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1 嵌入式系统的知识体系
嵌入式系统的应用范围可以粗略分为两大类：电子系统的智能化(工业 控制、现代农业、家用电器、汽车电子、测控系统、数据采集等)，计算机应用的延伸(MP3、手机、通信、网络、计算机外围设备等)。从这些应用可以看出， 要完成一个以MCU为核心的嵌入式系统应用产品设计，需要硬件、软件及行业领域相关知识。硬件主要有MCU的硬件最小系统、输入／输出外围电路、人机接口 设计。软件设计有固化软件的设计，也可能含PC机软件的设计。行业知识需要通过协作、交流与总结获得。
概括地说，学习以MCU为核心的嵌入式系统，需要以下软硬件基础知识与实践训练：
①硬件最小系统(电源、晶振、复位、写入调试接口)；
②通用I／O(开关量输入／输出，涉及各种二值量检测与控制)；
③模／数转换(各种传感器信号的采集与处理，如红外、温度、光敏、超声波、方向等)；
④数／模转换(对模拟量设备利用数字进行控制)；
⑤通信(串行通信接口SCI、串行外设接口SPI、集成电路互联总线I2C、CAN、USB、嵌入式以太网、ZigBee技术等)；
⑥显示(LED、LCD等)；
⑦控制(控制各种设备，包括PWM等控制技术)；
⑧数据处理(图形、图像、语音、视频等的处理或识别)；
⑨各种具体应用。
万变不离其宗，任何应用都可以归入这几类。而应用中的硬件设计、软件设计、测试等都必须遵循嵌入式软件工程的方法、原理与基本原则。所以，嵌入式软件工程也是嵌入式系统知识体系的有机组成部分，只不过它融于具体项目的开发过程之中。
以上实践训练涉及硬件基础、软件基础及相关领域知识。计算机语言、操作系统、开发环境等均是达到这些目的的工具。有些初学者，容易把工具的使用与所要达 到的真正目的相混淆。例如，有的学习者学了很长时间的嵌入式操作系统移植，而不进行实际嵌入式系统产品的开发，到最后也做不好一个嵌入式系统小产品，偏离 了学习目标，甚至放弃嵌入式系统领域。这就是进入了嵌入式系统学习误区，下面对此作一些分析。
2 嵌入式系统的学习误区
关于嵌入式系统的学习方法，因学习经历、学习环境、学习目的、已有的知识基础等不同，可能在学习顺序、内容选择、实践方式等方面有所不同。但是，应该明 确哪些是必备的基础知识，哪些应该先学，哪些应该后学；哪些必须通过实践才能获得；哪些是与具体芯片无关的通用知识，哪些是与具体芯片或开发环境相关的知 识。
由于微处理器与微控制器种类繁多，也可能由于不同公司、机构出于自身的利益，给出一些误导性宣传，特别是我国嵌入式微控制器制造技 术落后，使得人们对微控制器的发展，在认识与理解上存在差异，导致一些初学者进入嵌入式系统的学习误区，浪费了宝贵的学习时间。下面分析可能存在的几个误 区。
2．1 操作系统的困惑
如果说，学习嵌入式系统不是为了开发其应用产品，那 就没有具体目标，诸如学习方法这样的问题也就不必谈了。实际上，这正是许多人想学，又不知从何开始学习的关键问题所在，不知道自己学习的具体目标。于是， 看了一些培训广告，看了书店中种类繁多的嵌入式系统书籍，或上网以“嵌入式系统”为关键词进行查询，就参加培训或看书，开始“学习起来”。对于有计算机阅 历的人，往往选择一个嵌入式操作系统就开始学习了。这有点像“瞎子摸大象”，只了解其一个侧面。这样如何能对嵌入式产品的开发过程有全面了解呢?针对许多 初学者选择“XXX嵌入式操作系统+XXX处理器”的嵌入式系统入门学习模式，笔者认为是不合适的。笔者的建议是：首先把嵌入式系统软件与硬件基础打好 了，再根据实际需要，选择一种实时操作系统(RTOS)进行学习实践。要记住：RTOS是开发某些类嵌入式产品的辅助工具，是手段，不是目的；许多类嵌入 式产品，并不需要RTOS。所以，一开始就学习RTOS，并不符合“由浅入深、循序渐进”的学习规律。
RTOS本身由于种类繁多，实际 使用何种RTOS，一般需要由工作单位确定。基础阶段主要学习RTOS的基本原理与RTOS上的软件开发方法，而不是学习如何设计RTOS。以开发实际嵌 入式产品为目标的学习者，不要把过多的精力花在设计或移植RTOS上面。正如很多人使用Windows操作系统，而设计 Windows操作系统的只有Microsoft。许多人“研究”Linux，但不使用它，浪费了时间。人的精力是有限的，学习必须有所选择。
2．2 硬件与软件的困惑
以MCU为核心的嵌入式技术的知识体系必须通过具体的MCU来体现、实践。但是，选择任何型号的MCU，其芯片相关的知识只占知识体系的20％左 右，80％左右是通用的软件硬件及相关知识。80％的通用知识，必须通过具体实践才能获得，所以学习嵌入式技术一般要选择一个系列的MCU。
系统含有硬件与软件两大部分，它们之间的关系如何?有些学者，仅从电子的角度认识嵌入式系统。认为“嵌入式系统=MCU硬件系统+小程序”。这些学者大 多具有良好的电子技术基础知识。实际情况是，早期MCU内部RAM小，程序存储器外接，需要外扩各种I／O，没有像USB、嵌入式以太网等这样较复杂的接 口。因此，程序占总设计量比例小于50％，使人们认为嵌入式系统(单片机)是“电子系统”，以硬件为主，程序为辅。但是，随着MCU制造技术的发展，不 仅．MCU内部RAM越来越大，Flash进入MCU内部改变了传统的嵌入式系统开发与调试方式，固件程序可以更方便地调试与在线升级，许多情况下与开发 PC机程序的方便程度相差无几，只不过开发环境与运行环境不是同一载体而已。这使得嵌入式系统的软件硬件设计方法发生了根本变化。
有些学者，仅从软件开发角度认识嵌入式系统，甚至仅从嵌入式操作系统认识嵌入式系统。这些学者大多具有良好的计算机软件开发基础知识，认为硬件是生产厂 商的事。他们没有认识到，嵌入式系统产品的软件与硬件均是需要开发者设计的。笔者常常接到一些关于嵌入式产品稳定性的咨询，发现大多数是由于软件开发者对 底层硬件的基本原理不理解。特别是有些功能软件开发者，过分依赖于底层硬件的驱动软件，自己对底层驱动原理知之甚少。实际上，一些功能软件开发者，名义上 在做嵌入式软件，其实仅仅是使用嵌入式编辑、编译环境而已，本质与开发通用PC机软件没有两样。而底层硬件驱动软件的开发，若不全面考虑高层功能软件对底 层硬件的可能调用，也会使封装或参数设计得不合理或不完备，导致高层功能软件调用困难。可以看出，若把嵌入式系统的开发孤立地分为硬件设计、底层硬件驱动 软件设计、高层功能软件设计，那么一旦出现问题，就可能难以定位。实际上，嵌入式系统设计是一个软件、硬件协同设计工程，不能像通用计算机那样，软件、硬 件完全分开来看，而要在一个大的框架内协调工作。
学习嵌入式系统是以软件为主还是以硬件为主，或者如何选择切入点，如何在软件与 硬件之间取得平衡?对于这个困惑的建议是：要想成为一名真正的嵌入式系统设计师，在初学阶段，必须打好嵌入式系统的硬件与软件基础。以下是从事嵌入式系统 设计二十多年的美国学者JohnCatsoulis在《Designing Embedded Hardware》一书中关于这个问题的总结：嵌入式系统 与硬件紧密相关，是软件与硬件的综合体，没有对硬件的理解就不可能写好嵌入式软件；同样，没有对软件的理解也不可能设计好嵌入式硬件。
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