嵌入式开发必备基础知识

#通信硬件知识分享#
1. 嵌入式系统的组成
嵌入式系统通常由以下几个部分组成:

硬件平台:包括微处理器(如ARM、MIPS、x86等)、传感器、执行器、输入输出设备(如LCD、按键、LED等)。
操作系统:嵌入式系统可以使用实时操作系统(RTOS)或裸机(bare-metal)开发。RTOS如FreeRTOS、uC/OS-II等,裸机编程通常指直接与硬件打交道,没有操作系统的介入。
软件:包括驱动程序、应用程序、系统软件等。驱动程序负责硬件与软件的通信,应用程序则实现系统功能。

2. 嵌入式开发工具链
嵌入式开发通常需要一系列的开发工具:

集成开发环境(IDE):常用的IDE有Keil、IAR Embedded Workbench、Eclipse等,它们提供了代码编辑、编译、调试等功能。
编译器:常见的嵌入式编译器有GCC、ARM Compiler等,能够将源代码编译成适合嵌入式平台的机器代码。
调试器:如JTAG调试器、ST-Link、OCD等,用于调试程序的执行,帮助开发者查看寄存器、内存等信息,实时诊断问题。
仿真器:帮助开发者在没有实际硬件的情况下测试代码。

3. 嵌入式编程语言
嵌入式开发中,最常用的编程语言是:

C语言:几乎所有嵌入式开发都使用C语言,因为它能够直接操作硬件,提供较高的执行效率,并且占用内存较少。嵌入式开发中,C语言常用于编写驱动、操作系统和应用层代码。
汇编语言:对于需要极高性能和硬件控制的任务,汇编语言有时用于优化代码,直接操作硬件寄存器。
C++:在一些复杂的嵌入式系统中,C++用于面向对象编程,尤其是在处理较为复杂的算法时。

4. 嵌入式开发中的实时性要求
实时性是嵌入式系统中至关重要的概念,特别是在处理信号采集、控制系统时。根据实时性要求,嵌入式系统可以分为:

硬实时系统:对时间要求非常严格,任务必须在规定的时间内完成,否则将导致系统失败。例如,航空航天、医疗设备等。
软实时系统:虽然有时间限制,但如果超时不会导致系统完全失败,系统仍然能正常工作。例如,视频播放、音频处理等。

5. 基本的嵌入式开发流程
嵌入式开发流程一般包括以下步骤:

需求分析:明确系统的功能需求、硬件需求、性能要求等。
硬件选择:选择适合的微控制器(MCU)或微处理器(MPU),并了解其硬件资源(如GPIO、UART、SPI、I2C等外设)。
软件设计:根据需求设计嵌入式软件架构,包括驱动、RTOS配置、应用层逻辑等。
编程与调试:在开发环境中编写代码,进行调试和测试,确保软件的正确性和性能。
测试与验证:在目标硬件上进行系统测试,验证软件和硬件的协同工作。

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#通信硬件知识分享# 嵌入式软件工程师则主要负责嵌入式设备上的软件开发工作,与传统软件工程师不同。传统的软件工程师通常开发PC或服务器上运行的应用程序,所依赖的操作系统大多是Windows、Linux等,而嵌入式软件工程师的工作环境则是诸如Wince、VxWorks、Linux等嵌入式操作系统。一、嵌入式软件工程师的工作通常包括:1. 应用程序开发:根据客户需求开发嵌入式设备上的应用程序,如智能家居设备、医疗仪器的用户界面等。2. 嵌入式开发工具的使用:使用专门的开发工具,如Wince下的EVC(Embedded Visual C++)或Linux下的QT等。3. 底层软件设计:尽管嵌入式软件工程师的主要工作在上层软件,但有时也需要参与到底层驱动的设计和调试中,确保上层应用与硬件的协调。二、嵌入式硬件工程师与嵌入式软件工程师的区别1. 工作性质的区别嵌入式硬件工程师主要负责设计和搭建硬件平台,为软件工程师提供开发环境。硬件工程师的工作更像建筑师,设计并构建产品的硬件基础;而嵌入式软件工程师则像室内设计师,为产品增添功能和美感。硬件工程师的工作重点在于确保电路的正常工作以及各种外设和芯片的兼容性,他们在设计时需要考虑以下几个关键问题:- 功耗:控制电路设计的功耗,特别是在便携式设备中,这一因素尤为重要。- 电磁干扰(EMI):确保电路不会干扰其他设备,也不容易受到外部干扰的影响。- 生产可行性:电路设计不仅要满足功能需求,还需考虑生产的便捷性和成本。- 可靠性:设计要能经受住长时间的使用和环境考验。 而软件工程师则专注于通过编写代码实现产品的功能,他们的主要职责包括应用程序开发、操作系统移植、以及优化软件性能等。2. 项目依赖的差异硬件的设计在整个项目中尤为关键。没有硬件,软件无法运行;但是在某些嵌入式系统中,硬件产品可以独立工作,比如简单的单片机应用无需操作系统支持。这种情况下,硬件工程师往往需要负责从硬件设计到功能实现的所有工作。而软件工程师在某些项目中可以缺席,特别是在没有复杂操作系统或用户交互界面的系统中。3. 就业形式的差异国内嵌入式软件工程师的就业市场较为广泛,培训资源也多,因此入门较为简单。硬件工程师由于门槛较高,需要深入的电路设计知识和实践经验,因此市场需求相对较少,但核心硬件开发人员的需求始终存在。一旦硬件产品定型,软件的升级和维护成本较低,因此在后期,企业会更依赖软件开发来提高产品的功能和竞争力,这也导致嵌入式软件工程师在企业中的需求量较大。我面试看的是大佬的面经,链接放下边了  c++/嵌入式面经专栏-牛客网 https://www.nowcoder.com/creation/manager/columnDetail/MJNwoM
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