嵌入式技術體系解讀
時間：2023-10-23 來源：華清遠見
很多人在進入嵌入式這個行業之前都很迷茫，嵌入式技術是什么，不知道該學習些什么東西，應該從哪些方面提什么自己的能力。這篇文章帶大家了解學習工作中需要用到的哪些嵌入式技術點。
嵌入式技術是什么
嵌入式技術是以應用為中心，以計算機技術為基礎的系統技術。可以根據用戶需求靈活裁剪軟件硬件模塊的專用計算機系統。它最初起源于單片機技術，是各類數字化的電子、點擊產品的核心。主要用于實現對硬件設備的控制、監管等功能。其實，所有帶有數字接口的設備，比如手表、微波爐、錄像機、汽車等等，都使用嵌入式系統。整個嵌入式系統體系結構可以分為4個部分，嵌入式處理器、嵌入式外圍設備、嵌入式操作系統和嵌入式應用。其中嵌入式處理器又可以分為以下集中
嵌入式微處理器(MPU: Micro Processor Unit)
嵌入式微處理器的核心是通用計算機中的CPU，有比較高的性能，擁有豐富的外圍部件接口。MPU有很多種類型，比較典型的如xScale、Geode、PowerPC、MIPS、ARM等處理器系列。與工業控制計算機相比，嵌入式微處理器具有體積小、重量輕、成本低、可靠性高的優點;但是由于在電路板上必須包含 ROM、RAM、總線接口、各種外設等器件，從而降低了系統的可靠性，并且技術保密性也較差。
嵌入式微控制器（MCU: Micro Control Unit）
嵌入式微控制器又稱單片機，MCU (Micro Control Unit)，內部集成ROM/RAM、總線邏輯、定時/計數器、看門狗、I/O、串口、A/D、 D/A、 脈寬調制輸出、FLASH、等各種必要功能和外設。 典型代表是8051、8096、 C8051F等。
其跟MPU相比，MCU的最大特點是將計算機最小系統所需要的部件及一些應用需要的控制器/外部設備集成在一個芯片上，實現單片化，使得芯片尺寸大大減小，從而使系統總功耗和成本下降、可靠性提高。微控制器的片上外設資源一般比較豐富，適合于控制，因此稱微控制器。
嵌入式DSP處理器（DSP: Digital Signal Processor）
DSP處理器專門用于信號處理，在數字濾波、FFT、頻譜分析、語音編碼、視頻編碼、雷達目標提取等等中廣泛應用。MPU在進行這類計算操作時的性能較低，DSP的系統結構和指令系統針對數字信號處理進行了特殊設計，因而在執行相關操作時具有很高的效率。典型代表是TI公司的TMS320C2000/C5000系列。
嵌入式片上系統（SOC： System On Chip）
SOC處理器是指在某一類特定的應用對嵌入式系統的性能、功能、接口有相似的要求，利用大規模集成電路技術將某一類應用需要的大多數模塊集成在一個芯片上，從而在芯片上實現一個嵌入式系統大部分核心功能。
SOC把微處理器和特定應用中常用的模塊集成在一個芯片上，應用時往往只需要在SOC外部擴充內存、接口驅動、一些分立元件及供電電路就可以構成一套實用的系統，極大地簡化了系統設計的難度，同時還有利于減小電路板面積、降低系統成本、提高系統可靠性。
嵌入式技術所需技能
嵌入式系統的應用范圍可以粗略的分為兩大類：電子系統的智能化（工業 控制、現代農業、家用電器、汽車電子、測控系統、數據采集等)，計算機應用的延伸(MP3、手機、通信、網絡、計算機外圍設備等)。因此需要完成一個以處理器為核心的嵌入式系統應用產品設計，需要硬件、軟件以及行業領域相關的知識：
各種通信接口
通過處理器控制各種外設時候肯定繞不開各種接口：比如：uart 、spi、i2c、usb、eth、mipi、edp、can、i2s、hdmi等等。需要了解各接口的使用場景、帶寬、機制、時序、工作模式、缺點，時序等等
交叉編譯工具鏈
嵌入式一般都需要自己搭建交叉編譯工具鏈，但是對于編譯器而言一般都是GCC。編譯過程分為 ——預編譯、編譯、匯編、鏈接。關于編譯可以參考此文：C語言編譯過程。通過GCC提供的工具可以使程序完成任一階段的處理。要清楚各個階段主要完成了什么工作。鏈接分為靜態鏈接、動態鏈接，各自的優缺點及使用場景要知道。同時編譯生成ELF格式的文件，要理解ELF文件的格式、必要的時候需要通過objdump或readelf工具來解析ELF文件。
調試
嵌入式開發的很大一部分時間都在調試，好的調試方法和工具可以更快速的定位問題。學習過程中需要了解的調試工具：
vargrind gdb kdump corddump oops
總的來說學習以MCU為核心的嵌入式系統，需要以下軟硬件基礎知識與實踐訓練：
1. 硬件最小系統、2.通用I／O、3.模／數轉換(各種傳感器信號的采集與處理，如紅外、溫度、光敏、超聲波、方向等)、4.數／模轉換(對模擬量設備利用數字進行控制)、5.通信(串行通信接口SCI、串行外設接口SPI、集成電路互聯總線I2C、CAN、USB、嵌入式以太網、ZigBee技術等)、6.顯示(LED、LCD等)、7.控制(控制各種設備，包括PWM等控制技術)；8.數據處理(圖形、圖像、語音、視頻等的處理或識別)；
嵌入式技術就業
最后淺談一下大家最關心的就業問題。事實上，所有帶有數字接口的設備，大到飛機火箭，小到手機，電腦，甚至組成普通PC終端設備的鍵盤、鼠標、硬盤，目前市場上各種智能硬件產品等都使用嵌入式系統。嵌入式系統是將先進的計算機技術、半導體技術和電子技術和各個行業的具體應用相結合后的產物。
大方向上比如說：Linux應用，MCU,Linux驅動，FPGA,DSP，Android，嵌入式C/C++工程師等等。從行業來分比如說：藍牙協議棧開發，智能家居，路由器開發，無人機，新能源車，車聯網，機械臂，機器人等等
