同济大学院长谈嵌入式

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1、嵌入式系统是软硬结合的东西，搞嵌入式开发的人有两类。一类是学电子工程、通信工程等偏硬件专业出身的人，他们主要是搞硬件设 计，有时要开发一 些 与硬件 关 系最密 切 的最底层 软件， 如 BootLoader 、 Board SupportPackage（像PC的BIOS 一样，往下驱动硬件，往上支持操作系统），最初级的硬 件驱动程序等。他们的优势是对硬件原理非常清楚，不足是他们更擅长定义各种 硬件接口，但对复杂软件系统往往力不从心（例如嵌入式操作系统原理和复杂应 用软件等）。另一类是学软件、计算机专业出身的人，主要从事嵌入式操作系统和应用软 件的开发。如果我们学软件的人对硬件原理和接口有较好

2、的掌握，我们完全也可 写BSP和硬件驱动程序。嵌入式硬件设计完后，各种功能就全靠软件来实现了， 嵌入式设备的增值很大程度上取决于嵌入式软件， 这占了嵌入式系统的最主要工作（目前有很多公司将硬件设计包给了专门的硬件 公司，稍复杂的硬件都交给台湾或国外公司设计，国内的硬件设计力量很弱，很 多嵌入式公司自己只负责开发软件，因为公司都知道，嵌入式产品的差异很大程 度在软件上，在软件方面是最有“花头“可做的）， 所以我们搞软件的人完全不用担心我们在嵌入式市场上的用武之地，越是智能设 备越是复杂系统，软件越起关键作用，而且这是目前的趋势。从事嵌入式软件开发的好处是:（1） 目前国内外这方面的人都很稀缺。一

3、方面，是因为这一领域入门门槛较高，不仅 要懂较底层软件（例如操作系统级、驱动程序级软件），对软件专业水平要求较高 （嵌入式系统对软件设计的时间和空间效率要求较高），而且必须懂得硬件的工作 原理，所以非专业IT人员很难切入这一领域另一方 面，是因为这一领域较新，目前发展太快，很多软硬件技术出现时间不长或正在 出现（如ARM处理器、嵌入式操作系统、MPEG技术、无线通信协议等），掌握这 些新技术的人当然很找。嵌入式人才稀缺，身价自然就高，越有经验价格就越高。 其实嵌入式人才稀少根本原因可能是大多数人无条 件接触这需要相应的嵌入式开发板和软件另外需要有经验的人进行指导开发流 程。（2） 与企业计算等

4、应用软件不同，嵌入式领域人才的工作强度通常低一些（但收入不 低）。搞企业应用软件的IT企业，这个用户的系统搞完了，又得去搞下一个用户 的，而且每个用户的需求和完成时间都得按客户要求改变，往往疲于奔命，重复 劳动。相比而言，搞嵌入式系统的公司，都有自己的 产品计划，按自己的节奏行事。所开发的产品通常是通用的，不会因客户的不同 而修改。一个产品型号开发完了，往往有较长一段空闲时间（或只是对软件进行 一些小修补） ，有时间进行充电和休整。另外，从事嵌入式软件的每个人工作范 围相对狭窄，所涉及的专业技术范围就是那些（ARM、RTOS、MPEG、802.11 等），时间长了这些东西会越搞越有经验，卖卖老

5、本，几句 指导也够让那些初入道者琢磨半年的。若搞应用软件，可能下一个客户要换成一 个完全不同的软件开发平台，那就苦了。（3） 哪天若想创业，搞自已的产品，那么嵌入式是一个不错的主意，这可不像应用软 件那样容易被盗版。土木学院有一个叫启明星的公司开发出一个好象叫“工程 e”的掌上PDA（南校区门口有广告），施工技术人员用该PDA可当场进行土木概 预算和其它土木计算，据说销路特好。我认识的某大学 老师，他开发的饭馆用的点菜 PDA（WinCE 平台，可无线连网和上网），据他说销 路不错，饭馆点点PDA让客户点菜，多显派头档次。我记得00级22班当年有一 组同学在学Windows程序设计课程时用VC

6、设计了一个功能很强的点菜系统做为 课程项目，当时真想建议他们将这个软件做成PDA，估计会 有些销路（上海火车站南广场的 Macdonald 便使用很漂亮的 PDA 给用户点食品， 像摸像样的 ）。这些 PDA 的硬件设计一般都是请其它公司给订做 （这叫“贴 牌”：OEM）,都是通用的硬件，我们只管设计软件就变成自己的产品了。从事嵌入式软件开发的缺点是:（1）入门起点较高，所用到的技术往往都有一定难度，若软硬件基础不好， 特别是操作系统级软件功底不深，则可能不适于此行。（2） 这方面的企业数量要远少于企业计算类企业。特别是从事嵌入式的小企业数量较 多（小企业要搞自己的产品创业 ），知名大公司较少

7、（搞嵌入式的大公司主要有 Intel、 Motorola、 TI、 Philip、 Samsung、 Sony、 Futjtum、 Bell-Alcatel、意 法半导体、Microtek、研华、华为、中兴通信、上广电 等制造类企业）。这些企业的习惯思维方式是到电子、通信等偏硬专业找人。由 于正规高校软件学院以前毕业生以企业计算为主，所以正规高校软件学院与这些 企业联系相对较少。正规高校软件学院正积极努力，目前已与其中部分公司建立 了联系，争取今后能有正规高校软件学院同学到这 些企业中实习或就业。（3）有少数公司经常要硕士以上的人搞嵌入式，主要是基于嵌入式的难度。 但大多数公司也并无此要求，只

8、要有经验即可。正规高校软件学院同学若学习嵌入式，显然应偏重于嵌入式软件，特别是嵌 入式操作系统方面，应是我们的强项。对于搞嵌入式软件的人，最重要的技术显 然是（实际上很多公司的招聘广告上就是这样写的）:（1）掌握主流嵌入式微处理器的结构与原理（2）必须掌握一个嵌入式操作系统（3）必须熟悉嵌入式软件开发流程并至少做过一个嵌入式软件项目。正规高校软件学院在嵌入式软件方面最重要的课程包括:（1） 嵌入式微处理器结构与应用:这是一门嵌入式硬件基础课程，正规高校软件学院 用这门课取代了传统的“微机原理与接口”课程 （目前国内已有少部分高校 IT 专业这样做了，因为讲 x86 微机原理与接口很难找到实际用

9、处，只为教学而已）。 我们说过，嵌入式是软硬件结合的技术，搞嵌入式软件 的人应对ARM处理器工作原理和接口技术有充分了解，包括ARM的汇编指令系统。 若不了解处理器原理，怎么能控制硬件工作，怎么能写出节省内存又运行高速的 最优代码（嵌入式软件设计特别讲究时空效率），怎么能写出驱动程序（驱动程序 都是与硬件打交道的）很多公司招聘嵌入式软件人员 时都要求熟悉ARM处理器，将来若同学到公司中从事嵌入式软件开发，公司都会 给你一本该设备的硬件规格说明书 （xxx Specification） ，您必须能看懂其中的内存分布和端口使用等最基本的说明（就 像 x86 汇编一样），否则怎么设计软件。有些同学觉

10、得嵌入式处理器课程较枯燥， 这主要是硬件课程都较抽象的原因，等我们的嵌入式实验室 10月份建好后，您 做了一些实验后就会觉得看得见摸得着。还有同学对ARM 汇编不感兴趣，以为嵌入式开发用 C 语言就足够了。其实不应仅是将汇编语 言当成一个程序设计语言，学汇编主要是为了掌握处理器工作原理的。一个不熟 悉汇编语言的人，怎么能在该处理器写出最优的 C 语言代码。在嵌入式开发的一 些关键部分，有时还必须写汇编，如Bootloader等（可能还包括BSP）。特别是在对速度有极高要求的场合（如DSP处理器的高速图像采 集和图像解压缩），目前主要还要靠汇编写程序（我看到过很多公司是这样做的）。 当您在一个嵌

11、入式公司工作时，在查看描述原理的手册时，可能很多都是用汇编 描述的（我就遇到过），这是因为很多硬件设计人员 只会写或者喜欢用汇编描述，此时您就必须看懂汇编程序，否则软硬件人员可能 就无法交流。很多嵌入式职位招聘时都要求熟悉汇编。（2）嵌入式操作系统类课程除了 WinCE的实时性稍差外，大多数嵌入式操作系统的实时性都很强所以也 可称为实时操作系统Real Time Opera ting Sys tem.从事嵌入式的人至少须掌 握一个嵌入式操作系统（当然掌握两个更好）这在嵌入式的所有技术中是最为关 键的了。目前最重要的 RTOS 主要包括:第一类、传统的经典RTOS:最主要的便是Vxworks操作

12、系统，以及其Tornado 开发平台。Vxworks因出现稍早，实时性很强（据说可在1ms内响应外部事件请 求），并且内核可极微（据说最小可8K），可靠性较高等，所以在北美，Vxworks 占据了嵌入式系统的多半疆山。特别是在通信设备等实时 性要求较高的系统中，几乎非 Vxworks 莫属。 Vxworks 的很多概念和技术都和 Linux很类似，主要是C语言开发。像Bell-alcatel、Lucent、华为等通信企业 在开发产品时，Vxworks用得很多。但Vxworks因价格很高，所以一些小公司或 小产品中往往用不起。目前很多公司都在往嵌入式 Linux 转（听说华为目前正在这样转）。但

13、无论如何，Vxworks在一段长时间内仍是不可动 摇的。与 Vxworks 类似的稍有名的实时操作系统还有 pSOS、QNX、Nucleus 等 RTOS。第二类、嵌入式Linux操作系统:Linux的前途除作为服务器操作系统外， 最成功的便是在嵌入式领域的应用，原因当然是免费、开源、支持软件多、呼拥 者众，这样嵌入式产品成本会低。Linux本身不是一个为嵌入式设计的操作系统， 不是微内核的，并且实时性不强。目前应用在嵌入式领域的 Linux 系统主要有两类:一类是专为嵌入式设计的已被裁减过的 Linux 系 统，最常用的是uClinux（不带MMU功能），目前占较大应用份额，可在ARM7上

14、跑另一类是跑在ARM 9上的，一般是将Linux 2.4.18内核移植在其上，可使用 更多的 Linux 功能（当然 uClinux 更可跑在 ARM9上）。很多人预测，嵌入式Linux预计将占嵌入式操作系统的50以上份额，非 常重要。缺点是熟悉Linux的人太少，开发难度稍大。另外，目前我们能发现很 多教材和很多大学都以 ucOS/II 为教学用实时操作系统，这主要是由于 ucOS/II 较简单，且开源，非常适合入门者学习实时操作系统原理，但由于 ucOS/II 功能有限，实用用得较少，所以正规高校软件学院不将其作为 教学重点，要学习就应学直接实用的，比如uClinux就很实用。况且熟悉了

15、Linux开发，不仅在嵌入式领域有用，对开发Linux 应用软件，对加深操作系统的认识也有帮助，可谓一举多得。据我所知，目前 Intel、 Philip 都在大搞 ARMLINUX 的嵌入式开发， Fujitum 则是在自己的处理器 上大搞Linux开发。目前在嵌入式Linux领域，以下几 个方面的人特别难找，一是能将 Linux 移植到某个新型号的开发版上二是能写 Linux驱动程序的人三是熟悉Linux内核裁减和优化的人。正规高校软件学院在 该嵌入式Linux方面的课程系列是:本科生操作系统必修课，然后是Linux程序 设计选修课，最后是嵌入式Linux系统选修课。正规高校软件学院在Lin

16、ux方面目前已有较强力量，魏老师和张老师熟悉Linux开发，金老 师和唐老师熟悉Linux系统管理。第三类、 WindowsCE嵌入式操作系统:Microsoft也看准了嵌入式的巨大市场,MS永远是最厉害的， WinCE出来只有几年时间，但目前已占据了很大市场份额，特别是在PDA、手机、 显示仪表等界面要求较高或者要求快速开发的场合， WinCE 目前已很流行（据说 有一家卖工控机的公司板子卖得太好，以至来不及为客户裁减WinCE）。WinCE目前主要为4.2版（.NET），开发平台主要为 WinCE PlatformBuilder，有时也用EVC环境开发一些较上层的应用，由于WinCE开发都

17、是大家 熟悉的VC环境，所以正规高校软件学院学过Windows程序设计课程的同学都不 会有多大难度，这也是WinCE容易被人们接受的原因，开发环境方便快速，微软 的强大技术支持，WinCE开发难度远低于嵌入式Linux。对 于急于完成，不想拿嵌入式 Linux 冒险的开发场合， WinCE 是最合适了（找嵌入 式Linux的人可没那么好找的），毕竟公司不能像学生学习那样试试看，保证开 发成功更重要。 根据不同的侧重点， WinCE 还有两个特殊版本， 一个是MS PocketPC 操作系统专用于 PDA 上（掌上电脑），另一个是 MS SmartPhone 操作系统用于智能手机上（带 PDA

18、功能的手机），两者也都属于 WinCE 平台。在PDA和手机市场上，除WinCE夕卜，著名的PDA嵌入式操作系统还有Palm OS（因出现很早，很有名）、ymbian等，但在WinCE的强劲冲击下,Palm和Symbian 来日还能有多长正规高校软件学院可能是全国高校中唯一一家开设专门的 “WindowsCE嵌入式操作系统“课程的学校，这主要是基于以下原因：正规高校软件学院本 身前面便有Windows程序设计课程，同学学过VC后再学WinCE非常方便自然， 通过学习WinCE同样也可了解嵌入式软件的一般开发过程，对Linux有惧怕心理 的同学也很合适。很显然，嵌入式Linux永远不可能替代Wi

19、nCE，而且将来谁占份额大还很难讲，毕竟很多人更愿意接受MS的平台，就像各 国政府都在大力推LINUX已好长时间，但您能看到几个在PC机上真正使用LINUX 的用户据我观察目前在嵌入式平台上LINUX是叫得最响但还是WinCE实际用得更 多.嵌入式LINUX可能更多地是一些有长远产品计划的公 司为降低成本而进行长远考虑 二是微软亚洲研究院对正规高校软件学院 WinCE 课程的支持计划，我们也很希望将来正规高校软件学院能有同学通过微软的面试 去实习。 WinCE 和多媒体（如 MPEG 技术）是微软亚洲工程院目前做得较多的项目 领域之一他们很需要精通WinCE的人。总结关于嵌入式操作系统类课程，

20、若您觉得自己功底较深且能钻研下去，则 可去学嵌入式Linux若您觉得自己VC功底较好且想短平快地学嵌入式开发，则 正规高校软件学院的WinCE课程是最好的选择。（3）嵌入式开发的其它相关软件课程搞嵌入式若能熟悉嵌入式应用的一些主要领域，这样的人更受企业欢迎。主 要的相关领域包括：A、数字图像压缩技术:这是嵌入式最重要最热门的应用领域之一，主要是应 掌握MPEG编解码算法和技术，如DVD、MP3、PDA、高精电视、机顶盒等都涉及 MPEG 高速解码问题。为此，正规高校软件学院已预订了一位能开设数字图像处 理课程的博士。B、通信协议及编程技术:这包括传统的TCP/IP协议和热门的无线通信协议。 首

21、先，大多数嵌入式设备都要连入局域网或Internet，所以首先应掌握TCP/IP 协议及其编程，这是需首要掌握的基本技术其次，无线通信是目前的大趋势，所 以掌握无线通信协议及编程也是是很重要的。无结通信协议包括无线局域网通信协议802.11系列，Blue too th，以及移动通信（如 GPRS、 GSM、 CDMA 等） 。C、网络与信息安全技术:如加密技术，数字证书CA等。正规高校软件学院 有这方面的选修课。D、DSP 技术：DSP 是 Digital SignalProcess数字信号处理的意思，DSP处理器通过硬件实现数字信号处理算法，如 高速数据采集、压缩、解压缩、通信等。数字信号处

22、理是电子、通信等硬件专业 的课程，对于搞软件的人若能了解一下最好。目前 DSP 人才较缺。如果有信号与 系统、数字信号处理等课程基础，对于学习 MPEG 编解 码原理会有很大帮助。（4）嵌入式开发的相关硬件基础对于软件工程专业的学生，从事嵌入式软件开发，像数字电路、计算机组成 原理、嵌入式微处理器结构等硬件课程是较重要的。另外，汇编语言、C/C、数 据结构和算法、特别是操作系统等软件基础课也是十分重要的。我们的主要目地 是能看懂硬件工作原理，但重点应是在嵌入式软件 ，特别操作系统级软件，那将是我们的优势。我们的研究生里有些是学电子、通信类专业过来的，有较好的模拟电路和单 片机基础，学嵌入式非常

23、合适。嵌入式本身就是从单片机发展过来的，只是单片 机不带OS,而现在很多嵌入式应用越来越复杂，以至不得不引入嵌入式操作系 统。另外，为追求更高速的信号处理速度，现在在一 些速度要求较高的场合，有不少公司是将一些 DSP 算法，如 MPEG 压缩解压缩算 法等用硬件来实现，这就涉及到HDL数字电路设计技术及其FPGA/IP核实现技术， 这方面的人目前市场上也很缺。（5）题外话另外，能写驱动程序的人目前是非常紧缺的 （驱动程序也可归于嵌入式范 畴），包括桌面 Windows 中的 DDK 开发环境和 WDM 驱动程序。公司每时每刻都要 推出新产品，每一个新产品出来了，要能被操作系统所使用，是必须写

24、驱动程序 的。写驱动程序就必须掌握操作系统（如 Windows 或 Linux） 的内部工作原理，还涉及到少量硬件知识，难度较大，所以这方面的人很难找。 想成为高手的同学，也可从驱动程序方面获得突破。我可说一下自己的经历，三 年前我曾短暂地在一家公司写过 WinCE 驱动程序（正是因为知道这方面的人紧 缺，所以才要做这方面的事），尽管那以前从未做过驱 动程序，应聘那个职位时正是看准了公司是很难招聘到这方面的人，既然都找不 到人，驱动还得有人做，这正是可能有机会切入这一领域的大好机会。面试时大 讲自己写过多少万行汇编程序，对计算机工作原理如何清楚，简历中又写着我曾 阅读完两本关于 Windows

25、 Driver Model 的两本英文原版书，写过几个小型的驱动程序练习程序（其实根本没写过， 我们的同学将来千万不要像我这样，早练就些过硬功夫，就不至于沦落到我这等 地步，就不用像我那样去“欺骗”公司了，我这是一个典型的反面教材），居然 一切都PASS（当然最重要的是笔试和面试问题还说得 过去），这只能说明这一领域找人的困难程度。公司本就未指望找到搞过驱动的 人，找个有相关基础的人就算不错了。做了以后，发现也并不是怎样难的。其实 搞驱动程序的工作是很舒服的，搞完一个版本就会空一段时间，只有等公司新的 芯片推出或新的 OS 出现后，才需要再去开发新一版驱动，那时有将近一个月时间空闲着在等 Wi

26、nCE .NET Beta 版推出，准备将驱动 程序升级到CE .NET上，现在在软件学院工作整日忙，无限怀念那段悠闲时光。很巧合，最近本人无意中再次体会到了嵌入式的迷人之处。上周我那用了3 年的手机终于不能 WORK 了。此次更新，除要求有手机常见功能外，最好有 MP3 功能（现在很多英语听力都有 MP3 文件），最好有英汉词典，最好还能读 WORD 文 档。最后选了个满足以上条件的最便宜的手机 DOPOD515（斩了我2.2K，但想想这也算自己对嵌入式事业的支持，这样便也想开了）， 算得上最低档的智能手机了。回来一查，手机的about显示，本手机Processor 是 ARM，其 OS 是

27、 MS Smar tphone（即 WinCE .NET 4.2），这么巧合，简直可做为学习嵌入式课程的产品案例了（等我们的 WinCE 课 程开得有声有色后，希望能从微软研究院搞些 Smartphone 来开发开发）。有 OS 的手机果然了得，金山词霸、WORD、EXCEL、REGEDIT等居然都有smartphone版 的，PC上的MP3、DOC等居然在download时都可被自动转换成 smartphone 格式，真是爽。完全可用 Windows CE 自己开发一些需要的程序 download到自己的手机上。现在市面销售PDA智能手机火爆，MS总是财源滚滚。 但我已发现国产的ARMLINUX手机出现在市面上，价格只1.2K。在 GOOGLE 网上能搜索太多的关于嵌入式系统的讨论了。要么走ARMWinCE，要么走ARMLINUX，要么走ARMVXWORKS。每个搞嵌入式的 人都可选一条路，条条大路通罗马。