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嵌入式是什么意思？嵌入式開發(fā)如何入門？
時間：2020-11-10 來源：華清遠見
嵌入式系統(tǒng)由硬件和軟件組成．是能夠獨立進行運作的器件。其軟件內(nèi)容只包括軟件運行環(huán)境及其操作系統(tǒng)。硬件內(nèi)容包括信號處理器、存儲器、通信模塊等在內(nèi)的多方面的內(nèi)容。相比于一般的計算機處理系統(tǒng)而言，嵌入式系統(tǒng)存在較大的差異性， 它不能實現(xiàn)大容量的存儲功能，因為沒有與之相匹配的大容量介質(zhì)，大部分采用的存儲介質(zhì)有E-PROM、EEPROM DENG等， 軟件部分以API編程接口作為開發(fā)平臺的核心。
以應(yīng)用為中心：強調(diào)嵌入式系統(tǒng)的目標(biāo)是滿足用戶的特定需求。就絕大多數(shù)完整的嵌入式系統(tǒng)而言，用戶打開電源即可直接享用其功能，無需二次開發(fā)或僅需少量配置操作。
專用性：嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用場合大多對可靠性、實時性有較高要求，這就決定了服務(wù)于特定應(yīng)用的專用系統(tǒng)是嵌入式系統(tǒng)的主流模式，它并不強調(diào)系統(tǒng)的通用性和可擴展。這種專用性通常也導(dǎo)致嵌入式系統(tǒng)是一個軟硬件緊密集成的最終系統(tǒng)，因為這樣才能更有效地提高整個系統(tǒng)的可靠性并降低成本，并使之具有更好的用戶體驗。
以現(xiàn)代計算機技術(shù)為核心：嵌入式系統(tǒng)的最基本支撐技術(shù)，大致上包括集成電路設(shè)計技術(shù)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)技術(shù)、傳感與檢測技術(shù)、嵌入式操作系統(tǒng)和實時操作系統(tǒng)技術(shù)、資源受限系統(tǒng)的高可靠軟件開發(fā)技術(shù)、系統(tǒng)形式化規(guī)范與驗證技術(shù)、通信技術(shù)、低功耗技術(shù)、特定應(yīng)用領(lǐng)域的數(shù)據(jù)分析、信號處理和控制優(yōu)化技術(shù)等，它們圍繞計算機基本原理，集成進特定的專用設(shè)備就形成了一個嵌入式系統(tǒng)。
軟硬件可裁剪：嵌入式系統(tǒng)針對的應(yīng)用場景如此之多，并帶來差異性極大的設(shè)計指標(biāo)要求(功能性能、可靠性、成本、功耗)，以至于現(xiàn)實上很難有一套方案滿足所有的系統(tǒng)要求，因此根據(jù)需求的不同，靈活裁剪軟硬件、組建符合要求的最終系統(tǒng)是嵌入式技術(shù)發(fā)展的必然技術(shù)路線。
嵌入式計算機的真正發(fā)展是在微處理器問世之后。1971年11月，算術(shù)運算器和控制器電路成功的被集成在一起，推出了第一款微處理器，其后各廠家陸續(xù)推出了8位、16位微處理器。以這些微處理器為核心所構(gòu)成的系統(tǒng)廣泛地應(yīng)用于儀器儀表、醫(yī)療設(shè)備、機器人、家用電器等領(lǐng)域。微處理器的廣泛應(yīng)用形成了一個廣闊的嵌入式應(yīng)用市場，計算機廠家開始大量地以插件方式向用戶提供OEM產(chǎn)品，再由用戶根據(jù)自己的需要選擇一套適合的CPU板、存儲器板及各式I/O插件板，從而構(gòu)成專用的嵌入式計算機系統(tǒng)，并將其嵌入自己的系統(tǒng)設(shè)備中。
20世紀80年代，隨著微電子工藝水平的提高，集成電路制造商開始把嵌入式計算機應(yīng)用中所需要的微處理器、I/O接口、A/D轉(zhuǎn)換器、D/A轉(zhuǎn)換器、串行接口，以及RAM、ROM等部件全部集成到一個VLSI中，從而制造出面向I/O設(shè)計的微控制器，即俗稱的單片機。單片機成為嵌入式計算機中異軍突起的一支新秀。20世紀90年代，在分布控制、柔性制造、數(shù)字化通信和信息家電等巨大需求的牽引下，嵌入式系統(tǒng)進一步快速發(fā)展。面向?qū)崟r信號處理算法的DSP產(chǎn)品向著高速、高精度、低功耗的方向發(fā)展。21世紀是一個網(wǎng)絡(luò)盛行的時代，將嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用到各類網(wǎng)絡(luò)中是其發(fā)展的重要方向。
嵌入式系統(tǒng)的發(fā)展大致經(jīng)歷了以下三個階段：
第一階段：嵌入技術(shù)的早期階段。嵌入式系統(tǒng)以功能簡單的專用計算機或單片機為核心的可編程控制器形式存在，具有監(jiān)測、伺服、設(shè)備指示等功能。這種系統(tǒng)大部分應(yīng)用于各類工業(yè)控制和飛機、導(dǎo)彈等武器裝備中。
第二階段：以高端嵌入式CPU和嵌入式操作系統(tǒng)為標(biāo)志。這--階段系統(tǒng)的主要特點是計算機硬件出現(xiàn)了高可靠、低功耗的嵌入式CPU，如ARM、PowerPC等，且支持操作系統(tǒng)，支持復(fù)雜應(yīng)用程序的開發(fā)和運行。
第三階段：以芯片技術(shù)和Internet技術(shù)為標(biāo)志。微電子技術(shù)發(fā)展迅速，SOC(片上系統(tǒng))使嵌入式系統(tǒng)越來越小，功能卻越來越強。目前大多數(shù)嵌入式系統(tǒng)還孤立于Internet之外，但隨著Internet的發(fā)展及Internet技術(shù)與信息家電、工業(yè)控制技術(shù)等結(jié)合日益密切，嵌入式技術(shù)正在進入快速發(fā)展和廣泛應(yīng)用的時期。
嵌入式開發(fā)如何入門呢？
1、C語言的學(xué)習(xí)
C語言是嵌入式軟件開發(fā)人員必須熟練掌握的編程語言。作為C語言的初學(xué)者重點掌握基本數(shù)據(jù)類型、復(fù)合數(shù)據(jù)類型、流程控制、數(shù)組、指針、函數(shù)這幾方面的基本知識。本人建議通過觀看視頻教學(xué)的方式進行學(xué)習(xí)，這樣既快速又通俗易懂，當(dāng)然前提是必須找到優(yōu)質(zhì)的教學(xué)視頻資源。此外，可以配合入門書籍譚浩強的《C語言程序設(shè)計》進行學(xué)習(xí)。如果想深入的學(xué)習(xí)可以參考美國人寫的人民郵電出版社出版的《C Primer Plus》。
2、C語言的磨煉
掌握了基本的C語言語法以后并不代表我們就學(xué)會了C語言，關(guān)鍵是如何靈活的去運用。我們可以練習(xí)編寫C語言學(xué)習(xí)書籍的課后習(xí)題或者在網(wǎng)站上搜索C語言筆試題庫進行練習(xí)。也可以百度尋找經(jīng)典的C語言編程案例進行學(xué)習(xí)�？傊�，就是將C語言運用的越熟練越好。至于開發(fā)環(huán)境可以選擇VC++ 6.0 或者linux。
3、硬件電路基礎(chǔ)
嵌入式軟件工程師還必須懂一些硬件電路的基本知識。當(dāng)然，對于剛?cè)腴T的軟件開發(fā)人員沒必要非常精通電路技術(shù)，熟悉基本的電子元器件的功能即可。例如，電阻、電容、電感的作用以及符號，三極管、MOS管導(dǎo)通截止的條件，微處理器、晶振的基本概念等。至于，以上這些基本知識我們可以通過童詩白的第四版《模擬電子技術(shù)基礎(chǔ)》和網(wǎng)上查閱的資料進行學(xué)習(xí)。
4、看懂原理圖
作為嵌入式軟件開發(fā)人員我們經(jīng)常會和硬件打交道，我們的程序最終會被燒錄到微處理器內(nèi)部運行。所以，我們必須要會看硬件原理圖，看懂之后才知道如何寫程序。首先，我們要知道嵌入式硬件最小系統(tǒng)的組成部分，包括電源電路、晶振、微處理器、復(fù)位電路。然后以微處理器為中心向四周查看，主要看我們可以操縱的外設(shè)資源。以上知識的學(xué)習(xí)我們不妨經(jīng)常瀏覽一下某些知名IT網(wǎng)站其他人上傳的經(jīng)典原理圖。
5、基本外設(shè)知識
嵌入式程序很大一部分工作都是在控制外部設(shè)備或者與外部設(shè)備進行通信。例如，LED燈、數(shù)碼管、RS232、AD/DA、I2C總線、SPI總線等。以上基本外設(shè)的知識完全可以通過百度百科或者網(wǎng)站大牛們寫的博客進行學(xué)習(xí)。這樣比查閱相關(guān)書籍學(xué)習(xí)的要快而且深入。此時，基本了解各個外設(shè)的概念、原理即可。至于深入的掌握還需進行實戰(zhàn)開發(fā)。
6、開發(fā)板實戰(zhàn)
以上基本都是理論知識的學(xué)習(xí)，要想真正的理解并且深刻的掌握。必須通過實戰(zhàn)開發(fā)來更加深入的學(xué)習(xí)。我們可以買一個51系列的開發(fā)板或者高級一點的STM32開發(fā)板進行實戰(zhàn)演練。根據(jù)開發(fā)板提供的教學(xué)視頻或者自己摸索實踐將開發(fā)板自帶的常用外設(shè)全部調(diào)試一遍。至于，針對51開發(fā)板、STM32開發(fā)板的嵌入式開發(fā)環(huán)境我們可以采用KEIL4_MDK進行開發(fā)。
7、項目整合
有了以上的基礎(chǔ)理論知識和簡單的實戰(zhàn)經(jīng)驗，我們還需要通過完整的項目來整合自己的技能和熟悉項目的開發(fā)過程。我們可以利用開發(fā)板自帶的資源來開發(fā)萬年歷、遙控開關(guān)、計算器等小項目。或者采購一些比較有意思的項目套件進行開發(fā)，例如智能小車、遙控飛機等。通過以上步驟的練習(xí)，如果你能順利的堅持下來，我想你已經(jīng)進入嵌入式軟件開發(fā)的大門了。
