後ARM時代，嵌入式工程師的自我修養

1 嵌入式學習的一些概念理解誤區

 

不少嵌入式初學者認爲，學嵌入式，就是學習ARM，就是學習開發板。買一塊開發板，而後在上面「移植」u-boot、Linux內核，再使用busybox製做一個根文件系統，大功告成！以爲能夠出去找工做了。這實際上是有必定片面性的：首先ARM是個CPU架構，跟PC上的X86架構同樣，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，說本身學習X86的嗎？固然，也不能否認，嵌入式平臺的多樣性、硬件的可定製性致使咱們在嵌入式平臺上開發應用程序、驅動以前，首先要搭建這個平臺，就像咱們在Windows下面要裝操做系統同樣，可是這僅僅是咱們學習嵌入式開發的第一步。

 

其次，關於系統的「移植」，不少人玩了開發板以後，會在本身的簡歷上寫本身移植過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，那可不是一我的能幹的事情，是一個團隊乾的事情。時鐘、DDR、存儲，可能牽涉到各個模塊，哪裏遇到問題，都須要各個模塊的owner去debug，有時候甚至多是芯片的bug，或者硬件開發板的bug，這就須要咱們使用軟件去解決、去規避這個坑，這都須要咱們在很短期，甚至一兩天的時間去解決這個問題，須要一個團隊的各個模塊專家協力完成。因此說，咱們所說的「移植」，其實就像是在Windows下面安裝操做系統，按照步驟完成裝機。固然，經過這個過程，能夠加深咱們對嵌入式系統的理解，可是咱們首先要知道的是，咱們「移植」的系統，都是芯片公司團隊作好的系統鏡像，咱們作的只是配置、編譯、安裝、甚至升級這些基本的操做。這些環境只是咱們學習嵌入式開發的平臺，萬里長征才走完了第一步。

 

2 學習嵌入式，咱們到底該學些什麼？

 

嵌入式愈來愈複雜，一個SOC芯片上集成的模塊愈來愈多。以手機爲例，典型的嵌入式產品，咱們看看上面集成了多少模塊：觸摸屏、LCD、USB、WiFi、4G等無線通訊、音視頻編解碼IP、DDR、存儲控制器、3D/2D加速、GPS、指紋識別、NFC、DMA、G-sensor各類傳感器.......。能夠說，如今一個手機的複雜度和硬件配置，已經超過咱們的桌面PC了。除了不斷增長的硬件，軟件方面，好比Linux內核，光內核代碼就有1000多萬行，天天更新的速度超過你學習的進度，你能學得完嵌入式的全部知識和技能嗎？

 

早期PC時代，咱們知道能作出X86 CPU量產的也沒有幾家，Intel、AMD和威盛。可是嵌入式時代不同了，ARM的IP受權模式致使不一樣的芯片廠商百家齊放，不一樣的SOC平臺和開發板眼花繚亂，針對不一樣行業需求定製的SOC平臺雨後春筍：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下面能夠看看有多少種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內核主線的各類平臺，其實數量更多。

 

衆多的芯片架構、不一樣的開發板平臺，咱們該如何去學習？

嵌入式和PC的概念也愈來愈模糊了，Intel已經推出X86架構的CPU和嵌入式產品了，好比平板。ARM也開始進軍服務器和筆記本領域了。不管什麼CPU架構，ARM、X8六、MIPS、PowerPC，還有最近火熱的物聯網芯片，不管是作嵌入式產品，仍是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，圖靈原型機的各類實現。

 

不斷複雜的軟硬件系統，對嵌入式工程師或者學習者來講是一個挑戰。這對咱們自己的知識和技能有一個更新的要求。早期51單片機時代，咱們能夠本身使用麪包板或者本身畫PCB，作一個開發板，而後在上面開發軟件。軟件、硬件本身全搞。如今不斷複雜的SOC平臺，再想一我的全搞，軟硬通吃，基本不可能，這也致使咱們須要分工協做來完成。首先軟硬件的分工，各司其職，各自精通本身的領域，而後進行軟硬件整合，協做開發。再次，軟件方面，嵌入式軟件也愈來愈複雜，Linux內核1000多萬行，android源碼下載下來就佔幾個G的空間，本身想全搞，一樣不可能，一樣須要進行分工。好比android，須要分爲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。對於一個Linux內核，也須要分工，各個模塊一樣進行分工：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。

 

對於嵌入式學習者來講，咱們該學習什麼，或者說如何學習？才能提升本身的職場競爭力，或者說對於一個新手來講，如何經過自學，達到公司的用人標準和技術要求，找到一份本身想要的工做？

 

首先，你要學會作減法，從現實出發，要有這樣一個意識：我不可能精通全部的嵌入式技術，學會堅持，制定合理現實的小目標。不少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，一會兒興奮起來。越熬越濃的心靈雞湯，並不能解決咱們吃飯的生存現實問題。不少人，包括我，在學習的時候，都喜歡給本身樹立各類路線、計劃、日程表。制定計劃時激情滿滿，熱情高漲，激動得睡不着覺。計劃宏偉而飽滿，彷彿成功就在眼前。可是每每不切實際，每每在早期，遇到各類困難，各類坑，各類拖延致使沒有堅持下來，最後夭折。而後接着制定下一個宏偉的計劃，繼續夭折，生活周而復始，day after day。觀察咱們生活周圍，真正作出成績的都是那些基於現實出發，能一路堅持下來的人，day by day。有時候你會發現，並不以爲他們有多聰明。

 

其次，保持本身的興趣，說白了就是爲了堅持下去。見過不少人想學習嵌入式，花了不少米買一塊開發板，激情滿滿，過一段是過去再看，已經不折騰了。嵌入式開發難，難在哪裏呢？主要在於開發環境的搭建，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，各類斷點、單步、查看堆棧、寄存器、內存窗口。而嵌入式不同，硬件環境搭建會遇到各類各樣的問題，各類電腦的兼容問題，各類莫名其妙的問題，有時候着實讓人抓狂，時間久了，慢慢地學習的激情殆盡，也就不想學習了。這還不算什麼，更嚴重的是，不少人學習嵌入式遇到挫折，每每會打擊人的自信，以爲本身能力不行，智商不夠，不適合幹這行，在心理留下了陰影。對於我的學習者來講，買了開發板，你不買配套的萬用表、示波器等調試設備，遇到硬件問題也是束手無策，沒法解決。其實咱們能夠徹底使用其它的平臺去開展咱們的研究和學習，好比QEMU，一款能夠仿真開發板的開源軟件，使用這款開源軟件，咱們能夠在電腦上虛擬一個世面上流行的開發板，而後再在這個仿真的開發板上跑u-boot、Linux內核、掛載根文件系統，使用和開發板同樣的源碼，運行效果和真實的開發板是同樣的。並且，使用QEMU的好處就是，「硬件」永遠不會出問題，可讓咱們避過硬件的各類坑，騰出更多的精力去研究嵌入式軟件的各類架構、編程技能、內核驅動....，這些纔是嵌入式工程師的核心競爭力，須要花大量的時間不斷地去積累，去磨合，去提升的。把大量的時間耗在一個本該不屬於學習範疇的硬件bug上或者硬件環境不兼容上，不划算，由於你之後進公司後，遇到一樣的問題，找硬件工程師，半分鐘幫你搞定。因此說，選擇一個理想的嵌入式學習平臺，尤爲對於初學者來講，很重要。

 

最後，要保持學習的深度，刻意練習。不要讓本身永遠待在學習的溫馨區，要學會挑戰本身，不斷去擴展本身知識的邊界，完善本身的知識體系和技能。不少人買了開飯，按照教程，「移植」了u-boot，Linux內核，製做了根文件系統，而後就陷入了迷茫：接着要幹什麼？要學習什麼？想學習又感受深刻不下去，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仍是必要的，不少人推崇邊作邊學，到項目中學習，實踐出真知。固然這也是一個方法，可是也有弊端，那就是學習的不繫統，不少有心人到後來仍是得回來補課，完善本身的知識體系和技能。不少人玩開發板，燒寫鏡像，玩得賊溜，可是你知道這裏面的原理嗎？知道JTAG怎麼下載的嗎？Jlink和JTAG有什麼區別？爲何PC上要裝個JTAG軟件而Jlink不用？程序的編譯和連接是怎麼樣的？爲何內核鏡像要下載內存的某個地址？換個地址行不行？爲何咱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？只有對這些問題深刻思考，你纔會對嵌入式有一個更深的認識，超越了平臺，一通百通。

 

 

3 80%的嵌入式知識和技能，其實跟硬件平臺無關

 

嵌入式開發須要的知識體系和技能，80%其實跟硬件平臺無沒有無關係的。好比計算機系統原理、編程技能、程序的編譯連接、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，好比驅動開發，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係了，寄存器配置、開發板硬件配置等。而對於嵌入式工程師來講，尤爲是驅動開發工程師，等你工做後，你會發現，跟應用開發相比，真正要寫的代碼量不多，每每只須要改幾行代碼。可是每每這幾行的代碼量，須要你深厚的背景知識：硬件知識、通訊協議、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，這些纔是嵌入式工程師的核心競爭力。

 

若是你看到不少廣告還在以開發板或者平臺做爲噱頭，能拿多少工資做爲宣傳，這時候你的腦海裏要有這種意識，這是一種推廣宣傳。工資多少是由你本身的水平和市場大行情決定的，雖然在面試時HR會對你自己的水平評估有一些偏差，可是要相信，時間會證實你本身的真實價值，不斷提升本身的知識水平和技能纔是王道。真正的技術須要本身花時間慢慢吸取、積累、消化，內化爲本身的知識體系和技能。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，並不能真正的提升技能。