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成为ARM嵌入式系统硬件高手,这有大纲!

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发表于 2017-9-16 10:44:19 | 显示全部楼层 |阅读模式
成为ARM嵌入式系统硬件高手,这有大纲!

ARM嵌入式和单片机学习有着密不可分的关系,在学习单片机的过程中积累必要的学习经验和知识是非常有必要的,如何在这一过程中逐渐成为高级嵌入式工程师呢?


对于硬件来讲有几个方向,就单纯信号来说,分为数字和模拟,模拟比较难搞,一般需要很长的经验积累,单单一个阻值或容值的精度不够就可能使信号偏差很大,因此年轻人搞的较少。

随着技术的发展,出现了模拟电路数字化,比如手机的Modem射频模块,都采用成熟的套片,而当年国际上只有两家公司有此技术,自我感觉模拟功能不太强的人,不太适合搞这个,如果真能搞定手机的射频模块,只要达到一般程度可能月薪都在15K以上。

另一类就是数字部分了,在大方向上又可分为51/ARM的单片机类、DSP类、FPGA类。国内FPGA的工程师大多是在IC设计公司从事IP核的前端验证,这部分不搞到门级,前途不太明朗,即使做个IC前端验证工程师,也要搞上几年才能胜任。DSP硬件接口比较定型,如果不向驱动或是算法上靠拢,前途也不会太大。

而ARM单片机类的内容就较多,业界产品占用量大,应用人群广,因此就业空间极大,而硬件设计最体现水平和水准的就是接口设计这块,这是各个高级硬件工程师相互PK,判定水平高低的依据。

而接口设计这块最关键的是看时序,而不是简单的连接,比如PXA255处理器I2C要求速度在100Kbps,如果把一个I2C外围器件,最高还达不到100kbps的与它相接,必然要导致设计的失败。这样的情况有很多,比如51单片机可以在总线接LCD,但为什么这种LCD就不能挂在ARM的总线上,还有ARM7总线上可以外接个Winband的SD卡控制器,但为什么这种控制器接不到ARM9或是Xscale处理器上,这些都是问题。

因此接口并不是一种简单的连接,要看时序,要看参数。一个优秀的硬件工程师应该能够在没有参考方案的前提下,设计出一个在成本和性能上更加优秀的产品,靠现有的方案,也要进行适当的可行性裁剪,但不是胡乱的来。

我遇到一个工程师把方案中的5V变1.8V的DC芯片,直接更换成LDO,有时就会把CPU烧上几个。前一阵,还有人希望我帮忙把他们以前基于PXA255平台的手持GPS设备做下程序优化,我问了一下情况,地图是存在SD卡中的,而SD卡与PXA255的MMC控制器间采用的SPI接口,因此导致地图读取速度十分慢,这种情况是设计中严重的缺陷,而不是程序的问题,因此我提了几条建议,让他们更新试下再说。

因此想成为一个优秀的工程师,需要对系统整体性的把握和对已有电路的理解,换句话说,一套电路图终究能看明白多少,看不明白80%以上的话,说明离优秀的工程师还差得远哪。

其次是电路的调试能力和审图能力,但最最基本的能力还是原理图设计、PCB绘制、逻辑设计这块。这是指的硬件设计工程师,从上面的硬件设计工程师中还可以分出ECAD工程师,就是专业的画PCB板的工程师和EMC设计工程师,帮人家解决EMC的问题。

硬件工程师再往上就是板级测试工程师,就是C语功底很好的硬件工程师,在电路板调试过程中能通过自已编写的测试程序对硬件功能进行验证,然后再交给基于操作系统级的驱动开发人员。

总之,硬件的内容很多很杂,硬件哪方面练成了都会成为一个高手,我时常会给人家做下方案评估,很多高级硬件工程师设计的东西,经常被我一句话否定,因此工程师做到我这种地步,也会得罪些人,但硬件的确会有很多不为人知的东西,让很多高级硬件工程师也摸不到头脑。

那么高级硬件工程师技术技能都要具备那些东西呢,首先要掌握EDA设计的辅助工具类如ProtelORCADPowperPCBMaplux2ISE、VDHL语言,要能用这些工具画图画板做逻辑设计,再有就是接口设计审图能力,再者就是调试能力,如果能走到总体方案设计这块,那就基本上快成为资深工程师了。

延伸阅读:为什么当今嵌入式行业会如此受欢迎呢?

目前国内外这方面的人都很稀缺。

一方面,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),掌握这些新技术很重要。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。

与企业计算等应用软件不同,嵌入式领域人才的工作强度通常低一些,但是具体的收入是不低的。

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,那就比较苦了。

当然我们从事嵌入式开发的话,这不完全的都是优点,还是会有不足的地方的,但是它的不足就是:

(1) 入门起点高,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(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。

(3)有少数公司经常要硕士或者研究生以上的人搞嵌入式,主要是基于嵌入式的难度。但大多数公司也并无此要求,只要有经验即可。


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