嵌入式軟件方面最重要的課程介紹
——
(1) 嵌入式微處理器結構與應用:
這是一門嵌入式硬件基礎課程,嵌入式是軟硬件結合的技術,搞嵌入式軟件的人應對ARM處理器工作原理和接口技術有充分了解,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)省內存又運行高速的最優(yōu)代碼(嵌入式軟件設計特別講究時空效率),怎么能寫出驅動程序(驅動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都要求熟悉ARM處理器,將來若同學到公司中從事嵌入式軟件開發(fā),公司都會給你一本該設備的硬件規(guī)格說明書 ,您必須能看懂其中的內存分布和端口使用等最基本的說明(就像x86匯編一樣),否則怎么設計軟件。有些同學覺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,等我們的嵌入式實驗室10月份建好后,您做了一些實驗后就會覺得看得見摸得著。還有同學對ARM匯編不感興趣,以為嵌入式開發(fā)用C語言就足夠了。其實不應僅是將匯編語言當成一個程序設計語言,學匯編主要是為了掌握處理器工作原理的。一個不熟悉匯編語言的人,怎么能在該處理器寫出最優(yōu)的C語言代碼。在嵌入式開發(fā)的一些關鍵部分,有時還必須寫匯編,如Bootloader等(可能還包括BSP)。特別是在對速度有極高要求的場合(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(我看到過很多公司是這樣做的)。當您在一個嵌入式公司工作時,在查看描述原理的手冊時,可能很多都是用匯編描述的(我就遇到過),這是因為很多硬件設計人員只會寫或者喜歡用匯編描述,此時您就必須看懂匯編程序,否則軟硬件人員可能就無法交流。很多嵌入式職位招聘時都要求熟悉匯編。
(2) 嵌入式操作系統(tǒng)類課程
除了WinCE的實時性稍差外,大多數(shù)嵌入式操作系統(tǒng)的實時性都很強,所以也可稱為實時操作系統(tǒng)Real Time Operating System.從事嵌入式的人至少須掌握一個嵌入式操作系統(tǒng)(當然掌握兩個更好),這在嵌入式的所有技術中是最為關鍵的了。目前最重要的RTOS主要包括:
第一類、傳統(tǒng)的經典RTOS:最主要的便是Vxworks操作系統(tǒng),以及其Tornado開發(fā)平臺。Vxworks因出現(xiàn)稍早,實時性很強(據(jù)說可在1ms內響應外部事件請求),并且內核可極微(據(jù)說最小可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。特別是在通信設備等實時性要求較高的系統(tǒng)中,幾乎非Vxworks莫屬。Vxworks的很多概念和技術都和Linux很類似,主要是C語言開發(fā)。像Bell-alcatel、Lucent、華為等通信企業(yè)在開發(fā)產品時,Vxworks用得很多。但Vxworks因價格很高,所以一些小公司或小產品中往往用不起。目前很多公司都在往嵌入式Linux轉(聽說華為目前正在這樣轉)。但無論如何,Vxworks在一段長時間內仍是不可動搖的。與Vxworks類似的稍有名的實時操作系統(tǒng)還有pSOS、QNX、Nucleus等RTOS。
第二類、嵌入式Linux操作系統(tǒng):Linux的前途除作為服務器操作系統(tǒng)外,最成功的便是在嵌入式領域的應用,原因當然是免費、開源、支持軟件多、呼擁者眾,這樣嵌入式產品成本會低。Linux本身不是一個為嵌入式設計的操作系統(tǒng),不是微內核的,并且實時性不強。目前應用在嵌入式領域的Linux系統(tǒng)主要有兩類:一類是專為嵌入式設計的已被裁減過的Linux系統(tǒng),最常用的是uClinux(不帶MMU功能),目前占較大應用份額,可在ARM7上跑;另一類是跑在ARM9上的,一般是將Linux2.4.18內核移植在其上,可使用更多的Linux功能(當然uClinux更可跑在ARM 9上)。很多人預測,嵌入式Linux預計將占嵌入式操作系統(tǒng)的50%以上份額,非常重要。缺點是熟悉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都以ucOS/II為教學用實時操作系統(tǒng),這主要是由于ucOS/II較簡單,且開源,非常適合入門者學習實時操作系統(tǒng)原理,但由于ucOS/II功能有限,實用用得較少,所以我院不將其作為教學重點,要學習就應學直接實用的,比如uClinux就很實用。況且熟悉了Linux開發(fā),不僅在嵌入式領域有用,對開發(fā)Linux應用軟件,對加深操作系統(tǒng)的認識也有幫助,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領域,以下幾個方面的人特別難找,一是能將Linux移植到某個新型號的開發(fā)版上;二是能寫Linux驅動程序的人;三是熟悉Linux內核裁減和優(yōu)化的人。
第三類、 Windows
CE嵌入式操作系統(tǒng):Microsoft也看準了嵌入式的巨大市場,MS永遠是最厲害的,WinCE出來只有幾年時間,但目前已占據(jù)了很大市場份額,特別是在PDA、手機、顯示儀表等界面要求較高或者要求快速開發(fā)的場合,WinCE目前已很流行(據(jù)說有一家賣工控機的公司板子賣得太好,以至來不及為客戶裁減WinCE)。WinCE目前主要為4.2版(.NET),開發(fā)平臺主要為WinCE Platform Builder,有時也用EVC環(huán)境開發(fā)一些較上層的應用,由于WinCE開發(fā)都是大家熟悉的VC++環(huán)境,所以學過Windows程序設計課程的同學都不會有多大難度,這也是WinCE容易被人們接受的原因,開發(fā)環(huán)境方便快速,微軟的強大技術支持,WinCE開發(fā)難度遠低于嵌入式Linux。對于急于完成,不想拿嵌入式Linux冒險的開發(fā)場合,WinCE是最合適了(找嵌入式Linux的人可沒那么好找的),畢竟公司不能像學生學習那樣試試看,保證開發(fā)成功更重要。根據(jù)不同的側重點,WinCE還有兩個特殊版本,一個是MS PocketPC操作系統(tǒng)專用于PDA上(掌上電腦),另一個是MS SmartPhone操作系統(tǒng)用于智能手機上(帶PDA功能的手機),兩者也都屬于WinCE平臺。在PDA和手機市場上,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的強勁沖擊下,Palm和Symbian來日還能有多長?我院可能是全國高校中唯一一家開設專門的“Windows CE嵌入式操作系統(tǒng)“課程的學校,這主要是基于以下原因:我院本身前面便有Windows程序設計課程,同學學過VC++后再學WinCE,非常方便自然,通過學習WinCE同樣也可了解嵌入式軟件的一般開發(fā)過程,對Linux有懼怕心理的同學也很合適。很顯然,嵌入式Linux永遠不可能替代WinCE,而且將來誰占份額大還很難講,畢竟很多人更愿意接受MS的平臺,就像各國政府都在大力推LINUX已好長時間,但您能看到幾個在PC機上真正使用LINUX的用戶?據(jù)我觀察,目前在嵌入式平臺上,LINUX是叫得最響,但還是WinCE實際用得更多.嵌入式LINUX可能更多地是一些有長遠產品計劃的公司,為降低成本而進行長遠考慮;
二WinCE和多媒體(如MPEG技術)是微軟亞洲工程院目前做得較多的項目領域之一,他們很需要精通WinCE的人。
總結關于嵌入式操作系統(tǒng)類課程,若您覺得自己功底較深且能鉆研下去,則可去學嵌入式Linux;若您覺得自己VC++功底較好且想短平快地學嵌入式開發(fā),則WinCE課程是最好的選擇。
(3) 嵌入式開發(fā)的其它相關軟件課程
搞嵌入式若能熟悉嵌入式應用的一些主要領域,這樣的人更受企業(yè)歡迎。主要的相關領域包括:
A、數(shù)字圖像壓縮技術:這是嵌入式最重要最熱門的應用領域之一,主要是應掌握MPEG編解碼算法和技術,如DVD、MP3、PDA、高精電視、機頂盒等都涉及MPEG高速解碼問題。
B、通信協(xié)議及編程技術:這包括傳統(tǒng)的TCP/IP協(xié)議和熱門的無線通信協(xié)議。首先,大多數(shù)嵌入式設備都要連入局域網(wǎng)或Internet,所以首先應掌握TCP/IP協(xié)議及其編程,這是需首要掌握的基本技術;其次,無線通信是目前的大趨勢,所以掌握無線通信協(xié)議及編程也是是很重要的。無結通信協(xié)議包括無線局域網(wǎng)通信協(xié)議802.11系列,Bluetooth,以及移動通信(如GPRS、GSM、CDMA等)。
C、網(wǎng)絡與信息安全技術:如加密技術,數(shù)字證書CA等。
D、DSP技術:DSP是Digital Signal
Process數(shù)字信號處理的意思,DSP處理器通過硬件實現(xiàn)數(shù)字信號處理算法,如高速數(shù)據(jù)采集、壓縮、解壓縮、通信等。數(shù)字信號處理是電子、通信等硬件專業(yè)的課程,對于搞軟件的人若能了解一下最好。目前DSP人才較缺。如果有信號與系統(tǒng)、數(shù)字信號處理等課程基礎,對于學習MPEG編解碼原理會有很大幫助。
(4)嵌入式開發(fā)的相關硬件基礎
對于軟件工程專業(yè)的學生,從事嵌入式軟件開發(fā),像數(shù)字電路、計算機組成原理、嵌入式微處理器結構等硬件課程是較重要的。另外,匯編語言、C/C++、數(shù)據(jù)結構和算法、特別是操作系統(tǒng)等軟件基礎課也是十分重要的。我們的主要目地是能看懂硬件工作原理,但重點應是在嵌入式軟件,特別操作系統(tǒng)級軟件,那將是我們的優(yōu)勢。
有些是學電子、通信類專業(yè)過來的,有較好的模擬電路和單片機基礎,學嵌入式非常合適。嵌入式本身就是從單片機發(fā)展過來的,只是單片機不帶OS,而現(xiàn)在很多嵌入式應用越來越復雜,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處理速度,現(xiàn)在在一些速度要求較高的場合,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實現(xiàn),這就涉及到HDL數(shù)字電路設計技術及其FPGA/IP核實現(xiàn)技術,這方面的人目前市場上也很缺。 linux操作系統(tǒng)文章專題:linux操作系統(tǒng)詳解(linux不再難懂)
評論