嵌入式第0部分:嵌入式工程师完全学习指南

一、什么是嵌入式

(一)定义:

传统定义(狭义嵌入式):嵌入式系统是以应用为中心,以计算机技术为基础,并且软硬件课裁剪,适用于应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。

当前客观定义(泛嵌入式):除PC之外的一切计算机系统都可以叫嵌入式。典型代表:智能手机、工业机器人、汽车电子、航空航天(四轴飞行器)、安防监控(IPC)等。

(二)嵌入式系统的技术特点:

低功耗(BLE、zigbee、低功耗WIFI):低功耗是嵌入式中决定生死存亡的东西,因为嵌入式一般是电池供电的,一定要低功耗。

联网化(4G、BT、zigbee、WIFI):很多嵌入式设备都要连接网络,连接网络才能智能。

RISC CPU(ARM、MIPS):现在大部分的嵌入式CPU使用的都是RISC精简指令集,ARM的CPU。

OS(Linux、Android、RTOS):一般无屏幕的用Linux,如路由器。有大屏幕的用Android,如车载显示屏、手机。

分层(底层、OS层、应用层):底层是硬件、OS层是操作系统、应用层是使用的

跨度大、知识杂、学习曲线陡峭而绵长。嵌入式不是一两年能学完的。需要长时间的积淀。

(三)三次信息化浪潮

第一次浪潮:个人计算机的产生。注重信息处理,产生了微软、IBM等大公司。

第二次浪潮:互联网和移动通信网。注重信息传输,产生了华为、中兴、阿里巴巴、腾讯等大公司。

第三次浪潮:物联网。注重信息获取,物与物之间的信息交流。

嵌入式当前的主流热点方向:消费电子(智能手机、游戏机、可穿戴)、工业自动化(工业机器人)、汽车电子(汽车控制系统、车载定位导航、车载娱乐、自动驾驶系统)、航空航天(四轴飞行器、载人飞行器)、物联网(智慧农业、智慧交通、智能家居)。总的来说就是用电子技术来改变人们的生活方式。

二、什么人适合学嵌入式

(一)嵌入式开发用到那些知识

编程语言:第一层次(C语言)结构体、指针、函数指针,C语言有大量的高深的东西。第二层次(ARM汇编、shell脚本、C++、Java)ARM汇编能看懂,shell脚本如python,软件移植需要用。嵌入式的上层开发需要C++和Java

操作系统:第一层次(Linux)第二层次(RTOS、Android),Linux在嵌入式中的独霸天下的,一定要会,Linux性能很好但是界面不美观,有界面的一般用Android。

硬件方面:会看原理图、懂得串口、I2C、USB等常见通信原理及编程、懂得LCD、触摸屏等常见的工作原理及编程。不用会画PCB版,会有专门的硬件工程师设计,会看懂就可,不用刻意去学习

(二)嵌入式开发需要什么技能

以软件为主,但是需要对硬件有一定了解。现在大部分的公司开发都是软件为主,硬件一般是外包公司做。软甲需要差异化,所以面广。

涉及面宽,需要能够持续学习。刚开始工资很低很累,但是坚持下去就会提升很快。

细节较多,需要耐心和细致的洞察力。主要是细致而不是聪明,如把==写成了=,把main写成了mian都会导致很多错误。

重在调试,需要有修改和调试程序的能力。找到错误很重要。

企业花钱买的是你解决问题的能力,而不是你脑袋中装的知识成为高手很难。

(三)总结

嵌入式是处理“软硬结合”部分的。

嵌入式软件开发并不需要会设计硬件电路和自己画PCB。

嵌入式软件开发以C语言和Linux系统为核心,学习的关键和入口点就在这里。

嵌入式开发涉及面及广,学习周期长、学习难度大(相比Android应用、微信营销等)。

三、完整的嵌入式学习路线图

(一)怎么叫完全学习

1、嵌入式核心课程:每周五天,早九点到晚六点也需要三四个月才能学完,差不多600-800个小时。核心课程掌握即可就业。

分为5大模块:Linux基础+C语言、Linux应用程序开发(系统编程、网络编程)、ARM编程(ARM体系结构、ARM汇编、开发板常见外设裸机编程)、Linux系统移植(uboot移植、kernel移植、rootfs制作)、Linux驱动开发。

2、Android扩展:Android HAL驱动、Android系统定制、Android应用开发。

Android驱动是基于Linux驱动的HAL驱动就是Android驱动中和Linux中打交道的部分。Android应用开发比较简单。

3、物联网扩展:GPS和地图查询服务、WIFI、蓝牙、Zigbee、RFID。物联网和工业催生出了工业4.0,机器智能化生产线。

4、各种实训项目:华为海思Hi3518系列网络摄像机、开源四轴飞行器、网络远程控制照明系统、电子书阅读器、裸机写图片播放器、开源Android平板电脑。

四、嵌入式与物联网、云计算、大数据的关系

物联网是未来发展的方向,但是不会一两年就到来。但很多迹象表明,物联网已经正式开始了,很多大公司已经开始行动了。

物联网的三层架构:应用层、网络层、感知层。感知层是传感器的输入,像人的眼镜鼻子耳朵,温度传感器,湿度传感器等多种传感器。网络层是输送信息。应用层相当于大脑,对信息进行分析响应。

(一)嵌入式与物联网

嵌入式是技术特征,物联网是技术应用。嵌入式技术催生了物联网的成熟。嵌入式大发展表明物联网时代即将到来。嵌入式领域积累的东西很多,入门门槛高。

(二)云计算与物联网

有一台你不知道的服务器电脑,你能用,但不知道它在哪,这就是“云”。云计算就是通过服务器进行各种各样的计算。

云计算作用于物联网的应用层;云计算依赖于设备的联网能力;云计算是嵌入式发展的必然产物;当前的模式是卖产品,云计算是卖服务。未来=瘦客户端+云计算。个人维护服务器成本高,难度大,将服务器集中管理,用户通过宽带传输处理数据,极大简化生产方式。

(三)大数据与物联网

物联网的主要功能就是产生数据、传播数据、分析数据;大数据来自于物联网感知层,其实就是来自各种嵌入式设备;大数据源于嵌入式、传播于物联网、分析于云计算;大数据将改变整个世界。大数据产生巨大的计算量,就需要云计算。

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