浅谈嵌入式系统专业方向

摘要：通过嵌入式在物联网中的应用，嵌入式专业的发展趋势，嵌入式的行业前景和就业前景，嵌入式中单片机的发展及目前的教学现况的探讨，浅谈目前嵌入式专业的方向的学习，应该如何去学习和如何根据市场需求，转变自己的学习方向

关键词：物联网、嵌入式系统、arm、单片机

1、嵌入式的发展前景：

1.1嵌入式在物联网中的应用
我想对物联网的解释可以从两个层面来解释，一个是我们比较形象的说法，物联网是相对于互联网而言，一般而言就是互联网，我们传统的互联网是指人与人，就是为物与人提供的一个信息沟通的一个通道。物联网如果形象的理解来说，是给物与物之间的交换和沟通提供了一个网络的通道，如果从结构的层面来看的话，实际上物联网应该说它的范围要比互联网还要广，实际上是互联网的一个衍生，就是从人与人的基础上再衍生到人与物、物与物的沟通，首先要给物的沟通，是要给物赋予职能，赋予一个标识，赋予一个IP号，所以物联网如果比较详细的描述的话，就是给物一个标识，通过无线传播的方式，把物的相关的信息，通过无线传播的方式，实现物与物的沟通，这是比较通俗的对物联网的解释。

随着IT技术飞速发展，互联网已经进入了“物联网”时代。如果说，之前互联网上大量存在的设备主要是以通用计算机（像大型机、小型机、个人电脑等等）的形式出现，“物联网”的目的则是让所有的物品都具有计算机的智能但并不以通用计算机的形式出现，并把这些“聪明”了的物品与网络连接在一起，这就需要嵌入式技术的支持。嵌入式技术是计算机技术的一种应用，该技术主要针对具体的应用特点设计专用的计算机系统——嵌入式系统。嵌入式系统是以应用为中心，以计算机技术为基础的，并且软硬件可量身订做，它适用于对功能、可靠性、成本、体积、功耗有严格要求的专用计算机系统。嵌入式系统通常嵌入在更大的物理设备当中而不被人们所察觉，如手机、PDA、甚至空调、微波炉、冰箱中的控制部件都属于嵌入式系统，如下面联接在互联网上的设备中就都有一个嵌入式计算机系统，但平时我们可能根本没有注意到这些计算机系统的存在。
　　
　　像通用计算机系统一样，嵌入式系统也包括硬件和软件两部分。硬件包括处理器／微处理器（就是我们平时所说的CPU）、存储器及外设器件和输入输出端口、图形控制器等。软件部分包括操作系统软件和专门解决某类问题的应用软件，有时设计人员把这两种软件组合在一起，应用程序控制着系统的运作和行为，而操作系统控制着应用程序编程与硬件的交互作用。
总之被成为后pc时代的“物联网”即将到来，而嵌入式将成为这个时代的开发者，因此嵌入式专业将成为未来最热门的专业之一

1.2嵌入式的发展趋势
信息时代、数字时代使得嵌入式产品获得了巨大的发展契机，为嵌入式市场展现了美好的前景，同时也对嵌入式生产厂商提出了新的挑战，从中我们可以看出未来嵌入式系统的几大发展趋势：
1、嵌入式开发是一项系统工程，因此要求嵌入式系统厂商不仅要提供嵌入式软硬件系统本身，同时还需要提供强大的硬件开发工具和软件包支持，以方便用户以最低的成本、最短的时间推出自己的产品。
目前很多厂商已经充分考虑到这一点，在主推系统的同时，将开发环境也作为重点推广。比如三星在推广Arm7，Arm9芯片的同时还提供开发板和板级支持包（BSP），而WindowCE在主推系统时也提供Embedded VC＋＋作为开发工具，还有Vxworks的Tonado开发环境，DeltaOS的Limda编译环境等等都是这一趋势的典型体现。当然，这也是市场竞争的结果。
2、网络化、信息化的要求随着互联网技术的成熟、带宽的提高日益提高，使得以往单一功能的设备如电话、手机、冰箱、微波炉等功能不再单一，结构更加复杂。这就要求芯片设计厂商在芯片上集成更多的功能，为了满足应用功能的升级，设计师们一方面采用更强大的嵌入式处理器如32位、64位芯片或信号处理器DSP增强处理能力，同时增加功能接口，如USB，扩展总线类型，如CAN总线，加强对多媒体、图形等的处理，逐步实施片上系统（SOC，就是把所需功能都集中在一个芯片上）的概念。软件方面采用实时多任务编程技术和交叉开发工具技术来控制功能复杂性，简化应用程序设计、保障软件质量和缩短开发周期。
3、网络互联成为必然趋势。
　　未来的嵌入式设备为了适应网络互联的要求，必然要求硬件上提供各种网络通信接口。传统的单片机对于网络支持不足，而新一代的嵌入式处理器已经开始内嵌网络接口，除了支持TCP／IP协议，还有的支持IEEE1394、USB、CAN、Bluetooth、RFID或IrDA通信接口中的一种或者几种，同时也需要提供相应的通信组网协议软件和物理层驱动软件。软件方面，系统内核支持网络模块，以实现嵌入式设备随时随地以各种方式联入互联网。
4、精简系统内核、算法，降低功耗和软硬件成本。
未来的嵌入式产品是软硬件紧密结合的设备，为了减低功耗和成本，需要设计者尽量精简系统内核，只保留和系统功能紧密相关的软硬件，利用最低的资源实现最适当的功能，这就要求设计者选用最佳的编程模型和不断改进算法，优化编译器性能。因此，既要软件人员有丰富的硬件知识，又需要发展先进嵌入式软件技术，如Java、Web和WAP等。
　　5、提供友好的多媒体人机界面
　　嵌入式设备要能与用户亲密接触，最重要的因素就是它能提供非常友好的用户界面。图形界面、灵活的控制方式，使得人们感觉嵌入式设备就象是一个熟悉的老朋友。这方面的要求使得嵌入式软件设计者要在图形界面，语音交互、以及其他多媒体技术上痛下苦功。手写文字输入、语音拨号上网、收发电子邮件以及彩色图形、图像都会使使用者获得自由的感受。

　　总之，如果说其他技术涉及到的是物联网的某个特定方面，如感知、计算、通信等，嵌入式技术则是物联网中各种物品的表现形式，是不可或缺的一部分，嵌入式发展前景可想而知

1.3嵌入式的行业前景和就业前景
20世纪90年代以来，计算机技术、通信技术和集成电路技术飞速发展，并且相互融合，导致了嵌入式技术及其应用的产生和迅猛发展，目前，嵌入式技术已经成为信息产业技术发展的核心领域之一，对国民经济、国防安全以及人们的日常生活、工作和学习等都发挥着日益重要的作用。

随着改革开房的步伐的加大，特别是加入WTO之后，我国已成为全球电子设备和通信终端产品的主要生产制造基地之一。2008年，全球52%的手机、90%以上的笔记本电脑，特别是iPhone，都是在中国大陆生产的，而多媒体播放器、数字电视机顶盒、无线终端、电子词典、银行ATM机、商业POS机、智能家电、工业控制器、传感器等嵌入式产品的主要生产制造基地也都是在中国。
2009年1月7日，我国政府向三个运营商发放了3G牌照，由大唐电信集团代表我国提出的拥有自主知识产权的TD-SCDMA 3G国际标准由全球最大的移动运营商——中国移动主导正式开始商用，这标志着我国进入3G时代。移动互联网运用是3G时代的发展主流，消费电子、计算机与无线移动通信进一步融合，出现了智能手机、3G上网本、3G电子书等，而数码相机、数码摄像机等也将具有3G无线通信功能。2009年全球移动通信用户预计将超过46亿，中国及新兴国家市场仍是用户增长的主要驱动力量。未来人与人之间的通信将逐步趋于饱和，而物与物、人与物之间的通信发展潜力将更为巨大。据预测，到2020年全球将有500亿个互联终端，而这些终端都要嵌入式技术来实现。物联网、传感网都需要嵌入式技术来实现低功耗、低成本，以及恶劣环境下使用等问题。2009年8月7日，温家宝总理在无锡考察时提出了“感知中国”，要求把传感系统和3G中的TD-SCDMA技术结合起来。随着移动通信网在我国的广泛覆盖，物联网、传感网已成为我国新兴产业战略之一，而这一切都离不开嵌入式技术，也将促进我国的信息化和工业化融合(即“两化融合”)，实现经济结构调整、产业转型和升级。可见，未来嵌入式技术及其应用将十分广泛，战略意义将十分重大。

　　 目前国内外这方面的人都很稀缺。一方面，是因为这一领域入门门槛较高，不仅要懂较底层软件（例如操作系统级、驱动程序级软件），对软件专业水平要求较高（嵌入式系统对软件设计的时间和空间效率要求较高），而且必须懂得硬件的工作原理，所以非专业 IT人员很难切入这一领域；另一方面，是因为这一领域较新，目前发展太快，很多软硬件技术出现时间不长或正在出现（如ARM处理器、嵌入式操作系统、MPEG技术、无线通信协议等），掌握这些新技术的人当然很难找。
　　 嵌入式人才稀缺，身价自然就高。目前有很多公司将硬件设计包给了专门的硬件公司，稍复杂的硬件都交给台湾或国外公司设计；而对于软件部分，大量的嵌入式公司自己开发，比如对于日本公司来说，由于国内人力成本过高，所以日本很多嵌入式软件开发企业都把项目外包给中国的公司来完成，国内也有越来越多的企业来从事嵌入式软件开发，近几年，国内对嵌入式软件人才需求倍增，仅仅北京市场嵌入式软件开发人员的需求就已经超过了5万人，而且还在持续增长。
我国嵌入式系统技术人才的需求量将越来越大。但是，与嵌入式产业的蒸蒸日上相比，我国嵌入式系统技术教育和人才培养相对落后，导致嵌入式系统技术人才的培养和成长不能满足嵌入式系统产业快速发展的需求，具备独立从事嵌入式系统产品开发的专业人才尤为缺乏
因此，以上都是针对求职工作而言，若对于个人整体发展来说，如果想创业，做自已的产品，那么嵌入式更是一个不错的主意，嵌入式软件不会像应用软件那样容易被盗版，开发出专利产品，又何止年薪十万。

2、嵌入式中单片机的发展

2.1单片机的分类与发展
目前单片机主要分为：8位单片机，16位单片机，32位单片机，再细分其中ARM7,9单片机是32位MCU,AVR/51单片机是8位MCU,
Dsp单片机是16位，
Arm单片机长处是能够处理数量繁多的简单任务，适用于系统复杂度较大的 高级产品，如PDA、手机等应用，ARM的工作频率较高，电路较庞大，所需的芯片制造工艺要求较高，成本较高。AVR/51单片机工作频率相对较低，电路较小，所需的芯片制造工艺要求较低，成本较低。
Arm单片机的功能较AVR/51单片机强，但两者定位不同。就如现阶段不会有人用ARM去作一个简单的工业定时开关。当然，如果两者单价相同也无不可，但现实是有一定的单价差距。
Arm单片机是32位RISC芯片，手机数码产品和工控上用，可以理解成CPU，可以上个OS也可以直接当单片机用，ARM7,9是32位MCU,AVR/51单片机是8位MCU,32位机可以运算非常复杂的指令，进行大量的数据计算，比如视频数据，能力较8位机强很多。运算速度也高好多倍.
总之，Arm单片机的功能相对于51单片机较为强大，系统复杂度较大，工作频率较高，电路较为庞大，主要用于复杂高级的产品，在制造工艺和成本方面较比51单片机会较高，但是随着技术的发展，成本的降低和制造工艺的改善，相信arm单片机会成为未来的主打。

2.2 arm单片机的介绍
ARM（Advanced RISC Machines），既可以认为是一个公司的名字，也可以认为是对一类微处理器的通称，还可以认为是一种技术的名字。
1991年ARM公司成立于英国剑桥，主要出售芯片设计技术的授权。目前，采用ARM技术知识产权（IP）核的微处理器，即我们通常所说的ARM微处理器，已遍及工业控制、消费类电子产品、通信系统、网络系统、无线系统等各类产品市场，基于ARM技术的微处理器应用约占据了32位RISC微处理器75％以上的市场份额，ARM技术正在逐步渗入到我们生活的各个方面。
到目前为止，ARM微处理器及技术的应用几乎已经深入到各个领域：
1、工业控制领域：作为32的RISC架构，基于ARM核的微控制器芯片不但占据了高端微控制器市场的大部分市场份额，同时也逐渐向低端微控制器应用领域扩展，ARM微控制器的低功耗、高性价比，向传统的8位/16位微控制器提出了挑战。
2、无线通讯领域：目前已有超过85%的无线通讯设备采用了ARM技术， ARM以其高性能和低成本，在该领域的地位日益巩固。
3、网络应用：随着宽带技术的推广，采用ARM技术的ADSL芯片正逐步获得竞争优势。此外，ARM在语音及视频处理上行了优化，并获得广泛支持，也对DSP的应用领域提出了挑战。
4、消费类电子产品：ARM技术在目前流行的数字音频播放器、数字机顶盒和游戏机中得到广泛采用。
5、成像和安全产品：现在流行的数码相机和打印机中绝大部分采用ARM技术。手机中的32位SIM智能卡也采用了ARM技术。
除此以外，ARM微处理器及技术还应用到许多不同的领域，并会在将来取得更加广泛的应用。