10年老兵！从大学毕业生到嵌入式系统工程师的修炼之道……
时间：2020-11-24 12:07:22
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[导读]一名从事10多年嵌入式行业的老兵，用多年来从事这个行业的经验及独特视角，为想从事嵌入式系统方向的大学毕业生、以及刚从事这个行业、处在迷茫期的小伙伴们指点迷津。 大神可跳过。
一、什么是嵌入式产品系统？
嵌入式系统是一种用来控制特定的设备、实现特定功能，以MCU或微处理器、片上系统（SOC）作为核心，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。
通常，嵌入式系统是一个控制程序存储在ROM中的嵌入式处理器控制板。
嵌入式系统的核心是由一个或几个预先编程好以用来执行少数几项任务的微处理器或者MCU组成。与通用计算机能够让用户自由安装软件不同，嵌入式系统上的软件通过编程器烧写到ROM或Flash中，通常是暂时不变的；所以经常把嵌入式系统中的软件称为“固件”。
我们身边常见的手表、洗衣机、照相机、微波炉、汽车等都使用了嵌入式系统，有的比较简单由单个前后台程序实现整个控制逻辑，功能比较复杂的还包含嵌入式操作系统。
二、嵌入式系统开发做些什么？
1、硬件开发。 分析产品需求，选择适合系统需求的MCU或片上系统（SOC）以及外围的基本元器件（电阻、电容、电感），利用CAD（计算机辅助设计）软件设计电路原理图，PCB图，当然硬件设计还包括芯片设计，FPGA，CPLD的应用。2、嵌入式软件开发。 在硬件电路板完成设计后，根据嵌入式系统要实现的功能，利用集成开发环境，用汇编、C/C++等高级语言，编写程序去实现硬件功能，最终实现整个嵌入式系统的特定功能。
3、软硬件连调 、测试，BUG排除，直到产品稳定的进行批量生产。
4、做好软件的版本管理， 根据功能需求不断升级和更新软件；
三、嵌入式系统的应用领域
工业控制、交通管理、信息家电、智能家居、POS网络、环境工程、国防航空、物联网。可以说，嵌入式系统在我们的时代无处不在。四、嵌入式系统开发必备的知识体系
- 数字电路
- 计算机技术,计算机的硬件架构
- MCU微处理器架构
- 大规模集成电路（芯片）应用
- 熟练掌握一门高级编程语言，C或C++在嵌入式系统中应 用比较广泛，个人认为，C语言是万言之父，嵌入式系统开发的第一编程语言；
- 数据结构和算法、操作系统、软件工程、网络、数据库方面的知识
- 常用数字电路通讯接口，I2C、SPI、UART、USB。
- 通信协议及编程技术：TCP/IP协议、802.11，Bluetooth， GPRS、GSM、CDMA等。
- 建议在开发中使用linux系统，可以加深对操作系统的理解，熟悉并理解一种嵌入多实时操作系统，如Vxworks,RTX,uCos、嵌入式linux。
- 离散数学
- 熟练掌握一种电路设计软件，如Altium designer,Power PCB等。
- 良好的英文阅读能力
五、嵌入式系统开发流程
嵌入式系统软件开发常用平台及工具：
- KEIL C51
- KEIL MDK
- IAR
- 51版，STM8版，STM32版，AVR版
- 嵌入式linux
- Arduino IDE
目前我们在使用的主流开发平台是Arduino，Arduino开发平台有以下优势：
无数全球开源的库，使用C或C++均可以进行开发，全世界有无数工程师在为它贡献开源代码。
入门非常简单容易，既适合业余的电子爱好者、创客、软件工程师，也适合专业的电子嵌入式产品设计。
支持AVR的多款单片机，STM32 、STM8的多款主流微处理器。
强大的资源库让你迅速实现你的产品原型。
六、嵌入式系统设计的职业规划
职业规划一：硬件工程师/电子工程师
初级阶段(相关专业3个月到半年)-
熟悉电路原理图，熟悉电子元器件种类，技术参数，封装等。
-
能根据电路原理图进行PCB布局、排板；
- 具备一定的电路板焊接技能；
能根据硬件设计原理框图，元器件选型清单，在项目负责人的指导下绘制电路原理图，绘制库里没有的元器件封装，并能根据产品结构安装要求设计PCB各种外形，完成元器件布局，布线，知道完成整块PCB板的设计，并能对接PCB生产商，完成PCB板的制作生产。
元器件选型采购 PCB样板焊接，具备一定的焊接技能，焊接的过程中可以发现PCB设计中的问题和不太完美的地方，下次排板的时候进行改进。 电路板调试焊接可靠，板上的所有电源测试点正常，对接交付嵌入式软件工程师。
高级阶段
能根据项目或产品需求编写整体设计方案，设计硬件系统框图，完成实现电路功能所需的元器件选型，电路性能设计计算，可靠性分析与预计，产品成本核算，配合结构工程师进行产品的外壳设计，产品测试与检验标准制定，指导完成产品生产工艺制定。
职业规划二：嵌入式软件工程师
初级阶段(相关专业3个月到半年)- 熟悉C语言的语法，数据结构、指针、队列、链表的这些C语言的基础概念要有一个比较清晰的认识；
- 能熟练使用一种基础的嵌入式开发平台，如KEIL、IAR、Arduino等，对怎么建立一个项目工程、编绎、链接、生成目标代码、如何把代码烧写到嵌入式硬件的MCU中，对这个流程要能熟练操作。
- 需要熟悉一种处理器、MCU的硬件组成，架构、IO及外设的应用、系统时钟、运行频率、存储代码空间、堆、栈这些和编程相关的概念和知识一定要搞清楚。
- 具备读和理解他人代码的能力，能根据软件流程图和功能需求理清代码的逻辑，要此基础上要据功能变更对代码进行一些局部修改，并完成调试。
-
具备独立编码的能力，能根据软件设计说明书、软件开发需求独立进行一个产品或项目的程序框架构思、代码编写、程序调试、软硬件连调连测、Bug排除、功能交付。
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能看懂嵌入式产品或项目的电路原理图、清楚软硬件在一个嵌入式产品的角色，用软件去控制硬件、实现产品的整体功能；
-
能协助硬件工程师、产品经理分析、排除和解决产品设计中存在的问题，实现软硬件设计协同；
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要能熟练掌握嵌入式硬件系统种常用的各种通信总线的编程和应用，如I2C、SPI、USB、RS485、Modbus、CAN、以太网等。
-
至少熟悉一种嵌入式操作系统的架构、能基于操作系统进行一些较为复杂的项目编程，能较为清晰的理解嵌入式操作系统基于任务、进程通讯的设计框架；并能在嵌入式操作系统下移植一些底层硬件的驱动程序。
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建立软件版本管理意识，能熟练利用一些工具进行代码版本管理；
- 具备一定的文档编写能力，如软件流程图、软件测试说明书、软件使用说明书等。
到这个阶段，你已经是一名合格的嵌入式软件工程师了，接下来的工作除了不断提升软件代码编写的能力、效率，更重要是要提升你用软件去解决实际问题的能力了。
-
能根据产品、项目的需求进行较为复杂项目的软件架构设计、分析需求、整理和编写软件开发需求说明、编写软件设计功能说明书、能清晰的划分软件的各件功能模块，组织团队进行各个功能模块的协同设计；
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具备多人遵循共同的规则和接口协同编码，并具备多人代码的整合能力、代码集成、BUG排除、系统连调能力；
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能根据产品需求制定与其它硬件或软件系统的通信协议、开发文档，并组识进行通信协议的编程实现、通信连调、具备与其它部门或公司的技术合作、协调、沟通能力。
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具备专业、行业行业的英文技术文档、论文、技术手册的熟练、快速阅读能力。
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具备一定的互联网、物联网知识、对各种网络通讯技术有丰富的知识积累，并能熟练运用 ；如TCP/IP、WIFI、GSM、4G、LORA等等，具备连网类产品和项目的开发能力；
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熟悉一种服务器或上位计算机的软件设计架构，能理解和掌握面向对象编程，理解嵌入式软件编程和通用计算机软件编程的区别和共同点，具备一定能通用计算机软件设计能力，并能独立实现计算机/服务器软件和嵌入式系统软件的通信、协同设计。
- 能熟练使用linux开源操作系统，熟悉这种开源操作系统的架构、常用命令操作、程序运行机制，并能基于linux操作系统进行软件开发。
职业规划三：系统架构师
达到这个阶段，就如它的名字一样，架构，主要的工作就不是来进行具体的软件编码了，当然要达到这个水平，也是从编码开始、了解细节、才能进行架构设计，因为编码出现错误、影响的不过是一段代码的执行BUG。
但如果架构也出现设计上错误或不合理，可能直接关系到一个产品或项目整体功能、性能、甚至是一个产品或项目研发的成败。所以，一个好的系统架构师，一定是一名优秀的程序员。
-
到这个阶段，如果你还在一个组织里，你已经不太可能是孤军奋战了；在大企业里，你可能是一个技术主管，在小企业里，你应该是技术总监那一类的了，所以这个阶段你除了拥用很好的技术功底，还要具备管理团队的能力了；
-
具备软硬件协同进行总体设计的能力、具备充分利用技术来解决问题的能力;
-
你需要站在公司的层面，对接业务、对接市场和客户，根据市场和需求来设计产品或项目的实现技术路线、总体技术方案；
-
你需要站要整体的角度考虑产品项目的成本、按成本要求进行技术路线优化，充分利用好人资源、提高人效、降低研发成本，为公司创造效益；
- 你需要全方位扩展你的知识面，对产品中所应用到的技术都要有充分的风险评估能力，要能解决团队在研发过程中出现的各种技术难题。
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