嵌入式心得 (轉載)

學習有捷徑嗎？俺認爲是有的，正確的道路就是捷徑。
    就好象是登山，若是有導遊圖，那就能找到一條最正確的路線；若是沒有導遊圖，本身瞎琢磨，東問西問，也未必能找到最佳的路線。
    有時候回首前塵，會謂嘆，要是當時我這樣作就行了；這也說明了人生會有一個最優解。
    嵌入式系統的學習也是同樣，做爲電子專業或者其它專業的學生來講，想要把嵌入式系統的學習搞好，走一條成功的人生道路，那應該怎麼去作呢？俺試着分析看看。
    固然人生的道路不少不少，嵌入式不多是惟一的道路，也絕對不是最好的道路；這些都是因人而異的； 
若是你沒有什麼別的資源，俺主要指的是人脈，資金，須要靠技術吃飯，正好你學的是電子、自動化、通信...這樣跟嵌入式相關的專業，又正好喜歡技術，那麼能夠考慮把嵌入式看成本身的傍身之技來學習。這時尋求嵌入式系統學習的最優解就有了意義。
    1、 嵌入式系統的定義
    根據網絡上搜索到的關於嵌入式系統的定義，結合本身對嵌入式系統的理解，把嵌入式系統定義以下：
一、 嵌入式系統簡單的說就是面向特定應用設計的專用計算機系統；
二、 嵌入式系統與普通的PC或者notebook不一樣，嵌入式系統的外形尺寸、功耗、外部適配器等各類特徵必須知足應用的要求和限制；
三、 嵌入式系統的軟件包括操做系統燒錄在一塊電路板上；
四、 使用低功耗的X86級別的CPU，採用模塊化的設計，配置了最基本的計算機周邊配備而製成。這種計算機一般採用Windows操做系統；
五、 嵌入式系統的CPU能夠是：4位、8位、16位、32位；
六、 嵌入式系統應用普遍，諸如：
1） 小家電
2） 汽車
3） 電梯
4） 電視
5） 錄像機或者VCD、DVD
6） mp三、mp4
7） 工業控制
8） 醫療設備
9） 衛星
10） 電話
11） PDA
12） 飛行系統等等
13） ……
七、 嵌入式系統的體系結構：
1） CPU
2） RAM
3） ROM或者flash ram
4） AD
5） DA
6） 人機界面（例如按鍵＋LED/LCD/彩色液晶顯示器/）
7） I/O
8） Usart
9） USB
10） CAN
11） 以太網
12） 嵌入式的操做系統，例如：uc/os、linux、vxworks、wince、dos。。。
八、 嵌入式系統更多的表現爲SoC的特色，也就是把整個系統都集成在一個芯片上，例如，ATMEL的arm7的芯片91sam7x128/256等；用戶能夠得到廉價而功能強大的嵌入式系統；



    2、 最正確的學習道路 - 從8位mcu到canbus到ARM7


    第一步：熟悉8位mcu


    我的的見解是，學習嵌入式的技術有個脈絡：8位mcu（51或者avr...）+can2.0B＋arm7＋arm9，學習的時候能夠按照這個脈絡來進行；

    做爲低端的嵌入式系統，選擇8位mcu做爲入門是比較適中的，而8位mcu中，相比pic、avr、freescale等等8位單片機來講，又以選擇51核的單片機做爲學習8位mcu的首選來更加合適。固然這個觀點是仁者見仁智者見智；若是須要理由的話，那麼也許如下這些理由能夠做爲參考：


1． 51上積累了大量的優秀的代碼和其它資源；網絡上這樣的資源太多了，幾乎就是不花錢的；
2． 生產51內核的單片機的廠家不少，好比：ATMEL、華邦、LG、飛利浦、STC（宏晶科技）、TI、…
3． 51單片機在細分低端市場，面向不一樣的行業應用，廠家推出了不一樣的產品，如LPC900系列，STC的12CXXXX系列；在功能、價格、功耗，體積，封裝、抗干擾等方面來知足行業用戶的需求；例如，如今的51單片機愈來愈多的集成了A/D、D/A、SPI、I2C、PWM、內部時鐘、看門狗、eeprom、ISP/IAP等等，已經跟傳統的ATMEL的89C51/52有了很大的差異！功能愈來愈強大的同時成本愈來愈低，並且不擔憂某個廠家缺貨...
4． 。。。。（還在不斷增長之中）



    第二步：熟悉can2.0A/B，在精通51的基礎上，熟悉can2.0A/B



    爲何是canbus而不是modbus bus、bitbus？

    CAN是德國Bosch 公司爲解決現代車輛中衆多的控制和數據交換問題,開發出一種CAN(Controller Area Network)現場總線通訊結構。其主要特色是：
1． 8字節的短幀傳送，故傳輸時間短、抗干擾性強；
2． 高速，最高速度可達1Mbit/s；
3． 多主方式，多主之間又能夠分紅是主節點和次節點；各節點都可在任意時刻主動向網絡上的其餘節點發送信息，不分主從，通訊靈活；發送的時候總線自動仲裁主次；主節點佔有優先權； 
4． 能夠作到全區廣播、分區廣播和點對點通信；
5． Can控制器自動過濾幀號不符的幀；大大減輕了CPU的負擔； 
6． 具備多種錯誤校驗方式如CRC及其餘校驗措施，數據出錯率極低；並且在嚴重錯誤的狀況下，節點會自動離線，避免影響總線上其它節點；Rs485常常是一個節點影響了總線上全部的節點；

7． 採用無損壞的仲裁技術； 

    做爲一種技術先進、可靠性高、功能完善、成本合理的遠程網絡通信控制方式，CAN總線已被普遍應用於各個行業之中。大體有如下這些行業：
一、 汽車電子
二、 自動控制
三、 智能大廈
四、 電子系統
五、 紡織
六、 智能儀表
七、 醫療系統
八、 電梯
九、 安防監控
十、 電源
十一、 運動控制
十二、 …等各領域中，取代了原來的落後的RS485的通信方式。


    bitbus/modbus在物理層上都是Rs485的。


    第二步：熟悉ARM7,掌握ARM這個超級單片機（32位）

 
    3、 直奔主題 - 不要穿着棉襖洗澡


    學什麼很重要，沒有必要穿着棉襖洗澡，直奔主題，要學就學最有用的東西。
好比單片機，學什麼型號？市場上的單片機，有5一、AVR、PIC、freescale等不一樣的系列，把任何一款單片機學會了玩通了那都是很不錯；

    可是我我的認爲仍是51系列的單片機在中國使用最多，去中發問問哪款單片機出貨量最大就知道啦；
聽說有些大學如今還在教授Z80，在論壇上爭論起來，有些人支持，有些人反對；支持的人認爲這是一款很好的原型機，能夠學到不少計算機的原理；

    可是對於嵌入式系統的學習者，一款已通過時的技術學它作什麼？難道學了不能致用是對的？

    學習51不也同樣能瞭解計算機的基礎知識？而學好了51畢業出去就能生存；

    你們都知道485總線要想可靠工做非專家不可，而如今canbus做爲更加可靠性能更加卓越的總線技術，節點數量每一年遞增；能夠說，51+canbus可以讓你如虎添翼；

    那麼，是否是去學習canbus要能得到更加遠大的前途而沒必要在485上浪費寶貴的青春？答案顯然是前者。
畢業以前的大學n年＋畢業設計就是爲了邁出就業的第一步；第一步很重要。
人生不要有斷點，一步接着一步，如今邁出的一步就是爲了下一步作好準備，甚至爲了比較長遠的之後...

    4、 把嵌入式系統分紅模塊學習 - 庖丁怎樣解牛？

    拿到一個電路設計的任務的時候，或者拿到一塊完整系統的電路板的時候，怎樣去分析它的系統構成呢？

    做爲一個電子系統，它的構成一般是：
1． 單片機最小系統
2． 配置（內存、時鐘、看門狗、eeprom）
3． 開關量輸入
4． 開關量輸出
5． 模擬量輸入
6． 模擬量輸出
7． 人機界面（按鍵＋液晶顯示/LED顯示）
8． 通信接口和協議

    所以設計的時候，或者分析的時候，要按照這個分類來選擇。

    舉個例子：開關量的輸入輸出的擴展，有如下的方法：

    一、 串口擴展

    二、 並行擴展

    那麼，在系統設計的時候，究竟是使用串行擴展仍是並行擴展，就須要權衡性能和價格，而選擇一種最合適的擴展方法；
在《從51初學者到電子工程師》一書中，將把這些知識點列表出來。

    在這個基礎上，按照這個思路，您再去構築本身的知識體系。

    其實，任何一門學問，可貴就是入門；而入門，就是要有一個完整的知識體系；一開始這個知識體系僅僅是一個個點，到後來就能成爲一套完整的體系，知識的網越織越密。



    5、 儘量得到更多的信息 - 站在前人的肩膀上


    當您拿到一個設計任務的時候，怎麼入手呢？

    要把這個任務按照模塊分解，再充分利用網絡上的資源，找到現成的或者相似的解決方案。

    試舉一例：

    《基於CAN總線的智能I/O讀寫模塊》

    當你拿到這個任務的時候怎麼着手呢？

    一、 您會想到，哦can總線是什麼東西啊，不知道；不過沒有關係，狗狗之；

    哈哈，結果出來啦，原來是周立功先生推的can總線啊，知道知道；把周立功網站上的有關can的資料都下載下來學習；



    二、 哦那原理圖怎麼畫呢？再次狗狗之，不過此次要使用圖片；嗯可是我已經知道了，還有一個can總線控制器的芯片，sja1000，那就使用這個詞來搜索吧；

    哈哈找到了，連89c5X＋sja1000＋82C250（總線收發器）都有了；哦還有一個復位電路，不過沒有關係，俺可使用stc89C5X，內置看門狗和復位電路；



    三、 剩下I/O讀寫模塊怎麼辦呢?

    哦模塊化的設計思路，想一想看，老樹都說了什麼？

    I/O有多種的擴展方法，一種是串行、一種是並行，那我須要擴展嗎？算算I/O的數量，硬件還剩下哪些資源呢？

    一、p0、p2被佔用了

    二、WR、RD也被佔用了，哦仔細看看，int0也被sja1000的中斷佔用了；

    三、p1/p3加起來是16根口線，剩下16－3（RD、WR、int0）＝13個口線；

    四、看門狗喂狗須要一個（若是內置看門狗的能夠不要）

    還剩下13個；

    如今須要8入8出，超出了，那麼就須要擴展

    擴展有2種方法：

    一、串行

    二、並行


    串行速度慢點，可是簡單；

    也可使用並行，能夠按照對ram的讀寫同樣的方法來擴展；反正sja1000也是並行的；

    串行又能夠分紅：

    輸入串行擴展；

    輸出串行擴展；

    嗯要不就定下來，輸入使用串行擴展，反正輸入的開關量爲了抗干擾也要使用時間片，1ms間隔掃描至少3～5次才能判斷；

    輸入串行擴展可使用74HC165；好像74hc166也能夠，不記得了；須要2根I/O;

    這樣13－2＝11，再減去輸出的8個口線，徹底夠用了；還剩下3個口線；那就把串口也作出來調試和下載用；哈哈。。。

    不過…開關量8入8出的信號是什麼形式？

    嗯一般輸出輸出都是幹接點；

    輸入須要光電隔離；要使用一個隔離的Dc/DC模塊；

    輸出7407直接驅動繼電器便可；

    光耦使用什麼型號呢？

    嗯老樹說了，有TLP521-1，再找來TLP521-1的資料看了，光耦隔離的芯片也有了...

    再找來7407的芯片的datasheet看了，驅動繼電器的芯片的資料也有了...

    再去找nais的繼電器的資料看了，繼電器輸出也有了...

    再去找接線端子的資料或者去配套市場看看，輸入輸出電源can接口的端子也有了...

    作到這些，硬件就差很少了
......

    哦還有協議，嗯使用啥協議呢？嗯好像zlg那裏有一個什麼iCAN的協議，但是網站上沒有，怎麼辦呢？老辦法，搜索看看，哦，老周那裏有一本書講了ican的協議，嗯去互動出版社定購一本，過2天就能送到了...



    不過代碼尚未，嗯再搜搜看，要不就到21ic上問問...


    6、 大學階段掌握一門傍身之技取得先手之利 - 精通一門略通其它


    看剛畢業的學生的簡歷，處處都是熟悉的字樣，好比：
……

    熟練使用c5一、protel；

    瞭解ARM/ucos2/Linux

    分析過ucos2內核代碼。

    比較瞭解Linux底層硬件驅動軟件結構比較

    作過一些嵌入式硬件驅動的設計

    很熟悉網絡通訊知識及網絡編程
……

    實際上，對於企業來講，並不關心你學了多少的知識，而是關心你是否有一門比較精通的手藝，來了就能幹活。
那麼，該怎樣去作呢？俺以爲，應該是在精通一門手藝的狀況下，略通其它。

    嵌入式系統自己也是多方面的，硬件軟件都有，可是，要有本身的最強項，由於企業都是用你的最強項。面面俱到實際上對於在校的學生來講是不可能的。我認爲，對於在校的學生，應該重點放在c語言的熟練上；一方面是由於硬件沒有實際的實踐，很難能拿得出手，固然實踐的成本也高；固然本身動手作一個學習板仍是頗有必要的，也不算很難；還有就是在企業中，軟件和硬件的配置基本上是1：4的狀況；對於成熟產品，基本上，硬件修改的狀況很是小，升級都是在軟件的功能的增長和完善上。
    
    固然去強化本身的一門技術不等於放棄其它，而是說，要有重點的學習，要學會發力，把本身的精力集中在一門技術上；稍微大一點的企業都是有明確的分工的。

    而若是能在大學學習的階段就能熟練掌握一門技藝，或者是c語言的編程，或者是原理圖和PCB，或者熟練掌握模擬電子...，那麼就能很快找到嵌入式系統的開發工做，也就上道了。


    7、 第一份工做很重要 – 哪怕去實驗室打雜也要作跟嵌入式沾邊的工做

    第一份工做很重要，人生的第一步很重要，走好第一步，能夠少走2~3年末的彎路；沒有走好，有可能這輩子就廢了；
工做了2～3年以後，用人單位看重的是你的工做經驗，直接影響到您的價值能不能升值；就象微軟不會招聘作物流的人去作軟件，若是您作的是機械設計，固然用人單位也不會讓您去作51的開發；

    然而，第一份工做能不能作嵌入式開發，首先是您能不能在大學的4年內取得先手之利；先取得一些嵌入式開發的經驗，好比C51的編程等等；

    若是您經驗也不是很豐富，一開始能夠計較工資的高低，而是幹了再說，哪怕是到實驗室打雜；
這樣也比干點別的再回過頭來作嵌入式的開發要強。


    8、 怎麼增強本身？- 時間規劃+勤奮

    有一個明確的職業生涯的規劃，同時要有一個達到這個目標的能夠實施的準確的時間表。如今競爭這麼激烈，不付出超出常人的努力在現今的中國是不可能脫穎而出的；人太多了，競爭太激烈了。企業如此，我的也是如此；固然，真正的卓越的企業或者我的，更重要的是理念，怎樣去培養本身的核心競爭力！我的認爲，簡單的說，那就是技術專家＋行業專家。

    年輕人每每對職業生涯的規劃迷迷茫茫；可是時間如白駒過隙一去不復返。若是說每一個人的成就有大有小。善於思考是一方面，行動敏捷是一方面，抓緊時間，提升效率那則是最重要的因素之一。


    9、 嵌入式系統設計的3個境界 - 熟練、熟能生巧、系統設計的思想

    熟練：熟練掌握c語言、電路模塊、eda工具；

    熟能生巧：幹活多了，從中悟出不少的技巧；幹得活又快又好，這是熟能生巧；

    系統設計：不知足於熟能生巧，而開始考慮，代碼重複使用，代碼設計的標準化、模塊化；使得後來的開發能在一個標準的平臺上進行；對嵌入式系統設計有了本身的獨到的看法。

    也還可使用另外的標準來做爲嵌入式系統設計的境界：

    可靠性高：在一樣的成本下，作出來的東西可靠性高於競爭對手；

    可靠性高的狀況下成本更低：能用比競爭對手成本更低的電路設計做出可靠性更高的產品；

    在此基礎之上，功能更增強大，用戶使用更方便：進入到行業專家的境界了。


    10、 細節決定成敗 – 精心設計硬件電路

    對於電子工程師而言，當拿到一個datasheet，或者一個電路圖，或者設計的電路圖，首先是站在前人的肩膀上，儘可能不去作重複的勞動；可是，要對每個電阻、電容在電路中的做用內心很清楚-把無關緊要的器件去掉。要是您對電路中的元器件的做用還不是很清楚，舉例，爲何上拉電阻是5.1K?換成1K行不行？換成10K行不行？什麼是上拉？什麼是強上拉？什麼是弱上拉？去耦電容的做用是什麼？這些都要作到清清楚楚。每個細節構成可靠的產品；而一個細節的疏忽帶來的是大量的經濟的損失和聲譽的喪失。


    11、 改善你的命運 - 了凡四訓


    12、 尋找足夠大的平臺 – 尋找機會與可持續發展


    十3、 學會發力 - 快、準、狠

    看準嵌入式系統設計能夠做爲傍身之技的話，那就要：
    快：下手要快，想到了就去作，趕忙去學；
    準：抓住8位mcu、can總線、arm7這樣的道路，不走錯；
    狠：用功要狠，白天黑夜，吃了吃飯睡覺時時想着；男人嘛，就是要對本身狠一點。

    十4、 團隊精神 – 並行處理的代名詞

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　　定義可從幾方面來理解嵌入式系統：

　　◆嵌入式系統是面向用戶、面向產品、面向應用的，它必須與具體應用相結合纔會具備生命力、才更具備優點。所以能夠這樣理解上述三個面向的含義，即嵌入式系統是與應用緊密結合的，它具備很強的專用性，必須結合實際系統需求進行合理的裁減利用。

　　◆嵌入式系統是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術和各個行業的具體應用相結合後的產 物，這一點就決定了它必然是一個技術密集、資金密集、高度分散、不斷創新的知識集成系統。因此，介入嵌入式系統行業，必須有一個正確的定位。例如Palm 之因此在PDA領域佔有70％以上的市場，就是由於其立足於我的電子消費品，着重發展圖形界面和多任務管理；而風河的Vxworks之因此在火星車上得以 應用，則是由於其高實時性和高可靠性。

　　◆嵌入式系統必須根據應用需求對軟硬件進行裁剪，知足應用系統的功能、可靠性、成本、體積等要 求。因此，若是能創建相對通用的軟硬件基礎，而後在其上開發出適應各類須要的系統，是一個比較好的發展模式。目前的嵌入式系統的核心每每是一個只有幾K到 幾十K微內核，須要根據實際的使用進行功能擴展或者裁減，可是因爲微內核的存在，使得這種擴展可以很是順利的進行。

　　實際上，嵌入式系統自己是一個外延極廣的名詞，凡是與產品結合在一塊兒的具備嵌入式特色的控制系 統均可以叫嵌入式系統，並且有時很難以給它下一個準確的定義。如今人們講嵌入式系統時，某種程度上指近些年比較熱的具備操做系統的嵌入式系統，本文在進行 分析和展望時，也沿用這一觀點。

　　通常而言，嵌入式系統的構架能夠分紅四個部分：處理器、存儲器、輸入輸出（I/O）和軟件（因爲多數嵌入式設備的應用軟件和操做系統都是緊密結合的，在這裏咱們對其不加區分，這也是嵌入式系統和Windows系統的最大區別）。

 

@本篇文章純屬轉載，但願你們多看看牛人學習的心得。