软硬件联合设计之一：认识嵌入式系统的特点

prtyaa 2023-12-25 15:47:31  51750

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1. 软硬件平台差异大且非标准

相比几乎标准化的PC系统，嵌入式系统之间的差异可谓巨大。

a. CPU主频快的几GHz，慢的几MHz；
b. 内存大的几GB，小的几KB；
c. 外设丰富多样，连接稀奇古怪，配置五花八门；
d. 操作系统种类繁多，性能各异，有的实时，有的通用，还有的干脆裸奔。

所带来的一系列问题：

a. 没有工程师能掌握所有的嵌入式技术；
b. 遇到问题，不太容易问到答案，大家的软硬件环境可都不一样；
c. 对元器件供应商的依赖：元器件采购难易、货期长短、价格高低、支持好坏等都会影响产品的研发和量产。

2. 硬件能力受限，成本敏感，功耗敏感

CPU速度和内存大小往往直接受制于成本。甚至增加成本都解决不了：散热空间有限，不能安装风扇，只能降低CPU速度；体积也有限，没法增加内存。

调试方式受限。作为PC系统调试最基本最常用的Print大法，在很多嵌入式调试中是奢侈：有的没地方输出，有的直接影响时序，有的速度太慢，有的编译器不支持。

手持设备一般还对功耗有明确要求。有些场合电池容量甚至就是产品寿命。

3. 环境恶劣，可靠性要求高

以我曾经开发过的电力线载波产品为例，安装的地方，可能冰天雪地，可能太阳暴晒，可能强电磁干扰，可能经常断电。

军工、航空、高铁、汽车及很多工控产品就更不用说了。环境恶劣不说，出了问题可是人命关天，来不得半点马虎。

4. 跨学科，跨领域，跨行业

就算精通了嵌入式系统的软硬件知识，要想成为好的嵌入式工程师仍远远不够。

例如，要设计温度控制系统：传感器的选择和安装，信号的调理和采样，控制算法的性能和复杂度，加热或冷却装置的安装和操控，温度的校准，设备的维护，这些都不是嵌入式范畴内的知识和技能。

例如，要设计光学测量系统：镜头、辅助光源的设计、选择和安装，图像处理算法的性能和复杂度，材料、结构、工艺的稳定性，摄像机的标定，这些也不是嵌入式系统的知识和技能。

例如，要设计无线通信系统：天线的设计和调试、小信号的放大和采样，噪声和干扰的处理，频偏的估计和补偿，信道的复用和解复用，协议栈的设计和实现，跟嵌入式系统也是相关但不同的研究方向。

嵌入式系统的专家，需要与各行业专家紧密配合。知识面、沟通能力、协作能力，也是嵌入式工程师成长的必要技能。

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