什么是嵌入式軟件開發

嵌入式系統是以應用為中心，以計算機技術為基礎，并且軟硬件可裁剪，適用于應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗有嚴格要求的專用計算機系統。

它一般由嵌入式微處理器、外圍硬件設備、嵌入式操作系統以及用戶的應用程序等四個部分組成，用于實現對其他設備的控制、監視或管理等功能。

嵌入式系統一般指非 PC 系統，它包括硬件和軟件兩部分。硬件包括處理器/微處理器、存儲器及外設器件和 I/O 端口、圖形控制器等。軟件部分包括操作系統軟件（OS）（要求實時和多任務操作）和應用程序編程。有時設計人員把這兩種軟件組合在一起。應用程序控制著系統的運作和行為；而操作系統控制著應用程序編程與硬件的交互作用。

傳統嵌入式產品：空調主控模塊、冰箱主控模塊、家用遙控器、智能手機、教學投影儀、音響系統、雷達系統、路由器等等。

前沿嵌入式產品：無人機、智能音響、機器人控制、城市天眼系統、智能家具、自動駕駛汽車、掃地機器人、手環等等。

嵌入式開發工程師，從事領域很寬泛，特別是工業控制、消費電子與通信設備三大領域，因為就業面很大，所以人才需求也大。現在智能硬件也比較火，這方面的發展也會大大拓展嵌入式工程師的就業機會。嵌入式的前景還是非常不錯的！

另外，據校招的一些公司 HR 介紹，一般公司 70%的研發人員都是軟件類的，嵌入式硬件工程師，需求沒有嵌入式軟件工程師大，但因為做硬件門檻會高些， 所以這個方向如果做的比較專業，薪資絕對不會低。

崗位分類

嵌入式軟件開發具體可以分三類：

1、嵌入式驅動工程師：

編寫和移植各種芯片驅動（如音頻芯片），優化硬件設備驅動（如溫濕度傳感器），得精通各種硬件接口協議（如 I2C 協議）、系統調度、信號量、鎖機制等等，開發難度最大。該類開發者一般是軟硬件綜合型人才，一般的嵌入式驅動工程師指 LINUX 上 的驅動開發工程師，需要精通 Linux 驅動框架（platform 框架、input 子系統框架等），結合芯片本身去編寫驅動，驅動的好壞很大程度上決定一個產品的好壞。業界對驅動人才的定義是三年才算入門，可見此門檻之高。

2、嵌入式系統工程師：

主要是編寫固件，根據不同平臺移植操作系統，根據應用場景來優化系統，需要熟悉整個操作系統組成與調度，對固件的穩定性高求很高，如果系統不穩定，驅動和應用也是白做的。

3、嵌入式應用工程師：

編寫業務邏輯程序，調用驅動工程師提供的接口控制設備，軟件開發過程所 涉內容范圍非常廣，主要使用 C 語言開發，但經常會涉及 C++、Java、python、Java、PHP 等各類語言以及各種腳本語言、數據庫、前端后臺、各種通訊協議、 甚至一些從來沒聽過的協議或概念。這需要很強的學習能力，該職位也是各大公 司需量最大的。一般 10 人的開發小組，驅動開發與系統開發與應用開發的比例 是 1：2：7。

工作及學習內容

我國嵌入式人才缺口每年在 50 萬左右，相關調查報告稱嵌入式軟件開發是 未來幾年最熱門和最受歡迎的職業之一。嵌入式軟件開發做什么？

負責上層應用軟件，主要要用：

(1)CPU：51/MSP430/ARM7/ARM9;

(2)外設：AD/DA、UART、USB、LCD;

(3)總線和通訊接口：I2C，SPI，RS232，RS484，CAN，USB，MODBUS(或有

實時性要求)

(4)環境：Linux/QNX+ARM 匯編;

(5)GUI：VC++/VC#/LABVIEW。

對于一個嵌入式軟件工程師，需要掌握以下技能：

1.掌握 C 語言基礎知識，C 語言作為一門基礎語言，無論對嵌入式軟件還是

硬件開發編程，都會有很大的幫助。

2.了解操作系統，對操作系統了解也很有必要，比如進程、線程和系統是怎

么分配資源等等相關內容，對你的軟件開發會有很大的幫助。

3.了解 Linux 或者 wince 下的編程。

4.具有單片機或者 ARM 或者 MIPS 等等相關基礎。

5.其他知識的擴充，我們可以通過閱讀一些優秀代碼，來了解 UBOOT 的源

代碼，或者可以學習下 linux 源代碼等等相關知識。

對于嵌入式軟件開發不僅是上面編程方面需要掌握，還有需要掌握的就是：

1.熟悉 ARM、X86、PLC 等硬件知識;

2.熟悉計算機接口知識，熟悉 WinCE 或 Linux 等嵌入式操作系統;

3.熟練使用 c、C#編程、PLC 編程者優先;

4.精通 DSP、PPC、ARM 等 cpu 的單板開發與調試;

5.對 ucos 等實時嵌入式系統或嵌入式 linux 系統有了解;

6.良好的學習能力，良好的團隊合作精神和溝通能力，認真負責的工作態度，有鉆研精神。

這些都是基礎，嵌入式軟件開發這些都是需要掌握的，你掌握的東西也就是你以后要做的內容。

對于嵌入式軟件開發你以后大致可以做下面幾方面的工作：

1.應用程序開發，包括 Android 應用開發或者 Linux 上應用開發(QT 等)，目前做的人很多，就業容易待遇也不錯，需要掌握 C 語言、C++、java 等開發語言。

2.操作系統移植，比較復雜，Linux，Android 等，現在很多手機廠商(如小米，魅族，樂視等)推出的操作系統也就是修改內核，換皮膚，就業還是很容易的;

3.底層驅動開發，這個入門、深入都不容易，需要對硬件及 OS 有較深的了解，發展前景很不錯。

崗位技能

一、C 語言

嵌入式 Linux 工程師的學習需要具備一定的 C 語言基礎，C 語言是嵌入式領域最重要也是最主要的編程語言，通過大量編程實例重點理解 C 語言的基礎編程 以及高級編程知識。包括：基本數據類型、數組、指針、結構體、鏈表、文件操 作、隊列、棧等。

二、Linux 基礎

Linux 操作系統的概念、安裝方法，詳細了解 Linux 下的目錄結構、基本命令、編輯器 VI ,編譯器 GCC，調試器 GDB 和 Make 項目管理工具, Shell Makefile 腳本編寫等知識，嵌入式開發環境的搭建。

三、Linux 系統編程

重點學習標準 I/O 庫，Linux 多任務編程中的多進程和多線程，以及進程間通信(pipe、FIFO、消息隊列、共享內存、signal、信號量等)，同步與互斥對共享資源訪問控制等重要知識，主要提升對 Linux 應用開發的理解和代碼調試的能力。

四、Linux 網絡編程

計算機網絡在嵌入式 Linux 系統應用開發過程中使用非常廣泛，通過 Linux 網絡發展、TCP/IP 協議、socket 編程、TCP 網絡編程、UDP 網絡編程、Web 編程開發等方面入手，全面了解 Linux 網絡應用程序開發。

重點學習網絡編程相關 API，熟練掌握 TCP 協議服務器的編程方法和并發服務器的實現，了解 HTTP 協議及其實現方法，熟悉 UDP 廣播、多播的原理及編程方法，掌握混合 C/S 架構網絡通信系統的設計，熟悉 HTML,Javascript 等 Web 編程技術及實現方法。

五、數據結構與算法

數據結構及算法在嵌入式底層驅動、通信協議、及各種引擎開發中會得到大量應用，對其掌握的好壞直接影響程序的效率、簡潔及健壯性。此階段的學習要重點理解數據結構與算法的基礎內容，包括順序表、鏈表、隊列、棧、樹、圖、哈希表、各種查找排序算法等應用及其 C 語言實現過程。

六、C++ 、QT

C++ 是 Linux 應用開發主要語言之一，本階段重點掌握面向對象編程的基本思想以及 C++的重要內容。圖形界面編程是嵌入式開發中非常重要的一個環節。由于 QT 具有跨平臺、面向對象、豐富 API、支持 2D/3D 渲染、支持 XML、多國語等強大功能，在嵌入式領域的 GUI 開發中得到了廣范的應用，在本階段通過基于 QT 圖形庫的學習使學員可以熟練編寫 GUI 程序，并移植 QT 應用程序到 Cortex-A8 平臺。包括 IDE 使用、QT 部件及布局管理器、信息與槽機制的應用、鼠標、鍵盤及繪圖事件處理及文件處理的應用。

七、Cortex A8 、Linux 平臺開發

通過基于 ARM Cortex-A8 處理 s5pv210 了解芯片手冊的基本閱讀技巧，掌握s5pv210 系統資源、時鐘控制器、電源管理、異常中斷控制器、nand flash 控制器等模塊，為底層平臺搭建做好準備。

Linux 平臺包括內核裁減、內核移植、交叉編譯、GNU 工具使用、內核調試、Bootloader 介紹、制作與原理分析、根文件系統制作以及向內核中添加自己的模塊，并在 s5pv210 實驗平臺上運行自己制作的 Linux 系統,集成部署 Linux 系統整個流程。同時了解 Android 操作系統開發流程。Android 系統是基于 Linux 平臺的開源操作系統，該平臺由操作系統、中間件、用戶界面和應用軟件組成，是首個為移動終端打造的真正開放和完整的移動軟件，目前它的應用不再局限于移動終端，還包括數據電視、機頂盒、PDA 等消費類電子產品。

八、驅動開發

驅動程序設計是嵌入式 Linux 開發工作中重要的一部分，也是比較困難的一部分。本階段的學習要熟悉 Linux 的內核機制、驅動程序與用戶級應用程序的接口，掌握系統對設備的并發操作。熟悉所開發硬件的工作原理，具備 ARM 硬件接口的基礎知識，熟悉 ARM Cortex-A8 處理器 s5pv210 各資源、掌握 Linux 設備驅動原理框架，熟悉工程中常見 Linux 高級字符設備、塊設備、網絡設備、USB 設備等驅動開發，在工作中能獨立勝任底層驅動開發。

目前的嵌入式開發更傾向于智能化，也就是我們所說的智能硬件（硬件+軟件），從現在各種前沿的嵌入式產品來看的確如此，嵌入式產品的一個發展趨勢是更傾向于自動化控制和人機交互，而不是強調“算法”這一塊。嵌入式有很好的發展前景，前沿嵌入式技術即將崛起，或者說已經崛起。

人工智能、大數據這些學科會給嵌入式帶來沖擊，就目前來看，大學生更傾向與python 編程語言、機器學習這一塊，而嵌入式學者的確比往年有所下降。但學者少了并不代表他的需求就少了，并不代表他的薪資水平下降了，目前的一個嵌入式技術更傾向于與智能學科相結合的趨勢。

以百度機器人為例，機器人的核心是大腦，即是“數據和算法”，但機器人大腦想機器人身軀能夠像人類一樣活動，能說會道，行走自如，那么就必須得依靠嵌入式技術。

嵌入式+智能學科應用，從長久來看，嵌入式只會越來越火，智能學科的崛起必定帶動新型的嵌入式技術發展。

推薦書籍

一、bootloader

1. 對硬件的操作，需要看原理圖、芯片手冊。這需要一定的硬件知識，不求

你能設計硬件，但是至少能看懂; 不求能看懂模擬電路，但是要能看懂數字電路：

《微機原理》《數字電路》

2. 芯片手冊，英文。肯定會痛苦，不痛苦怎么能成長呢？

3. 對 ARM 體系處理器的了解, 匯編指令，異常模式、MMU。也就這 3 塊內容需要你了解：《ARM 體系架構與編程》杜春蕾

4. 《嵌入式 Linux 應用開發完全手冊》

二、內核

想速成的人，先跨過內核的學習，直接學習怎么寫驅動。想成為高手，內核必須深刻了解。注意，我說的是了解，我沒奢望去寫出一個內核。要對里面的調度機制、內存管理機制、文件管理機制等等有所了解。

推薦兩本書：

1. 通讀《linux 內核完全注釋》,請看薄的那本；

2. 選讀《Linux 內核情景分析》, 想了解哪一塊就讀哪一節。

三、驅動

《Linux 設備驅動》，老外寫的那本

《linux 設備驅動開發詳解》

提升方法

一、學習利用搜索引擎

不要閉門造車，要善用開放源碼世界的信息，很多常見的設計問題其實透過因特網就能找到同領域菁英貢獻的程序代碼;嵌入式工程師們要走出自己的小世界擁抱社群，與同領域的其他工程師們相互交流、互相幫助，而這也是開放源碼世界 的精神。

二、離開舒適圈！

不斷更新并提升原本擅長的技術雖然很重要，但嵌入式工程師若能擴展自己的知識領域會更有益。走出舒適圈，挑戰自我、去學習原本不熟悉的東西，包括工程以外的知識，例如與客戶、同事之間的互動，將會收獲良多。

三、熟悉實時操作系統（RTOS）

目前產業界對于熟悉 RTOS 的工程師需求很高，也愿意提供更高的薪資水平;因此他鼓勵沒有接觸過 RTOS 的嵌入式工程師從一些較小型的系統著手，累積相關技術經驗。

四、培養多元化技能與系統觀

原本從事較小型系統架構（例如 MCU）開發的工程師，可以開始去熟悉更大的系統（例如 Linux 驅動程序），反之亦然。嘗試著去開發手機應用程序、或者是學習后端服務器的相關技術，能開啟完全不同的觀點;建議工程師去熟悉開放性硬件，現在市面上有不少現成的開發板，能讓工程師專注于學習獨特算法的開發。

五、要能熟悉開放源碼軟件

客戶往往會要求在系統中整合一大堆軟件，因此所有的嵌入式工程師需要熟悉各種軟件;工程師應避免只專長單一領域，因為那可能會阻礙你的成長。對嵌入式工程師來說，確保自己對軟硬件技術都很了解，是非常寶貴的價值。

六、建立系統級的工程思維

嵌入式工程師擁有系統導向的思維是很重要的，有不少開發案遇到問題，就是因為沒有在開發初期充分考慮基準、驗證策略以及兼容性驗證計劃等項目;此外每個嵌入式工程師都應該具備優良的項目管理技巧，力求準時完成負責的項目。具備能明智因應技術與項目風險的能力，對職業生涯發展會很有幫助。

七、要能透過文字或繪圖，明確表達自己的想法與意見

往往有些菜鳥工程師無法清晰表達自己的想法，因為抓不到重點，而最好的解決方法是練習將之圖形化，例如畫出流程圖。這聽起來好像有點過時，但有時利用各種圖框組合來整理自己的思緒、表達想法會是很有用的，例如 iPad 的 iThoughts應用程序。

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筆者電子信息專業碩士畢業，獲得過多次電子設計大賽、大學生智能車、數學建模國獎，現就職于南京某半導體芯片公司，從事硬件研發，電路設計研究。對于學電子的小伙伴，深知入門的不易，特開次博客交流分享經驗，共同互勉！

審核編輯 黃宇