如何选择一款适合的嵌入式开发系统

以前，我总是听说已经工作多年，具有一定的行业经验的工程师，或者是师兄师姐们告诉我们，说是嵌入式是有多难学，门槛有多高，既要懂软件，也要懂硬件，还要搞懂各种某某原理、协议、算法等。在学习嵌入式的过程中，也遇到不少的难题，走过不少弯路，无的放矢地学习杂七杂八的知识，才能找到一份还凑合的工作。

但是，在我跟很多面试过的应届生，以及一些在校学生交流的时候，发现他们掌握的很多我们在工作了2-3年工作经验才掌握的知识，明显在新一代的佼佼者，可以花更少的时间，学习到我们之前在不断踩坑和弯路才能获得的知识。归根结底，这是老一辈的嵌入式工程师长期的意识和观念，由于受到当时成长环境和时代的影响，在技术成长过程中产生的，对学习嵌入式技术认知上的主观偏见。

比如，几大科学进步的里程碑，像牛顿力学、元素周期表、欧姆定律、高斯分布等科学理论知识，是人类中杰出的精英探索研究了几百年、上千年才得到，在以前，只有社会上的杰出精英才能学到，现如今，我们只需要读到高中毕业就可以完全掌握，不需要重复探索，重新沿着前人的老路再探索一遍。

踩在巨人的肩膀上，学习过去已有的知识，我们也就不需要跨过那么高的技术门槛，也不用在暗黑中摸索，以至于走了那么多前人的弯路。

所以，在这个移动互联网所带来的一切改变，不知不觉侵蚀了嵌入式所谓的高门槛，让老工程师年代信息相对匮乏所经历的诸多困难，在当下都不算是门槛，所以你如果想学习嵌入式技术，尽管可以把目标放得更长远一些，关注当前嵌入式技术未来的发展，会让你更加地有信心去努力学习好。

从事嵌入式行业的工作，是否996要根据公司的制度相关。建议学习的学员，先去芯片公司工作一段时间，芯片原厂都会提供了SDK供给方案商使用，遇到大部分的难题、bug，也基本都会仍回原厂来解决。如果工作中重复经历这样的情况，很容易会陷入嵌入式学习陷阱“调包侠”，学习嵌入式最重要的要发挥主观能动性，比如在开源项目中反复折腾，同时，搞嵌入式的需要掌握扎实的电路基础，甚至需要做过一定量的电路相关实验，工作动手经历。

那么，学习嵌入式开发，掌握嵌入式系统，具体包含哪些内容呢？一般而言，嵌入式系统涵盖了嵌入式微处理器、外围硬件设备、嵌入式OS及用户应用程序，主要包含硬件和软件两部分。硬件包括处理器／微处理器、存储器及外设器件和I／O端口、图形控制器等。软件部分包括操作系统软件（OS）（要求实时和多任务操作）和应用程序编程。

嵌入式系统硬件架构

嵌入式系统的硬件架构，是以嵌入式处理器为中心，由存储器、I/O设备、通信模块以及电源等必要的辅助接口组成。嵌入式系统是量身定做的专用计算机应用系统，又不同于普通计算机组成，在实际应用中的嵌入式系统硬件配置非常精简，除了微处理器和基本的外围电路以外，其余的电路都可根据需要和成本进行裁剪、定制，非常经济、可靠。

嵌入式系统的硬件核心是嵌入式微处理器，有时为了提高系统的信息处理能力，常外接DSP和DSP协处理器（也可内部集成），以完成高性能信号处理。

随着计算机技术、微电子技术、应用技术的不断发展及纳米芯片加工工艺技术的发展，以微处理器为核心的集成多种功能的SoC系统芯片已成为嵌入式系统的核心。在嵌入式系统设计中，要尽可能地满足系统功能接口的SoC芯片。这些SoC集成了大量的外围USB、UART、以太网、AD/DA、IIS等功能模块。

可编程片上系统SOPC（SystemOnProgrammableChip）结合了SoC和PLD、FPGA各自的技术优点，使得系统具有可编程的功能，是可编程逻辑器件在嵌入式应用中的完美体现，极大地提高了系统的在线升级、换代能力。

以SoC/SOPC为核心，用最少的外围部件和连接部件构成一个应用系统，满足系统的功能需求，这也是嵌入式系统发展的一个方向。

因此，现代嵌入式设计是以处理器/SoC/SOPC为核心来完成系统设计的，其外围接口包括存储设备、通信扩展设备、扩展设备接口和辅助的机电设备（电源、连接器、传感器等），构成硬件系统。

嵌入式系统软件架构

嵌入式系统软件组成如下：

一、高端嵌入式系统的软件组成

1.应用程序

2.应用程序接口函数库

3.文件系统、图形用户界面、网络协议栈

4.操作系统

5.引导加载程序、驱动程序

除了操作系统、设备驱动程序和应用软件之外的系统软件称为中间件。

二、嵌入式系统软件和通用计算机系统软件的异同

1.嵌入式操作系统的软件配备没有通用系统多，嵌入式系统软件和通用计算机系统软件都可以实现用户界面。

2.通用软件系统无疑是以操作系统为核心，不可或缺，但是嵌入式系统具有功能专用性，有些情况下可以不使用操作系统，特别是低端嵌入式系统功能单一，使用循环程序作为主控程序就能够满足需要。

3.嵌入式系统应用软件具有内部结构精简化、代码轻量化、占用存储资源少等特点。

三、自由软件

1.自由软件是一种可以不受限制的自由使用、赋值、研究、修改和分发的软件，并不代表四免费软件。

2.大部分自由软件通过互联网发布，且不收取任何费用。

四、嵌入式软件特点

1.软硬件一体，软件固化存储；

2.软件对代码时空效率和实时性要求高；

3.软件可裁剪，要尽可能去除冗余；

4.大多数低端嵌入式系统不用操作系统，所以软件的生命周期相对较长。

五、嵌入式软件结构

1.选择软件结构的一个基本原则是：选择可以满足响应时间需求的最简单的结构（而非轮询结构）

2.简单的轮询结构只适用于系统的任务数量较少、任务处理简单，且实时性要求不高的场景。

3.带中断的轮询结构也称为中断驱动结构或前后台结构，但并没有因为中断的引入而使软件的复杂度明显降低。

如何学习嵌入式系统开发（基于ARM）？

学ARM，从硬件上讲，一方面就是学习接口电路设计，另一方面就是学习汇编和C语言的板级编程。如果从软件上讲，就是要学习基于ARM处理器的操作系统层面的驱动、移植了。这些对于初学都来说必须明确，要么从硬件着手开始学，要么从操作系统的熟悉到应用开始学，但不管学什么，只要不是纯的操作系统级以上基于API的应用层的编程，硬件的寄存器类的东西还是要能看懂的，基于板级的汇编和C编程还是要会的。因此针对于嵌入式系统的硬件层和驱动程的人，ARM的接口电路设计、ARM的C语言和汇编语言编程及调试开发环境还是需要掌握的。

对于初学者必然要把握住方向，自己学习嵌入式系统的目标是什么，自己要在那一层面上走。然后再着手学习较好，与ARM相关的嵌入式系统的较为实际的两个层面硬件层和驱动层，不管学好了那一层都会很有前途的。

如果想从嵌入式系统的应用层面的走的话，可能与ARM及其它体系相去较远，要着重研究基嵌入式操作系统的环境应用与相应开发工具链，比如WinCe操作系统下的EVC应用开发（与windows下的VC相类似），如果想再有突破就往某些音视频类的协议上靠，比如VOIP领域的基于SIP或H.323协议的应用层开发，或是基于嵌入式网络数据库的开发等等。

如何选择一款适合的嵌入式开发系统？

很多ARM初学者都希望有一套自己能用的系统，但他们住住会产生一种错误认识就是认为处理器版本越高、性能越高越好，就象很多人认为ARM9与ARM7好，小编认为对于初学者在此方面以此入门还应该理智，开发系统的选择最终要看自己往嵌入式系统的那个方向上走，是做驱动开发还是应用，还是做嵌入式系统硬件层设计与板级测试。

ARM7比较适合于那些想从硬件层面上走的人，因为ARM7系列处理器内部带MMU的很少，而且比较好控制，就比如S3C44B0来讲，可以很容易将Cache关了，而且内部接口寄存器很容易看明白，各种接口对于用硬件程序控制或AXD单步命令行指令都可以控制起来，基于51单片机的思想很容易能把他搞懂，就当成个32位的单片机，从而消除很多51工程师想转为嵌入式系统硬件ARM开发工程师的困惑，从而不会被业界某此不是真正懂嵌入式烂公司带到操作系统层面上去，让他们望而失畏，让业界更加缺少这方面的人才。

分享几本实用的嵌入式系统ARM架构学习推荐书籍，帮助大家深入理解51单片机、ARM处理器基础知识、系统指令、编程方式，以及相关ARM处理器开发工具的使用及实战技巧。

1.从51到ARM：32位嵌入式系统入门

《从51到ARM:32位嵌入式系统入门》内容分为3部分：第1部分是前4章，从大家所熟悉的51系列单片机的基础知识开始，介绍ARM处理器的基本知识，包括ARM和51系列的对比、中断处理系统，寄存器和存储器结构等；第2部分是5～9章，详细比较ARM指令和51系列指令之间的差异，进一步阐述ARM指令的含义和使用方法，从简单的51系列编程经验出发，介绍ARM处理器软件编程方法；第3部分是后3章，介绍ARM处理器开发工具的使用。任何一个学习过51系列单片机的技术人员，借助《从51到ARM:32位嵌入式系统入门》都会很容易地学会ARM处理器的一般知识，了解软件设计的基本方法，并且能够使用开发工具进行程序编辑、编译、连接和调试，成为一个初步懂得ARM并可以进行软件设计的工程师。

2.ARM体系结构与编程

本书分14章对ARM处理器的体系结构、指令系统和开发工具作了比较全面的介绍。其中包括ARM体系介绍、ARM程序设计模型、ARM汇编语言程序设计、ARMC/C++语言程序设计、ARM连接器的使用、ARM集成开发环境CodeWarriorIDE的介绍及高性能的调试工具ADW的使用。并在此基础之上介绍一些典型的基于ARM体系的嵌入式应用系统设计时的基本技术。

3.ARM嵌入式系统基础教程

《ARM嵌入式系统基础教程》是《ARM嵌入式系统系列教程》中的理论课教材。以PHILIPS公司Lpc2000系列ARM微控制器为例，深入浅出地介绍嵌入式系统开发的各个方面。全书共分为3部分：第1章和第2章为理论部分，主要介绍嵌入式系统的概念及开发方法。第3～5章为基础部分，主要介绍ARM7体系结构、指令系统及LPC2000系列ARM微控制器的结构原理。第6～8章为应用部分，主要以LPC2000系列微控制器为例介绍如何设计嵌入式系统，包括硬件的设计、μC/OSII的移植以及建立软件开发平台的方法。

4.ARM嵌入式软件工程方法和实践：面向AMetal框架和接口的C编程

全书分为4个部分，第一部分由第1章组成，主要介绍AM824-Core开发套件，对微控制器和评估板进行了详细的介绍。第二部分由第2~3章组成，主要介绍模拟量与数字量的转换方法和相应的硬件电路设计。第三部分由第4~8章组成，重点介绍AMetal框架，包括接口的使用方法以及接口定义和实现的基本原理。第四部分由第9~10章组成，重点介绍基于AMetal无线硬件平台（包含BLE和zigbee）的通信和非常实用的MVC应用框架，并以开发温度检测仪为例，展示了程序设计和开发的详尽过程。