成都嵌入式培训:嵌入式基础阶段怎么学?

时间:2017-09-06 09:35来源:成都达内培训 作者:成都达内培训 点击:

  成都嵌入式培训:嵌入式基础阶段怎么学?

  关于嵌入式系统的学习方法,因学习经历、学习环境、学习目的、已有的知识基础等不同,可能在学习顺序、内容选择、实践方式等方面有所不同。但是,应该明确哪些是必备的基础知识,哪些应该先学,哪些应该后学?哪些必须通过实践才能获得?哪些是与具体芯片无关的通用知识?哪些是与具体芯片或开发环境相关的知识?

  嵌入式系统的知识体系

  嵌入式系统的应用范围可以粗略分为两大类:电子系统的智能化(工业 控制、现代农业、家用电器、汽车电子、测控系统、数据采集等),计算机应用的延伸(MP3、手机、通信、网络、计算机外围设备等)。从这些应用可以看出, 要完成一个以MCU为核心的嵌入式系统应用产品设计,需要硬件、软件及行业领域相关知识。硬件主要有MCU的硬件最小系统、输入/输出外围电路、人机接口设计。软件设计有固化软件的设计,也可能含PC机软件的设计。行业知识需要通过协作、交流与总结获得。

  概括地说,学习以MCU为核心的嵌入式系统,需要以下软硬件基础知识与实践训练:

  ①硬件最小系统(电源、晶振、复位、写入调试接口);

  ②通用I/O(开关量输入/输出,涉及各种二值量检测与控制);

  ③模/数转换(各种传感器信号的采集与处理,如红外、温度、光敏、超声波、方向等);

  ④数/模转换(对模拟量设备利用数字进行控制);

  ⑤通信(串行通信接口SCI、串行外设接口SPI、集成电路互联总线I2C、CAN、USB、嵌入式以太网、ZigBee技术等);

  ⑥显示(LED、LCD等);

  ⑦控制(控制各种设备,包括PWM等控制技术);

  ⑧数据处理(图形、图像、语音、视频等的处理或识别);

  ⑨各种具体应用。

  万变不离其宗,任何应用都可以归入这几类。而应用中的硬件设计、软件设计、测试等都必须遵循嵌入式软件工程的方法、原理与基本原则。所以,嵌入式软件工程也是嵌入式系统知识体系的有机组成部分,只不过它融于具体项目的开发过程之中。

  有些初学者,容易把工具的使用与所要达到的真正目的相混淆。例如,有的学习者学了很长时间的嵌入式操作系统移植,而不进行实际嵌入式系统产品的开发,到最后也做不好一个嵌入式系统小产品,偏离了学习目标,甚至放弃嵌入式系统领域。这就是进入了嵌入式系统学习误区,下面对此作一些分析。

  基础阶段的学习建议

  基于以上讨论,下面对广大渴望学习嵌入式系统的学子提出几点基础阶段的学习建议:

  ①嵌入式系统软件硬件密切相关,一定要打好软硬件基础。其实,只要找到正确的方法,加上努力,任何理工科学生,甚至非理工科学生,都能学好嵌入式系统。

  ②选择一个芯片及硬件评估板(入门芯片最好简单一点,例如8位MCU)、选择一本好书(最好有规范的例子)、找一位好老师(最好是有经验且热心的)。硬 件评估板的价格一定要在1000元以下,不要太贵,最好能有自己动手的空间。不花一分硬件钱想要学好嵌入式系统不实际,因为这是实践性很强的学科。好书,可以让人少走弯路,不被误导。好老师也可以是做过一些实际项目的学长(一定要找做过几个成功项目的学长或老师做指导,否则经验不足也可能误导),有教师指导,学习进程会加快(人工智能学科里有个术语叫无教师指导学习模式与有教师指导学习模式,无教师指导学习模式比有教师指导学习模式复杂许多)。

  ③许多人怕硬件,其实嵌入式系统硬件比电子线路好学多了。只要深入理解:MCU的硬件最小系统,对I/O口、串行通信、键盘、LED、LCD、 SPI、 I2C、PWM、A/D(包括一些传感器)、D/A等逐个实验理解,逐步实践,再通过动手做一个实际的小系统,底层硬件基础就有了。各个硬件模块驱动程序的编写是嵌入式系统的必备基础。学习嵌入式系统的初期,这个过程是必须的。

  ④至于嵌入式实时操作系统RTOS,一定不要一开始就学,这样会走很多弯路,也会使你对嵌入式系统感到畏惧。等你软件硬件基础打好了,再学习就感到容易理解。实际上,许多嵌入式应用并不需要操作系统。也可以根据实际项目需要,再学习特定的RTOS。不要被一些嵌入式实时操作系统培训班的宣传所误导,而忽视实际嵌入式系统软硬件基础知识的学习。

  ⑤要避免片面地单纯从“电子”或“计算机软件”角度认识嵌入式系统。前面说过,嵌入式系统是软件与硬件的综合体。因此,要逐步从MCU的最小系统开始, 一点一点理解硬件原理及底层硬件驱动编程方法。要通过规范的例子,理解软件工程封装、可复用等思想。通过规范编程,积累底层构件(component),也就是一个一个模块;但是要封装得比较好,可复用。

  ⑥注重实验与实践。这里说的实验主要指通过重复来验证他人的工作,目的是学习基础知识,这个过程一定要经历。实践是自己设计,有具体的“产品”目标。如果花500元左右,自己做一个具有一定功能的小产品,且能稳定运行1年以上,就可以说接近入门了。

  ⑦关于入门芯片的选择。不要选太复杂的微控制器作为入门芯片,不能超越学习过程。不要一下子学习几种芯片。可以通过一个芯片入门,并具有一个实践经验后,根据实际需要选择芯片开发实际产品。注意,不要把微处理器(MPU与微控制器(MCU)概念相混淆,微处理器只是微控制器的内核。

  ⑧关于嵌入式操作系统的选择。可以等到具有一定实践基础后,选择一个简单、容易理解原理的嵌入式操作系统进行学习。不要一开始就学习几种操作系统,理解了基本原理,实践中确有实际需要再学习也不迟。人总是要不断学习的。

  ⑨关于汇编语言与C语言的取舍。随着:MCU对C编译的优化支持,对于汇编语言可以只了解几个必要的语句,而直接使用C语言编程。但必须通过第一个程序理解芯片初始化过程、中断机制、程序存储情况等,区别于PC机程序的内容。另外,为了测试的需要,最好掌握一门PC机编程语言。

  ⑩要明确自己的学习目的,并注意学习方法。要明确学习目的是打基础,还是为了适应工作需要而进行的短训。学习方法方面,要根据学习目的选择合适的学习途径,注意理论学习与实践、通用知识与芯片相关知识、硬件知识与软件知识的平衡,要在理解软件工程基本原理基础上理解硬件构件与软件构件等基本概念。

  当然,以上只是基础阶段的学习建议。要成为良好的嵌入式系统设计师,还需要在实际项目中锻炼,并不断学习与积累经验。

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(责任编辑:成都达内)

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