嵌入式系統的知識體系、學(xué)習誤區及學(xué)習建議

1 嵌入式系統的知識體系
嵌入式系統的應用范圍可以粗略分為兩大類(lèi)：電子系統的智能化(工業(yè)控制、現代農業(yè)、家用電器、汽車(chē)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(wǎng)絡(luò )、計算機外圍設備等)。從這些應用可以看出，要完成一個(gè)以MCU為核心的嵌入式系統應用產(chǎn)品設計，需要硬件、軟件及行業(yè)領(lǐng)域相關(guān)知識。硬件主要有MCU的硬件最小系統、輸入／輸出外圍電路、人機接口設計。軟件設計有固化軟件的設計，也可能含PC機軟件的設計。行業(yè)知識需要通過(guò)協(xié)作、交流與總結獲得。
概括地說(shuō)，學(xué)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(shí)踐訓練：
①硬件最小系統(電源、晶振、復位、寫(xiě)入調試接口)；
②通用I／O(開(kāi)關(guān)量輸入／輸出，涉及各種二值量檢測與控制)；
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(jìn)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(lián)總線(xiàn)I2C、CAN、USB、嵌入式以太網(wǎng)、ZigBee技術(shù)等)；
⑥顯示(LED、LCD等)；
⑦控制(控制各種設備，包括PWM等控制技術(shù))；
⑧數據處理(圖形、圖像、語(yǔ)音、視頻等的處理或識別)；
⑨各種具體應用。
萬(wàn)變不離其宗，任何應用都可以歸入這幾類(lèi)。而應用中的硬件設計、軟件設計、測試等都必須遵循嵌入式軟件工程的方法、原理與基本原則。所以，嵌入式軟件工程也是嵌入式系統知識體系的有機組成部分，只不過(guò)它融于具體項目的開(kāi)發(fā)過(guò)程之中。
以上實(shí)踐訓練涉及硬件基礎、軟件基礎及相關(guān)領(lǐng)域知識。計算機語(yǔ)言、操作系統、開(kāi)發(fā)環(huán)境等均是達到這些目的的工具。有些初學(xué)者，容易把工具的使用與所要達到的真正目的相混淆。例如，有的學(xué)習者學(xué)了很長(cháng)時(shí)間的嵌入式操作系統移植，而不進(jìn)行實(shí)際嵌入式系統產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)，到最后也做不好一個(gè)嵌入式系統小產(chǎn)品，偏離了學(xué)習目標，甚至放棄嵌入式系統領(lǐng)域。這就是進(jìn)入了嵌入式系統學(xué)習誤區，下面對此作一些分析。

2 嵌入式系統的學(xué)習誤區
關(guān)于嵌入式系統的學(xué)習方法，因學(xué)習經(jīng)歷、學(xué)習環(huán)境、學(xué)習目的、已有的知識基礎等不同，可能在學(xué)習順序、內容選擇、實(shí)踐方式等方面有所不同。但是，應該明確哪些是必備的基礎知識，哪些應該先學(xué)，哪些應該后學(xué)；哪些必須通過(guò)實(shí)踐才能獲得；哪些是與具體芯片無(wú)關(guān)的通用知識，哪些是與具體芯片或開(kāi)發(fā)環(huán)境相關(guān)的知識。
由于微處理器與微控制器種類(lèi)繁多，也可能由于不同公司、機構出于自身的利益，給出一些誤導性宣傳，特別是我國嵌入式微控制器制造技術(shù)落后，使得人們對微控制器的發(fā)展，在認識與理解上存在差異，導致一些初學(xué)者進(jìn)入嵌入式系統的學(xué)習誤區，浪費了寶貴的學(xué)習時(shí)間。下面分析可能存在的幾個(gè)誤區。
2．1 操作系統的困惑
如果說(shuō)，學(xué)習嵌入式系統不是為了開(kāi)發(fā)其應用產(chǎn)品，那就沒(méi)有具體目標，諸如學(xué)習方法這樣的問(wèn)題也就不必談了。實(shí)際上，這正是許多人想學(xué)，又不知從何開(kāi)始學(xué)習的關(guān)鍵問(wèn)題所在，不知道自己學(xué)習的具體目標。于是，看了一些培訓廣告，看了書(shū)店中種類(lèi)繁多的嵌入式系統書(shū)籍，或上網(wǎng)以“嵌入式系統”為關(guān)鍵詞進(jìn)行查詢(xún)，就參加培訓或看書(shū)，開(kāi)始“學(xué)習起來(lái)”。對于有計算機閱歷的人，往往選擇一個(gè)嵌入式操作系統就開(kāi)始學(xué)習了。這有點(diǎn)像“瞎子摸大象”，只了解其一個(gè)側面。這樣如何能對嵌入式產(chǎn)品的開(kāi)發(fā)過(guò)程有全面了解呢?針對許多初學(xué)者選擇“XXX嵌入式操作系統+XXX處理器”的嵌入式系統入門(mén)學(xué)習模式，筆者認為是不合適的。筆者的建議是：首先把嵌入式系統軟件與硬件基礎打好了，再根據實(shí)際需要，選擇一種實(shí)時(shí)操作系統(RTOS)進(jìn)行學(xué)習實(shí)踐。要記?。篟TOS是開(kāi)發(fā)某些類(lèi)嵌入式產(chǎn)品的輔助工具，是手段，不是目的；許多類(lèi)嵌入式產(chǎn)品，并不需要RTOS。所以，一開(kāi)始就學(xué)習RTOS，并不符合“由淺入深、循序漸進(jìn)”的學(xué)習規律。