通信設(shè)備等實(shí)時(shí)性要求較高的系統(tǒng)中，幾乎非Vxworks莫屬。Vxworks的很多概念和技術(shù)都和Linux很類似，主要是C語(yǔ)言開發(fā)。像Bell-alcatel、Lucent、華為等通信企業(yè)在開發(fā)產(chǎn)品時(shí)，Vxworks用得很多。但Vxworks因價(jià)格很高，所以一些小公司或小產(chǎn)品中往往用不起。目前很多公司都在往嵌入式Linux轉(zhuǎn)（聽說(shuō)華為目前正在這樣轉(zhuǎn)）。但無(wú)論如何，Vxworks在一段長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)仍是不可動(dòng)搖的。與Vxworks類似的稍有名的實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)還有pSOS、QNX、Nucleus等RTOS。


第二類、嵌入式Linux操作系統(tǒng)：Linux的前途除作為服務(wù)器操作系統(tǒng)外，最成功的便是在嵌入式領(lǐng)域的應(yīng)用，原因當(dāng)然是免費(fèi)、開源、支持軟件多、呼擁者眾，這樣嵌入式產(chǎn)品成本會(huì)低。Linux本身不是一個(gè)為嵌入式設(shè)計(jì)的操作系統(tǒng)，不是微內(nèi)核的，并且實(shí)時(shí)性不強(qiáng)。目前應(yīng)用在嵌入式領(lǐng)域的Linux系統(tǒng)主要有兩類：一類是專為嵌入式設(shè)計(jì)的已被裁減過(guò)的Linux系統(tǒng)，最常用的是uClinux（不帶MMU功能），目前占較大應(yīng)用份額，可在ARM7上跑；另一類是跑在ARM9上的，一般是將Linux2.4.18內(nèi)核移植在其上，可使用更多的Linux功能（當(dāng)然uClinux更可跑在ARM 9上）。很多人預(yù)測(cè)，嵌入式Linux預(yù)計(jì)將占嵌入式操作系統(tǒng)的50%以上份額，非常重要。缺點(diǎn)是熟悉Linux的人太少，開發(fā)難度稍大。另外，目前我們能發(fā)現(xiàn)很多教材和很多大學(xué)都以u(píng)cOS/II為教學(xué)用實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，這主要是由于ucOS/II較簡(jiǎn)單，且開源，非常適合入門者學(xué)習(xí)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)原理，但由于ucOS/II功能有限，實(shí)用用得較少，所以我院不將其作為教學(xué)重點(diǎn)，要學(xué)習(xí)就應(yīng)學(xué)直接實(shí)用的，比如uClinux就很實(shí)用。況且熟悉了Linux開發(fā)，不僅在嵌入式領(lǐng)域有用，對(duì)開發(fā)Linux應(yīng)用軟件，對(duì)加深操作系統(tǒng)的認(rèn)識(shí)也有幫助，可謂一舉多得。據(jù)我所知，目前Intel、Philip都在大搞ARM+LINUX的嵌入式開發(fā)，F(xiàn)ujitum則是在自己的處理器上大搞Linux開發(fā)。目前在嵌入式Linux領(lǐng)域，以下幾個(gè)方面的人特別難找，一是能將Linux移植到某個(gè)新型號(hào)的開發(fā)版上；二是能寫Linux驅(qū)動(dòng)程序的人；三是熟悉Linux內(nèi)核裁減和優(yōu)化的人。

第三類、 Windows

CE嵌入式操作系統(tǒng)：Microsoft也看準(zhǔn)了嵌入式的巨大市場(chǎng)，MS永遠(yuǎn)是最厲害的，WinCE出來(lái)只有幾年時(shí)間，但目前已占據(jù)了很大市場(chǎng)份額，特別是在PDA、手機(jī)、顯示儀表等界面要求較高或者要求快速開發(fā)的場(chǎng)合，WinCE目前已很流行（據(jù)說(shuō)有一家賣工控機(jī)的公司板子賣得太好，以至來(lái)不及為客戶裁減WinCE）。WinCE目前主要為4.2版（.NET)，開發(fā)平臺(tái)主要為WinCE Platform Builder，有時(shí)也用EVC環(huán)境開發(fā)一些較上層的應(yīng)用，由于WinCE開發(fā)都是大家熟悉的VC++環(huán)境，所以學(xué)過(guò)Windows程序設(shè)計(jì)課程的同學(xué)都不會(huì)有多大難度，這也是WinCE容易被人們接受的原因，開發(fā)環(huán)境方便快速，微軟的強(qiáng)大技術(shù)支持，WinCE開發(fā)難度遠(yuǎn)低于嵌入式Linux。對(duì)于急于完成，不想拿嵌入式Linux冒險(xiǎn)的開發(fā)場(chǎng)合，WinCE是最合適了（找嵌入式Linux的人可沒(méi)那么好找的），畢竟公司不能像學(xué)生學(xué)習(xí)那樣試試看，保證開發(fā)成功更重要。根據(jù)不同的側(cè)重點(diǎn)，WinCE還有兩個(gè)特殊版本，一個(gè)是MS PocketPC操作系統(tǒng)專用于PDA上（掌上電腦），另一個(gè)是MS SmartPhone操作系統(tǒng)用于智能手機(jī)上（帶PDA功能的手機(jī)），兩者也都屬于WinCE平臺(tái)。在PDA和手機(jī)市場(chǎng)上，除WinCE外，著名的PDA嵌入式操作系統(tǒng)還有Palm OS（因出現(xiàn)很早，很有名）、Symbian等，但在WinCE的強(qiáng)勁沖擊下，Palm和Symbian來(lái)日還能有多長(zhǎng)？我院可能是全國(guó)高校中唯一一家開設(shè)專門的“Windows CE嵌入式操作系統(tǒng)“課程的學(xué)校，這主要是基于以下原因：我院本身前面便有Windows程序設(shè)計(jì)課程，同學(xué)學(xué)過(guò)VC++后再學(xué)WinCE,非常方便自然，通過(guò)學(xué)習(xí)WinCE同樣也可了解嵌入式軟件的一般開發(fā)過(guò)程，對(duì)Linux有懼怕心理的同學(xué)也很合適。很顯然，嵌入式Linux永遠(yuǎn)不可能替代WinCE，而且將來(lái)誰(shuí)占份額大還很難講，畢竟很多人更愿意接受MS的平臺(tái)，就像各國(guó)政府都在大力推LINUX已好長(zhǎng)時(shí)間，但您能看到幾個(gè)在PC機(jī)上真正使用LINUX的用戶？據(jù)我觀察,目前在嵌入式平臺(tái)上,LINUX是叫得最響,但還是WinCE實(shí)際用得更多.嵌入式LINUX可能更多地是一些有長(zhǎng)遠(yuǎn)產(chǎn)品計(jì)劃的公司,為降低成本而進(jìn)行長(zhǎng)遠(yuǎn)考慮;

二WinCE和多媒體(如MPEG技術(shù))是微軟亞洲工程院目前做得較多的項(xiàng)目領(lǐng)域之一,他們很需要精通WinCE的人。


總結(jié)關(guān)于嵌入式操作系統(tǒng)類課程，若您覺(jué)得自己功底較深且能鉆研下去，則可去學(xué)嵌入式Linux；若您覺(jué)得自己VC++功底較好且想短平快地學(xué)嵌入式開發(fā)，則WinCE課程是最好的選擇。


(3) 嵌入式開發(fā)的其它相關(guān)軟件課程


搞嵌入式若能熟悉嵌入式應(yīng)用的一些主要領(lǐng)域，這樣的人更受企業(yè)歡迎。主要的相關(guān)領(lǐng)域包括：

A、數(shù)字圖像壓縮技術(shù)：這是嵌入式最重要最熱門的應(yīng)用領(lǐng)域之一，主要是應(yīng)掌握MPEG編解碼算法和技術(shù)，如DVD、MP3、PDA、高精電視、機(jī)頂盒等都涉及MPEG高速解碼問(wèn)題。

B、通信協(xié)議及編程技術(shù)：這包括傳統(tǒng)的TCP/IP協(xié)議和熱門的無(wú)線通信協(xié)議。首先，大多數(shù)嵌入式設(shè)備都要連入局域網(wǎng)或Internet，所以首先應(yīng)掌握TCP/IP協(xié)議及其編程，這是需首要掌握的基本技術(shù)；其次，無(wú)線通信是目前的大趨勢(shì)，所以掌握無(wú)線通信協(xié)議及編程也是是很重要的。無(wú)結(jié)通信協(xié)議包括無(wú)線局域網(wǎng)通信協(xié)議802.11系列，Bluetooth，以及移動(dòng)通信（如GPRS、GSM、CDMA等）。

C、網(wǎng)絡(luò)與信息安全技術(shù)：如加密技術(shù)，數(shù)字證書CA等。

D、DSP技術(shù)：DSP是Digital Signal

Process數(shù)字信號(hào)處理的意思，DSP處理器通過(guò)硬件實(shí)現(xiàn)數(shù)字信號(hào)處理算法，如高速數(shù)據(jù)采集、壓縮、解壓縮、通信等。數(shù)字信號(hào)處理是電子、通信等硬件專業(yè)的課程，對(duì)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(hào)與系統(tǒng)、數(shù)字信號(hào)處理等課程基礎(chǔ)，對(duì)于學(xué)習(xí)MPEG編解碼原理會(huì)有很大幫助。


（4）嵌入式開發(fā)的相關(guān)硬件基礎(chǔ)


對(duì)于軟件工程專業(yè)的學(xué)生，從事嵌入式軟件開發(fā)，像數(shù)字電路、計(jì)算機(jī)組成原理、嵌入式微處理器結(jié)構(gòu)等硬件課程是較重要的。另外，匯編語(yǔ)言、C/C++、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法、特別是操作系統(tǒng)等軟件基礎(chǔ)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(diǎn)應(yīng)是在嵌入式軟件，特別操作系統(tǒng)級(jí)軟件，那將是我們的優(yōu)勢(shì)。

有些是學(xué)電子、通信類專業(yè)過(guò)來(lái)的，有較好的模擬電路和單片機(jī)基礎(chǔ)，學(xué)嵌入式非常合適。嵌入式本身就是從單片機(jī)發(fā)展過(guò)來(lái)的，只是單片機(jī)不帶OS，而現(xiàn)在很多嵌入式應(yīng)用越來(lái)越復(fù)雜，以至不得不引入嵌入式操作系統(tǒng)。另外，為追求更高速的信號(hào)處理速度，現(xiàn)在在一些速度要求較高的場(chǎng)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(lái)實(shí)現(xiàn)，這就涉及到HDL數(shù)字電路設(shè)計(jì)技術(shù)及其FPGA/IP核實(shí)現(xiàn)技術(shù)，這方面的人目前市場(chǎng)上也很缺。 linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解（linux不再難懂）