嵌入式的學(xué)習和職業(yè)發(fā)展淺談

最近我的工作太忙了。身邊朋友問(wèn)我如何學(xué)習嵌入式，在這個(gè)行業(yè)健康的發(fā)展。我一直未能做一個(gè)系統的回答。這里我想寫(xiě)篇文章，徹底的回答這個(gè)問(wèn)題。

嵌入式，這是個(gè)術(shù)語(yǔ)。在我看來(lái)，嵌入式系統是：為了應用高度定制軟件和硬件的計算機系統，滿(mǎn)足一系列的特定應用需求。國內普遍認同的嵌入式系統定義為：以應用為中心，以計算機技術(shù)為基礎，軟硬件可裁剪，適應應用系統對功能、可靠性、成本、體積、功耗等嚴格要求的專(zhuān)用計算機系統。

IEEE(國際電氣和電子工程師協(xié)會(huì ))對嵌入式系統的定義：“用于控制、監視或者輔助操作機器和設備的裝置”。原文為：Devices Used to Control，Monitor or Assist the Operation of Equipment，Machinery or Plants。(此段來(lái)自百度)

從我個(gè)人的理解，到普遍的定義，再到IEEE的權威?？梢钥吹?，嵌入式系統首先是計算機系統。我們不能忽略這個(gè)問(wèn)題。既然是計算機系統，那么學(xué)習嵌入式，計算機的基本理論知識我們要不要學(xué)習呢?比如說(shuō)，編譯原理、數據結構、操作系統、離散數學(xué)、計算機系統體系結構。個(gè)人認為，沒(méi)學(xué)走，就學(xué)跑是非常要不得的。很多人意識不到這點(diǎn)。

加之國內很多學(xué)校沒(méi)有培養嵌入式的專(zhuān)業(yè)，沒(méi)有相應的人才輸出。很多學(xué)習嵌入式的人都是從電子類(lèi)的專(zhuān)業(yè)，自動(dòng)控制類(lèi)的專(zhuān)業(yè)等等轉過(guò)來(lái)的。這個(gè)轉型也意味著(zhù)理論上的巨大缺憾。如果要問(wèn)，排序算法有幾種，恐怕只知道冒泡和希爾，不知道堆排序，快速排序，基數鏈式排序這些算法，更不知道還有內部排序和外部排序之分。查找算法只知道個(gè)基本的2分查找。對于樹(shù)的查找算法一無(wú)所知。怎么說(shuō)呢?也許很多從業(yè)的程序員，不乏專(zhuān)業(yè)水平相當優(yōu)秀的，認為這些并不重要。我只能說(shuō)，你命好，做這種具體的工程大于理論的東西。實(shí)際上，如果從一個(gè)嵌入式的程序員成長(cháng)為系統設計者，或者更高的技術(shù)職位，要從更深的層次看問(wèn)題。理論起到了非常大的支撐作用。

比如說(shuō)，設計一個(gè)普通的微波爐控制系統。說(shuō)實(shí)話(huà)，這個(gè)代碼應該是非常簡(jiǎn)單的。但是，作為精細的設計者，不僅僅要考慮需求是否完成。還用從整個(gè)程序的空間雜度、時(shí)間雜度上去分析，并降低整個(gè)代碼的復雜度。從而進(jìn)一步降低軟件結構、算法實(shí)現對處理器的要求，達到對成本的節約。

一般來(lái)說(shuō)，成本不光光是BOM成本，還包括人力成本，運營(yíng)成本，開(kāi)發(fā)成本，維護成本等等。任何軟件系統都要測試，然而一份代碼要怎么才能比較好測試呢?這個(gè)問(wèn)題并不好回答。

我這里先賣(mài)個(gè)關(guān)子，回頭我在另外一篇文章里詳述。尤其是嵌入式代碼，測試方法雖然沿用了PC機的一些做法，但是仍然有許多工程限制。做起來(lái)難度頗高。

馬克思說(shuō)過(guò)，一切的節約可歸結為時(shí)間的節約。代碼結構簡(jiǎn)單，空間雜度小。那么也意味著(zhù)更小的工程量，更短的測試時(shí)間，更穩定的產(chǎn)品質(zhì)量。如果是個(gè)理論性稍微強點(diǎn)的產(chǎn)品，汽車(chē)導航系統。地圖的路徑搜索算法。定位位置的搜索，以及地圖的分類(lèi)加載優(yōu)化等等，都不是太容易就能做好的。更需要堅實(shí)的理論基礎。

許多剛出學(xué)校的大學(xué)生朋友們，沒(méi)出校門(mén)就把相關(guān)的知識還給老師了。其實(shí)，我經(jīng)常問(wèn)公司新來(lái)的同事，設計算法的思路是什么?這個(gè)是從計算機的角度去考慮一個(gè)問(wèn)題的解決辦法。很多新人是計算機畢業(yè)的都無(wú)法完整的回答我的問(wèn)題，失望之余，更想說(shuō)的是：經(jīng)驗很重要!但是比經(jīng)驗更重要的是知識，比知識更重要的是方法。在理論的指導下去積累經(jīng)驗。減少從經(jīng)驗下獲取知識，減少體驗式學(xué)習這種狀態(tài)，養成系統的認識分析問(wèn)題的方法，理論聯(lián)系實(shí)踐的方法，實(shí)踐檢驗真理的方法，經(jīng)驗必須能被理論解釋的方法。

所以，這第一點(diǎn)建議，就是希望從事嵌入式的朋友能把計算機基礎課程全部系統的學(xué)習一遍。

我們還是來(lái)看嵌入式的定義，這個(gè)定義是相對的概念。什么計算機系統不是“高度定制的軟硬件計算機系統”呢?PC機。不嚴謹的說(shuō)是這樣。

嵌入式在工程上有非常多的特點(diǎn)，相對于PC系統說(shuō)，如果把PC系統看成一個(gè)完全的標準的“大嵌入式系統”，我們用大鵬鳥(niǎo)來(lái)形容它。那么，像“蜂鳥(niǎo)”這樣的最小的小鳥(niǎo)，像“麻雀”這樣的常見(jiàn)系統。也就不難理解了。

從技術(shù)上講，PC系統的知識量，難度都要比一般的嵌入式高出N個(gè)數量級。但由于PC系統在計算機歷史上發(fā)展得比較早。因而，其智力投入、完善性、應用的廣泛性重要性是別的系統平臺無(wú)法比擬的。然而，正因為發(fā)展了這么久，其平臺的封裝性穩定性是非常高的。操作系統級，支撐軟件級，應用軟件級。特別是應用軟件級，一些與平臺無(wú)關(guān)的軟件，基本上很少涉及操作系統的知識，以及一些內部的原理。如瀏覽器里的Java開(kāi)發(fā)，基本上不涉及操作系統的知識，只是受不同的瀏覽器的影響;又如Java，只涉及較少的系統平臺的知識;就算是C/C++語(yǔ)言，開(kāi)發(fā)應用程序，也就是一套API的應用。涉及的操作系統的東西也只是冰山一角。

由此可見(jiàn)，PC平臺的優(yōu)良封裝，極大的簡(jiǎn)化了問(wèn)題的復雜度，使開(kāi)發(fā)者和應用者能把主要精力放在自己的業(yè)務(wù)上，提高開(kāi)發(fā)效率。嵌入式領(lǐng)域就沒(méi)有這么幸運了。其為應用的高度定制，造成了以效率，應用為優(yōu)先的特點(diǎn)。封裝層次太多必然對效率有所傷害。同時(shí)規模變大，測試變得復雜。開(kāi)發(fā)周期變長(cháng)。

所以嵌入式的層次結構相對于PC系統，邊界沒(méi)那么清晰，封裝考慮的問(wèn)題沒(méi)有那么全面。完成同樣的一個(gè)工作，需要了解的內容更多，才能做得更好。如果一定要拿嵌入式和PC系統比，個(gè)人覺(jué)得，PC系統的開(kāi)發(fā)有時(shí)候比嵌入式系統還要難。由于封裝的比較完善，PC開(kāi)發(fā)的門(mén)檻比較低，但是做好，做精通，做全面，比嵌入式難多了。嵌入式因為一開(kāi)始就要了解相當規模的東西，所以入門(mén)的門(mén)檻變得比較高?？v觀(guān)這些東西，其實(shí)PC系統和嵌入式系統很大一部分都是重疊的。

所以，第二點(diǎn)，我推薦大家讀(俞甲子 / 石凡 / 潘愛(ài)民)寫(xiě)得《程序員的自我修養》。這里多說(shuō)兩句，首先，嵌入式只是比PC開(kāi)發(fā)要多了解些東西，本質(zhì)上來(lái)講并無(wú)區別，這些知識當中有一半是與具體工程相關(guān)的東西。也就是說(shuō)，照著(zhù)流程做，并無(wú)太多的為什么，如果硬要問(wèn)為什么，其實(shí)也就是一些工程上的需求。一些嵌入式應用之間可能略有一些區別，可能有些區別還很大，但大致的流程還是相似的。有個(gè)比較好的PC開(kāi)發(fā)功底，了解了這些流程，開(kāi)發(fā)嵌入式應該是沒(méi)什么特別的障礙的。

其次，《程序員的自我修養》這本書(shū)是針對PC平臺的，書(shū)中的許多東西是PC平臺特有的，比如說(shuō)動(dòng)態(tài)加載等。但理解動(dòng)態(tài)加載也會(huì )對Bootloader加載應用程序和操作系統有一個(gè)直觀(guān)的比較。由于并不是針對嵌入式平臺的(我沒(méi)發(fā)現有專(zhuān)門(mén)講嵌入式的書(shū))，所以，很多東西需要自己在嵌入式中去體會(huì )。另外書(shū)中對一些嵌入式中比較在意的問(wèn)題描述的并不夠詳細，比如說(shuō)鏈接腳本還有ABI。PC平臺這些問(wèn)題被很好的封裝起來(lái)了。所以，有些問(wèn)題在嵌入式領(lǐng)域，還需要進(jìn)一步深挖。這本書(shū)作為嵌入式入門(mén)的理解是非常合適的。

嵌入式在工程領(lǐng)域最大的問(wèn)題是軟硬件同時(shí)成熟，出了問(wèn)題容易踢皮球。這里就很容想到調試。嵌入式的問(wèn)題定位較為復雜，尤其是牽涉到軟硬件的復雜問(wèn)題。首先嵌入式的調試手段較為單一。相對于PC平臺，穩定性和可靠性都要打折扣。這里不僅包括調試平臺的問(wèn)題，也包括一些調試手段對代碼的影響，諸如改變代碼的運行時(shí)間，改變了代碼的動(dòng)態(tài)行為(頻度，觸發(fā)時(shí)差等)。做嵌入式對系統更加要有個(gè)全面的認識。這里包括從設計方法思路，設計目標要求，硬件的詳細設計和軟件的詳細設計。了解的越深刻對問(wèn)題的定位越有幫助。這里就涉及到一個(gè)最大的問(wèn)題，也就是剛出校門(mén)很多學(xué)生對自己的憧憬：要軟件硬件都通。 這個(gè)目標向大家坦白，我也憧憬過(guò)。當我現在招聘學(xué)生的時(shí)候，甚至有些工作經(jīng)驗的人都說(shuō)出這個(gè)目標。這個(gè)目標不是錯，只是計算機軟件和硬件這兩大塊都是非常廣袤的領(lǐng)域，說(shuō)通，目標的確有點(diǎn)點(diǎn)高了。

所以在這里，我常常給同事的建議是：如果你的專(zhuān)業(yè)是電子類(lèi)的，可以把精力主要的放在硬件上，軟件只作為兼顧，學(xué)習一些C語(yǔ)言的基本知識，寫(xiě)一些小型代碼，不宜把目標放在全職編程上。如果是計算機專(zhuān)業(yè)的，我建議把主要精力放在軟件上，學(xué)會(huì )看懂原理圖，了解一些電路的大致功能就可以了。兩方面往深里面去都是無(wú)底洞。全通的話(huà)，的確要些大本事的。這里只是我的建議。理由也很簡(jiǎn)單，人都是經(jīng)營(yíng)自己的長(cháng)處，規避自己的短處。曾經(jīng)有一個(gè)朋友問(wèn)我嵌入式問(wèn)題，想成為軟硬都通的人。想給自己的職業(yè)規劃一下，我大致的問(wèn)他幾個(gè)軟件問(wèn)題，比如說(shuō)，算法的設計思路，排序算法的種類(lèi)，搜索算法的種類(lèi)，操作系統的本質(zhì)，互斥多線(xiàn)程等等基本問(wèn)題，回答毫無(wú)頭緒。然而問(wèn)起電路的知識，KCL，KVL，競爭冒險，運放的分析方法，信號與系統的基本知識，對答如流。這種人去主攻軟件，是資源的極大的浪費。等你軟件入門(mén)了，硬件方面的設計知識也忘得差不多了。然后面臨事業(yè)更上一層樓的壓力，軟件需要學(xué)習的東西比較多，基礎理論差，學(xué)什么都吃力。硬件方面缺乏調試和經(jīng)驗/的積累，也很難有所作為。若干年后只能做配角，精力的下降，事業(yè)上的失意，只能讓自己淪為潘俊

這里又提到項目經(jīng)理，技術(shù)總監這樣的技術(shù)管理職位，不是說(shuō)你技術(shù)好就可以做這個(gè)職位了。首先各個(gè)公司這兩種職位都是有所區別的，但一般來(lái)講都是偏向管理的。既然是管理，不能用別人管你的時(shí)候，你得到的體驗再去管別人，要學(xué)習管理理論。諸如PMBOK，CMMI，好好看看行業(yè)內優(yōu)秀的工程實(shí)踐，好好看看項目目標如何對齊。這些理論知識都是指導我們實(shí)踐的最有效的手段。不要寄希望自己是牛人中的牛人，可以發(fā)明新的理論。請大家看看歷史，每個(gè)行業(yè)都有個(gè)開(kāi)山鼻祖，那時(shí)候水平還比較低，然后發(fā)展一段時(shí)間后有一個(gè)將這個(gè)行業(yè)壯大的牛人。這個(gè)并不僅僅是因為那個(gè)牛人牛，也有因為這個(gè)行業(yè)積累到一定的時(shí)間，可以出這樣的一個(gè)牛人將這個(gè)行業(yè)進(jìn)一步壯大。這是事物發(fā)展的客觀(guān)規律，我們必須要尊重。但在中國，技術(shù)人是一類(lèi)特殊的人群，他們因為技術(shù)而傲，對于不懂技術(shù)的領(lǐng)導，私下缺乏應有的尊重和誠服。容易造成政令不通。項目經(jīng)理，總監更應有好的技術(shù)，以便得到下屬最大的認同。

所以這第三點(diǎn)，要綜合自己的專(zhuān)業(yè)情況，知識背景，合理的選擇自己的職業(yè)目標。在嵌入式領(lǐng)域找到自己的發(fā)展空間。

最后是一些雜項，我也不分類(lèi)了。學(xué)習嵌入式的方法多種多樣。但最好的辦法，還是求助于計算機，計算機是自己的第一老師，人都是第二位的。不要指望通過(guò)牛人，你就可以變成牛人。學(xué)習知識，實(shí)際上是自己對知識建立理解的過(guò)程，不要第一時(shí)間去聽(tīng)大牛的講解。首先要有自己的理解，即使是錯的，我認錯。再通過(guò)大牛的講解進(jìn)一步的學(xué)習，糾正調整自己，可以事半功倍。如果沒(méi)有自己的思考，自己也只是個(gè)鸚鵡學(xué)舌的人，缺乏創(chuàng )造力和獨立面對問(wèn)題的能力。久而久之是非?？膳碌?。

不要想通過(guò)幾個(gè)月培訓機構的學(xué)習，就能像潘砍粵巳能丸，拿到高薪。如果真是這樣，這世界里有時(shí)間有錢(qián)的人多了，他們?yōu)槭裁床荒芡ㄟ^(guò)這種辦法變得更有能力，拿到更高的收入?高薪背后意味著(zhù)很多內涵和外延，這些內涵和外延不僅僅包括點(diǎn)點(diǎn)知識和技術(shù)，還有做事的態(tài)度方法，面對問(wèn)題的堅韌……太多了。一句話(huà)，在自己想把自己變得更強，首先尋求的是能力的全方面的提升，不光光是點(diǎn)點(diǎn)技術(shù)。所以，面對這種問(wèn)題一定要踏實(shí)。你要求的薪水高，公司對你的期望也高;每個(gè)公司都有特殊的東西，那不是一兩天就能學(xué)會(huì )的，也不是技術(shù)能替代的。自己把調子提得那么高，要么慘淡收場(chǎng)，要么勉強完成任務(wù);要么驚艷四座。自己看著(zhù)辦。想反，薪水提得不高不低，給自己一點(diǎn)點(diǎn)時(shí)間，企業(yè)對你的期望低，能做出點(diǎn)成績(jì)，反倒容易讓別人刮目相看，利于自己的長(cháng)期發(fā)展。這里還是有許多學(xué)問(wèn)的。自己的人生，一定要謹慎經(jīng)營(yíng)。

學(xué)習嵌入式一定要勤奮，編程是一種體力+腦力的活。熟能生巧，這是常識。十萬(wàn)行的編程量是基礎。寫(xiě)一些復雜的算法，如A*，樹(shù)等等算法;再寫(xiě)一些計算機圖形學(xué)方面的算法，以應用軟件為目標，把自己的編程量撐到十萬(wàn)行。這樣的強度能保證自己對所用的語(yǔ)言有一個(gè)非常的熟練程度，也能對計算機的算法設計和數據結構有個(gè)深刻的認識，同時(shí)對操作系統的API也能略微熟悉。若能堅持這種訓練到達三十萬(wàn)行。那么就會(huì )更加的優(yōu)秀?？蔀檫M(jìn)一步的行業(yè)發(fā)展，打下堅實(shí)的基礎。