當前位置:首頁 > 學習資源 > 講師博文 > 嵌入式系統有哪些坑可以避免

嵌入式系統有哪些坑可以避免 時間:2021-08-25      來源:未知

學習硬件的小伙伴們都知道嵌入式是用于控制、監視或者輔助操作機器和設備的裝置。嵌入式是一種專用的計算機系統,作為裝置或設備的一部分。 嵌入式是才發展起來的一項IT開發技術。嵌入式在ARMMCU等各個方面都有了細分專業團隊進行外協設計。但是往往我們在使用過程中有很多誤區。

很多嵌入式初學者認為,學嵌入式,就是學習ARM,就是學習開發板。買一塊開發板,然后在上面“移植”u-boot、Linux內核,再使用busybox制作一個根文件系統,大功告成!覺得可以出去找工作了。這其實是有一定片面性的:首先ARM是個CPU架構,跟PC上的X86架構一樣,你見過有人在Windows下面學習C/C++編程、MFC編程、網絡編程、互聯網編程,說自己學習X86的嗎?當然,也不可否認,嵌入式平臺的多樣性、硬件的可定制性導致我們在嵌入式平臺上開發應用程序、驅動之前,首先要搭建這個平臺,就像我們在Windows下面要裝操作系統一樣,但是這僅僅是我們學習嵌入式開發的第一步。其次,關于系統的“移植”,很多人玩了開發板之后,會在自己的簡歷上寫自己移植過u-boot,Linux內核。其實,這種寫法也是有點瑕疵的。真正的移植,往一個新的芯片或開發板上porting一個u-boot或Linux內核,那可不是一個人能干的事情,是一個團隊干的事情。時鐘、DDR、存儲<,可能牽涉到各個模塊,哪里遇到問題,都需要各個模塊的owner去debug,有時候甚至可能是芯片的bug,或者硬件開發板的bug,這就需要我們使用軟件去解決、去規避這個坑,這都需要我們在很短時間,甚至一兩天的時間去解決這個問題,需要一個團隊的各個模塊專家合力完成。

所以說,我們所說的“移植”,其實就像是在Windows下面安裝操作系統,按照步驟完成裝機。當然,通過這個過程,可以加深我們對嵌入式系統的理解,但是我們首先要知道的是,我們“移植”的系統,都是芯片公司團隊做好的系統鏡像,我們做的只是配置、編譯、安裝、甚至升級這些基本的操作。這些環境只是我們學習嵌入式開發的平臺,萬里長征才走完了第一步。

學習嵌入式,我們到底該學些什么?

嵌入式越來越復雜,一個SOC芯片上集成的模塊越來越多。以手機為例,典型的嵌入式產品,我們看看上面集成了多少模塊:觸摸屏、LCD、i、4G等無線通信、音視頻編解碼IP、DDR、存儲控制器、3D/2D加速、指紋識別、DMA、G-sensor各種傳感器......可以說,現在一個手機的復雜度和硬件配置,已經超過我們的桌面PC了。除了不斷增加的硬件,軟件方面,比如Linux內核,光內核代碼就有1000多萬行,每天更新的速度超過你學習的進度,你能學得完嵌入式的所有知識和技能嗎?

早期PC時代,我們知道能做出X86 CPU量產的也沒有幾家,AMD和威盛。但是嵌入式時代不一樣了,ARM的IP授權模式導致不同的芯片廠商百家齊放,不同的SOC平臺和開發板眼花繚亂,針對不同行業需求定制的SOC平臺雨后春筍:手機芯片、平板芯片、視頻安防、物聯網、汽車電子、工業控制,甚至人工智能AI芯片......,你到Linux內核的ARCH下面可以看看有多少種CPU架構,再到arch/arm下面看看有多少種開發平臺,這還只是加入到內核mainline的平臺,算上沒有加入Linux內核主線的各種平臺,其實數量更多。

眾多的芯片架構、不同的開發板平臺,我們該如何去學習?

嵌入式和PC的概念也越來越模糊了,Intel已經推出X86架構的CPU和嵌入式產品了,比如平板。ARM也開始進軍服務器和筆記本領域了。無論什么CPU架構,ARM、X86、MIPS、PowerPC,還有最近火熱的物聯網芯片,無論是做嵌入式產品,還是PC、服務器,他們的底層本質其實都沒有變,都是計算機原理和系統架構,都是馮諾依曼的計算機架構,圖靈原型機的各種實現。

不斷復雜的軟硬件系統,對嵌入式工程師或者學習者來說是一個挑戰。這對我們本身的知識和技能有一個更新的要求。早期51單片機時代,我們可以自己使用面包板或者自己畫PCB,做一個開發板,然后在上面開發軟件。軟件、硬件自己全搞,F在不斷復雜的SOC平臺,再想一個人全搞,軟硬通吃,基本不可能,這也導致我們需要分工協作來完成。首先軟硬件的分工,各司其職,各自精通自己的領域,然后進行軟硬件整合,協作開發。再次,軟件方面,嵌入式軟件也越來越復雜,Linux內核1000多萬行,android源碼下載下來就占幾個G的空間,自己想全搞,同樣不可能,同樣需要進行分工。比如android,需要分為BSP工程師、Linux內核工程師、驅動工程師、android中間層開發工程師、APP開發工程師。對于一個Linux內核,也需要分工,各個模塊同樣進行分工:Linux內核的USB子系統、音頻子系統、視頻編解碼、文件系統......把其中一個模塊你搞精通了,工資絕對不是問題。

對于嵌入式學習者來說,我們該學習什么,或者說如何學習?才能提高自己的職場競爭力,或者說對于一個新手來說,如何通過自學,達到公司的用人標準和技術要求,找到一份自己想要的工作?

首先,你要學會做減法,從現實出發,要有這樣一個意識:我不可能精通所有的嵌入式技術,學會堅持,制定合理現實的小目標。很多人喜歡那種不切實際的廣告轟炸營銷,擊中你心理上的某個軟肋,某個G點,一下子興奮起來。越熬越濃的心靈雞湯,并不能解決我們吃飯的生存現實問題。很多人,包括我,在學習的時候,都喜歡給自己樹立各種路線、計劃、日程表。制定計劃時激情滿滿,熱情高漲,激動得睡不著覺。計劃宏偉而飽滿,仿佛成功就在眼前。但是往往不切實際,往往在早期,遇到各種困難,各種坑,各種拖延導致沒有堅持下來,最后夭折。然后接著制定下一個宏偉的計劃,繼續夭折,生活周而復始,day after day。觀察我們生活周圍,真正做出成績的都是那些基于現實出發,能一路堅持下來的人,day by day。有時候你會發現,并不覺得他們有多聰明。

其次,保持自己的興趣,說白了就是為了堅持下去。見過很多人想學習嵌入式,花了很多米買一塊開發板,激情滿滿,過一段是過去再看,已經不折騰了。嵌入式開發難,難在哪里呢?主要在于開發環境的搭建,軟件調試上,不像在Windows上使用VC開發程序,集成開發環境都幫你弄好了,各種斷點、單步、查看堆棧、寄存器、內存窗口。而嵌入式不一樣,硬件環境搭建會遇到各種各樣的問題,各種電腦的兼容問題,各種莫名其妙的問題,有時候著實讓人抓狂,時間久了,慢慢地學習的激情殆盡,也就不想學習了。這還不算什么,更嚴重的是,很多人學習嵌入式遇到挫折,往往會打擊人的自信,覺得自己能力不行,智商不夠,不適合干這行,在心理留下了陰影。

對于個人學習者來說,買了開發板,你不買配套的示波器等調試設備,遇到硬件問題也是一籌莫展,無法解決。其實我們可以完全使用其它的平臺去開展我們的研究和學習,比如QEMU,一款可以仿真開發板的開源軟件,使用這款開源軟件,我們可以在電腦上虛擬一個世面上流行的開發板,然后再在這個仿真的開發板上跑u-boot、Linux內核、掛載根文件系統,使用和開發板一樣的源碼,運行效果和真實的開發板是一樣的。而且,使用QEMU的好處就是,“硬件”永遠不會出問題,可以讓我們避過硬件的各種坑,騰出更多的精力去研究嵌入式軟件的各種架構、編程技能、內核驅動。。。。,這些才是嵌入式工程師的核心競爭力,需要花大量的時間不斷地去積累,去磨合,去提高的。把大量的時間耗在一個本該不屬于學習范疇的硬件bug上或者硬件環境不兼容上,不劃算,因為你以后進公司后,遇到同樣的問題,找硬件工程師,半分鐘幫你搞定。所以說,選擇一個理想的嵌入式學習平臺,尤其對于初學者來說,很重要。

最后,要保持學習的深度,刻意練習。不要讓自己永遠待在學習的舒適區,要學會挑戰自己,不斷去擴展自己知識的邊界,完善自己的知識體系和技能。很多人買了開飯,按照教程,“移植”了u-boot,Linux內核,制作了根文件系統,然后就陷入了迷茫:接著要干什么?要學習什么?想學習又感覺深入不下去,東一耙子,西一耙子,看看這,看看那,時間不知不覺就過去了。其實,學習嵌入式,基本的嵌入式知識和理論學習還是必要的,很多人推崇邊做邊學,到項目中學習,實踐出真知。

當然這也是一個方法,但是也有弊端,那就是學習的不系統,很多有心人到后來還是得回來補課,完善自己的知識體系和技能。很多人玩開發板,燒寫鏡像,玩得賊溜,但是你知道這里面的原理嗎?知道JTAG怎么下載的嗎?Jlink和JTAG有什么區別?為什么PC上要裝個JTAG軟件而Jlink不用?程序的編譯和鏈接是怎么樣的?為什么內核鏡像要下載內存的某個地址?換個地址行不行?為什么我們編寫的程序要在有OS的環境下運行,在ARM開發板裸機環境下,你能寫一個跑起來的程序嗎?只有對這些問題深入思考,你才會對嵌入式有一個更深的認識,超越了平臺,一通百通。

80%的嵌入式知識和技能,其實跟硬件平臺無關

嵌入式開發需要的知識體系和技能,80%其實跟硬件平臺無沒有無關系的。比如計算機系統原理、編程技能、程序的編譯鏈接、你對Linux內核的理解、設備模型、驅動架構、項目管理等等。

真正跟硬件平臺有關的,比如驅動開發,上面的框架是跟平臺無關的,下面跟各個硬件平臺的適配部分,可能跟硬件平臺就有關系了,寄存器配置、開發板硬件配置等。而對于嵌入式工程師來說,尤其是驅動開發工程師,等你工作后,你會發現,跟應用開發相比,真正要寫的代碼量很少,往往只需要改幾行代碼。但是往往這幾行的代碼量,需要你深厚的背景知識:硬件知識、通信協議、對芯片、開發平臺資源掌握、對Linux內核架構、設備模型、驅動框架的理解,這些才是嵌入式工程師的核心競爭力。

如果你看到很多廣告還在以開發板或者平臺作為噱頭,能拿多少工資作為宣傳,這時候你的腦海里要有這種意識,這是一種推廣宣傳。工資多少是由你自己的水平和市場大行情決定的,雖然在面試時HR會對你本身的水平評估有一些誤差,但是要相信,時間會證明你自己的真實價值,不斷提高自己的知識水平和技能才是王道。真正的技術需要自己花時間慢慢吸收、積累、消化,內化為自己的知識體系和技能。外在的心靈雞湯或高煲老鴨湯,只能讓你一時地熱情高漲,產生暫時的錯覺,并不能真正的提高技能。

上一篇:Linux和Windows有什么區別

下一篇:程序員為什么要用Linux環境編程,用其他的不可以嗎?

戳我查看2020年嵌入式每月就業風云榜

點我了解華清遠見高校學霸學習秘籍

猜你關心企業是如何評價華清學員的

干貨分享
相關新聞
前臺專線:010-82525158 企業培訓洽談專線:010-82525379 院校合作洽談專線:010-82525379 Copyright © 2004-2021 北京華清遠見科技發展有限公司 版權所有 ,京ICP備16055225號-5,京公海網安備11010802025203號

回到頂部