嵌入式软件工程师都需要做什么？与硬件工程师有什么不一样？

嵌入式软件工程师主要从事嵌入式软件开发工作。涉及应用层以及底层软件开发和设计工作。

好的，我们来详细解释一下嵌入式软件工程师的工作内容以及与硬件工程师的主要区别。

嵌入式软件工程师的工作内容：

嵌入式软件工程师负责设计、开发、测试和维护运行在嵌入式系统（指“嵌入”到更大设备或系统中的专用计算机系统，如汽车ECU、医疗器械、家电控制器、工业机器人、智能穿戴设备等）上的软件。他们的工作核心是让硬件“活”起来并执行特定的任务。具体工作通常包括：

底层驱动开发：
- 编写代码直接与硬件寄存器、外设（如ADC、DAC、PWM、I2C, SPI, UART, USB, GPIO, 以太网、显示屏、传感器等）进行交互。
- 理解硬件数据手册，配置微控制器的时钟、中断、DMA等核心机制。
- 创建抽象的API（应用程序接口）供上层软件调用硬件功能，屏蔽底层硬件的复杂性。
板级支持包：
- 适配和定制BSP，为操作系统或裸机环境提供硬件抽象层。BSP包含初始化代码、驱动和引导加载程序等。
固件开发：
- 开发设备的核心控制逻辑，负责启动、自检、系统监控、数据采集、控制信号输出等基础功能的软件。
实时操作系统集成与应用开发：
- 移植RTOS（如FreeRTOS、Zephyr、VxWorks、QNX）到目标硬件平台。
- 在RTOS环境下开发应用，利用其任务调度、进程间通信（IPC）、内存管理、定时器等功能。
- 处理与实时性、中断响应时间相关的挑战。
中间件开发与集成：
- 集成和使用协议栈（如TCP/IP协议栈、蓝牙协议栈、CAN总线协议栈、文件系统）。
- 开发或集成通信模块、安全模块、数据处理模块等。
应用程序开发：
- 实现最终用户可见的功能和业务逻辑。
- 设计算法处理传感器数据、进行控制计算、实现用户界面交互逻辑等。
- 在资源受限的环境下进行高效编程。
系统调试与测试：
- 使用逻辑分析仪、示波器、JTAG/SWD调试器等进行硬件级调试。
- 进行单元测试、集成测试和系统测试。
- 解决复杂的软硬件交互问题（例如时序问题、竞争条件、资源冲突）。
- 进行性能分析和优化（内存占用、CPU利用率、功耗）。
系统优化：
- 针对内存（RAM/ROM）限制、处理能力（CPU性能）、实时性要求和功耗（尤其对电池供电设备）进行代码和系统级优化。
文档编写：
- 编写设计文档、API文档、测试报告和用户手册。

嵌入式软件工程师 vs. 硬件工程师

这两个角色是嵌入式系统开发中紧密协作但又职责分明的两个核心支柱。他们的区别主要在于关注的对象、使用的工具和解决的问题：

特征	嵌入式软件工程师	硬件工程师
核心职责	编写在嵌入式硬件上运行的软件，控制硬件实现功能。	设计和实现嵌入系统所需的物理硬件电路和元器件布局。
工作对象	软件代码、操作系统、算法、协议、数据流。	电路板、元器件（电阻、电容、IC、传感器、连接器等）、信号、电源。
主要产出物	源代码、编译后的固件文件、软件文档。	PCB设计图、原理图、BOM清单、调试好的硬件板卡。
核心技能	精通C/C++语言，理解汇编，RTOS原理，数据结构与算法，调试技能。	模拟/数字电路设计，元器件选型，PCB布局布线，信号完整性分析，电源设计，使用EDA工具。
主要开发工具	集成开发环境（Keil, IAR, Eclipse等），编译器、调试器、仿真器。	EDA软件（Cadence Allegro/OrCAD, Altium Designer, KiCad等），示波器、逻辑分析仪、万用表、焊接台。
关注点	逻辑行为：软件逻辑的正确性、实时性、资源效率（内存、CPU）、功耗优化、算法实现。	物理实现：电路功能、时序、电压电流、噪声抑制、散热、EMC、制造良率、成本。
抽象层次	主要工作在逻辑层面（代码、数据结构、状态机），但也需要深入理解硬件底层。	主要工作在物理层面（电子、材料、物理信号），但需要掌握数字逻辑和接口规范。
调试方式	看代码、设置断点、查看变量、分析日志、使用调试工具观测程序流和内存。	测电压电流、看波形、检查焊点、使用仪器分析信号时序和质量、飞线调试。
工作阶段交集	软件在硬件平台上测试和调试时，需要硬件工程师协助定位是软还是硬问题。	硬件设计需考虑软件的运行需求（接口、中断、性能要求），硬件调试验证时需要软件配合。

简而言之：

硬件工程师：是造舞台的人。他们设计、搭建和验证物理硬件平台（电路板），确保电路能稳定、正确地运行，为软件提供一个可靠的基础。他们确保门能打开、灯能亮、传感器能输出信号。
嵌入式软件工程师：是舞台上表演的人。他们编写代码，让硬件能够按照预定的逻辑、顺序和规则去执行任务。他们决定灯什么时候亮、门什么时候开、如何处理传感器信号并做出反应、如何与用户或其他设备通信。

紧密协作：

两者需要密切合作：