【Linux基礎(chǔ)知識(shí)】如何成為一名優(yōu)秀的嵌入式工程師

一、嵌入式工程師必備技能總覽

在介紹學(xué)習(xí)路徑之前，我們先來(lái)了解一下要成為一個(gè)優(yōu)秀的嵌入式開(kāi)發(fā)工程師，需要具備哪些技能。我們從硬件和軟件兩部分來(lái)介紹。

v 硬件部分：

1. 了解主要器件(電阻、電容、電感、各類二極管、三極管、場(chǎng)效應(yīng)管、邏輯門電路等)。

2. 熟悉萬(wàn)用表的用法，熟悉以上器件的測(cè)試方法和測(cè)試原理。

3. 了解器件封裝的常見(jiàn)類型和特點(diǎn)(直插、表貼、QFNP、BGA、SOT等)。

4. 掌握使用示波器、邏輯分析儀進(jìn)行測(cè)量的方法。

5. 熟知常見(jiàn)器件間通信方式和總線。

6. 能熟練閱讀器件手冊(cè)(datasheet)并根據(jù)項(xiàng)目需求對(duì)器件進(jìn)行選型、電路原理圖繪制、電路板布局布線，配合結(jié)構(gòu)工藝完成電路板設(shè)計(jì)。

7. 能根據(jù)故障現(xiàn)象對(duì)電路板進(jìn)行測(cè)量排查，找出錯(cuò)誤并修正。

8. 掌握基本的手焊、拆焊、飛線技能。

v 軟件部分：

1. 熟練掌握C語(yǔ)言，熟悉位操作，位段和對(duì)齊方式等概念。

2. 掌握基本的匯編語(yǔ)言。

3. 熟悉編譯連接的過(guò)程和編譯指令。

4. 理解程序運(yùn)行中堆與棧的分配和使用。

5. 熟悉linux系統(tǒng)操作和gcc編譯工具、Makefile編寫(xiě)。

6. 熟悉主流嵌入式CPU的架構(gòu)(如ARM)

7. 熟悉內(nèi)核態(tài)和用戶態(tài)，了解不同程序運(yùn)行的狀態(tài)和編程注意事項(xiàng)。

8. 熟悉系統(tǒng)引導(dǎo)流程，能移植uboot和操作系統(tǒng)，構(gòu)建根文件系統(tǒng)和設(shè)備樹(shù)。

9. 掌握各類驅(qū)動(dòng)程序模塊的編寫(xiě)方法和編譯方法。

10. 熟悉網(wǎng)絡(luò)編程原理和數(shù)據(jù)庫(kù)編程。

11. 了解UART,IIS,IIC,CAN,SPI等接口協(xié)議并能調(diào)試相關(guān)設(shè)備。

12. 了解至少一種物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用層協(xié)議如MQTT等。

13. 了解常見(jiàn)的低功耗無(wú)線通信模塊的使用如wifi，藍(lán)牙，ZigBee。

二、學(xué)習(xí)路徑和重點(diǎn)

確實(shí)，我們嵌入式工程師需要掌握的知識(shí)很多，上述的每個(gè)知識(shí)點(diǎn)都可以展開(kāi)作為一個(gè)單獨(dú)學(xué)科或者專題進(jìn)行討論。上面繁多的技能要求可能讓很多同學(xué)望而生畏，不過(guò)我們嵌入式工程師的任務(wù)主要是工程實(shí)現(xiàn)，而不是理論研究，因此對(duì)于上面的知識(shí)點(diǎn)，我們不需要特別深入的了解，只需要在概念、原理和實(shí)踐方向進(jìn)行理解和轉(zhuǎn)化，讓我們?cè)诠こ虒?shí)踐中能受這些理論的指導(dǎo)，利用這些理論完成設(shè)計(jì)和調(diào)試即可。

有一些同學(xué)有這樣的疑問(wèn)：我以后的工作目標(biāo)是嵌入式軟件工程師，那我還需要硬件部分的知識(shí)嗎?這個(gè)問(wèn)題的答案是肯定的，主要有以下2個(gè)原因：

1. 嵌入式工程師沒(méi)有嚴(yán)格的軟硬件區(qū)分。

嵌入式工程師在實(shí)際工作中要不斷和硬件打交道，硬件工程師提供了原理圖和PCB布局布線圖，我們嵌入式工程師要根據(jù)數(shù)據(jù)手冊(cè)，器件編程指南以及硬件工程師提供的原理圖進(jìn)行軟件設(shè)計(jì)，需要對(duì)設(shè)計(jì)進(jìn)行上板驗(yàn)證，需要調(diào)試除錯(cuò)，這都需要我們有扎實(shí)的硬件設(shè)計(jì)功底，否則就需要不斷的去找硬件工程師來(lái)咨詢，必然會(huì)拖慢整個(gè)項(xiàng)目的進(jìn)度。

2. 要想成為優(yōu)秀的嵌入式軟件工程師，一定要熟知硬件知識(shí)。

優(yōu)秀的嵌入式工程師會(huì)參與項(xiàng)目的需求分析，器件選型等硬件設(shè)計(jì)工作，這不僅需要我們有豐富的行業(yè)經(jīng)驗(yàn)，更需要我們有扎實(shí)的硬件基礎(chǔ)。

另外，驅(qū)動(dòng)編寫(xiě)等工作要求我們必須清晰的了解硬件的特性，如總線速度、時(shí)延、單雙工模式、是否有緩沖、是否支持DMA等等，了解硬件的特性才能充分挖掘硬件潛力，提升速度和穩(wěn)定性。

又如，在和硬件工程師一起調(diào)試設(shè)備問(wèn)題時(shí)，嵌入式軟件工程師需要根據(jù)硬件特點(diǎn)編寫(xiě)對(duì)應(yīng)的測(cè)試程序，如并行總線的數(shù)據(jù)相位測(cè)試、串行差分信號(hào)的眼圖測(cè)試，都需要嵌入式軟件工程師編寫(xiě)對(duì)應(yīng)的測(cè)試程序。如果嵌入式軟件工程師沒(méi)有相應(yīng)的硬件知識(shí)，溝通成本會(huì)陡然增加，項(xiàng)目延期風(fēng)險(xiǎn)也就大大增加了。

綜上，要做優(yōu)秀的嵌入式工程師，而不是渾渾噩噩混日子的小工，就要嚴(yán)格要求自己，把硬件知識(shí)也補(bǔ)上來(lái)。