嵌入式軟件工程師是做什么的?
時間：2024-05-15 來源：華清遠見
聊起這個話題自然和三個問題分不開，嵌入式是什么?軟件是什么?什么人可以稱為軟件開發工程師?
一、嵌入式是什么?
首先看一下嵌入式的基本概念：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。
從理論層面上可能不太明白到底啥是嵌入式，其實在現實生活中嵌入式設備隨處可見，家里常見的智能冰箱，空調，電飯煲，出行上公交車上的語音播報設備，高鐵過站的閘機，學校里食堂的刷卡機等等。在這兒就不一一列舉了，總而言之嵌入式設備在我們的生活中隨處可見。嵌入式所面向的行業也是多種多樣
當然看到這么多的嵌入式設備和嵌入式相關行業，在這其中還是存在很多的問題值得我們思考，只有嵌入式設備就足夠了嗎？嵌入式的公司只是把設備制造完成就行了嗎？當然不是，而嵌入式的設備在制造出來之后是如何按照使用者所想的開始工作的，這自然就得需要有嵌入式軟件的支持啦
二、軟件又是什么?
軟件是一系列按照特定順序組織的計算機數據和指令的集合，是計算機中的非有形部分。軟件一般被劃分為系統軟件、應用軟件和介于這兩者之間的中間件。軟件不只包括計算機上運行的所有程序，與程序相關的文檔、數據一般也認為是軟件的一部分，簡單地說，軟件就是程序加文檔的集合體。
軟件也是與我們的生活息息相關的，比如你現在正在觀看這篇博文的瀏覽工具就是一個應用類軟件，那么與嵌入式有關的軟件其實就是基于嵌入式系統設計，根據應用需求定向開發，面向產業、面向市場、面向特定的行業的專用軟件，不同的嵌入式軟件都有自己獨特的運用場景和實際價值，和普通的泛用性軟件還是存在一定的差異性
嵌入式軟件的特點：
1.功能獨特
2.運行穩定可靠
3.方便裁剪
4.程序執行效率高，代碼體量較小
嵌入式軟件的分類大體可以分為兩大類：
1.系統軟件
在系統軟件中，通常有負責對整體嵌入式設備進行管理、調度和資源分配的嵌入式操作系統，也會有對于嵌入式設備進行運行控制的嵌入式驅動。系統軟件的主要功能是為了給嵌入式應用提供更好的功能服務支持
2.應用軟件
在應用軟件中，通常是嵌入式的上層應用程序，例如家居設備的控制面板這類實現功能控制的軟件。應用軟件的主要功能是負責完成嵌入式設備和使用人員的交互工作，應用軟件定義了嵌入式設備的主要功能和使用方法
一個嵌入式軟件的開發流程：
1.軟件的功能需求分析
2.軟件的設計
3.軟件的編碼
4.軟件的測試
5.軟件的部署和維護
三、什么人可以稱為軟件開發工程師?
軟件開發，通俗的說就是寫程序，就是把一串一串的命令組合起來，讓它來替我們完成某種特定的任務。軟件開發工程師就是從事軟件開發相關工作的人員的統稱。再直白一點就是程序員，不知道在各位的眼中程序員是什么樣子的
其實真實的開發人員和常人無異，無非就是工作內容上的區別而已。
在整體的軟件開發流程中，軟件開發工程師最主要負責的階段是軟件的編碼階段，在這個階段中軟件開發工程師主要做的事情有哪些呢
1.軟件開發工程師編寫業務代碼實現相應的功能
2.軟件開發工程師編寫單元測試代碼確保自己代碼的正確性(是的,軟件開發工程師除了寫業務代碼,還要寫測試代碼,包括單元測試代碼和集成測試代碼)
在編碼這個階段內軟件開發工程師主要的輸出成果是
1.用戶使用手冊
2.可以正常工作的軟件
3.軟件系統測試文檔(System Test Document)
4.軟件詳細測試文檔(Detailed Test Document)
當然軟件開發工程師不僅僅只是參與軟件的編碼這個階段，其他階段中也存在軟件開發工程師的身影
在軟件設計階段參與總體軟件的設計架構環節，了解主體的開發內容
在軟件的測試階段配合測試工程師完成項目的主要測試任務，完成軟件的BUG修改，最終輸出一個具備完整功能穩定運行的軟件程序
在軟件的部署和維護階段中給客戶進行相應部署安裝維護和培訓以及后續產品的升級都是需要軟件開發工程師參與的。
四、成為嵌入式軟件開發工程師
回到最初的話題，嵌入式軟件開發工程師到底是干什么的，嵌入式軟件開發工程師的主要職責就是完成嵌入式軟件開發工作的工作人員，而想要成為一個嵌入式軟件開發工程師需要具備的能力有哪些呢
4.1.知識基礎
計算機科學基礎：掌握計算機組成原理、操作系統、數據結構、算法分析等基礎知識。
編程語言：精通至少一種編程語言（如C/C++）或者匯編，熟悉其語法、內存管理、異常處理等特性。了解其他常用編程語言如Python，Java等。
嵌入式系統原理：理解嵌入式系統的架構、工作模式、硬件接口（如GPIO、UART、I²C、SPI、ADC、DMA等）、實時操作系統（RTOS）的基本概念。
微處理器與微控制器：學習主流嵌入式平臺（如ARM Cortex系列、RISC-V、MIPS等）的架構、指令集、外設接口等知識。了解不同廠商的MCU（如STM32、ESP32等）及其特點。
電路與電子學基礎：了解基本的電路理論、模擬電子技術和數字邏輯，能夠閱讀和理解電路圖。
4.2.職業技能
編程能力：通過編寫大量的代碼實踐，提升編程技巧，包括代碼規范、調試技巧、版本控制（如Git）等。
嵌入式常見開發工具的使用：熟練使用編輯器（如VsCode）、編譯器（如GCC）、調試器（如GDB）等。
實時操作系統（RTOS）：掌握至少一種RTOS（如FreeRTOS）的使用，包括任務創建與調度、信號量、互斥鎖、消息隊列、定時器等。
驅動開發：學習編寫設備驅動程序，如GPIO控制、UART通信、IIC/SPI總線操作等。
硬件接口調試：掌握使用示波器、邏輯分析儀等工具進行硬件接口信號的觀測與分析。
五、嵌入式開發工程師的未來職業發展
嵌入式行業的前景繼續展現出積極的趨勢和廣闊的市場空間。以下是一些關鍵點，綜合反映了嵌入式技術在當前及未來一段時間內的發展前景：
5.1廣泛應用領域持續拓展：
汽車電子：隨著自動駕駛、車聯網（V2X）、電動汽車（EV）和智能網聯汽車的發展，嵌入式系統在汽車領域的應用日益深化，涵蓋動力總成控制、ADAS（高級駕駛輔助系統）、車載信息娛樂系統、遠程診斷和OTA更新等。
工業自動化與物聯網（IoT）：嵌入式技術是實現工業4.0、智能制造的核心支撐，應用于智能儀表、PLC、機器人控制、預測性維護、遠程監控和數據分析等環節，助力工廠自動化、智能化升級。
通信：5G網絡、邊緣計算、小型基站等新興通信技術的發展離不開嵌入式系統的支持，它們在移動通信設備、網絡設備、衛星通信終端等設備中扮演關鍵角色。
醫療健康：嵌入式技術在便攜式醫療設備、可穿戴健康監測、遠程醫療、精準醫療設備及醫療大數據處理等領域發揮著重要作用，提升醫療服務的效率和質量。
智能家居與家電：隨著智能家居市場的快速發展，嵌入式系統廣泛應用于各類智能家電、家庭安防、環境監測、能源管理等產品，實現家居生活的智能化、互聯化。
航空航天與國防：在導航、制導、通信、飛行控制等高精尖領域，嵌入式系統以其高可靠性、低功耗、小型化等特點滿足嚴苛環境下的性能要求。
消費電子：智能手機、平板電腦、智能電視、可穿戴設備等消費電子產品中，嵌入式系統作為核心組件，不斷推動產品功能創新和用戶體驗優化。
5.2技術融合與創新：
與AI的深度融合：嵌入式系統結合人工智能算法，如機器學習、深度學習等，使得嵌入式設備具備更強的感知、決策和執行能力，如智能攝像頭、語音助手、視覺導航機器人等。
云計算與邊緣計算協同：嵌入式設備作為物聯網的邊緣節點，通過集成邊緣計算能力，實現數據本地預處理、實時響應和部分決策，減輕云端壓力，提高整個系統效率和安全性。
網絡安全與隱私保護：隨著物聯網設備數量的增長，嵌入式系統面臨嚴峻的網絡安全挑戰。強化嵌入式設備的安全設計，包括加密通信、固件安全更新、硬件安全模塊等，成為行業發展的必然趨勢。
低功耗與節能技術：綠色能源、環保法規推動嵌入式系統向更低功耗、更高能效發展，尤其是在電池供電的移動設備和無線傳感器網絡中，節能技術尤為重要。
5.3市場需求增長：
全球數字化轉型加速：各行各業都在推進數字化、網絡化、智能化進程，對嵌入式系統的需求持續增長。
新興市場崛起：新興經濟體的工業化、城市化進程，以及對基礎設施、智能設備的投資，為嵌入式行業帶來大量商機。
政策支持與標準制定：各國政府對物聯網、智能制造、新能源汽車等戰略新興產業的政策扶持，以及相關國際標準的制定和完善，為嵌入式行業創造了有利的市場環境。
5.4人才需求與職業發展：
嵌入式工程師需求旺盛：由于行業應用廣泛且技術更新快速，具備嵌入式軟硬件開發、系統集成、項目管理等技能的工程師成為緊缺人才。
專業培訓與教育：隨著嵌入式技術的重要性日益凸顯，相關的教育培訓、認證體系也在不斷完善，為從業人員提供了豐富的學習和發展機會。
綜上所述，嵌入式行業的前景非常樂觀，其技術發展、市場需求、政策環境、人才儲備等多方面因素均呈現出積極態勢，預示著這一領域將在未來繼續保持強勁的增長勢頭，為經濟社會的數字化、智能化轉型提供強大驅動力。
