关于电子信息工程专业导论调研报告.docx

1.综述国内外嵌入式市场发展情况:嵌入式技术已经无处不在，从随身携带的mp3、语言复读机、手机、PDA到家庭之中的智能电视、智能冰箱、机顶盒，再到工业生产、娱乐中的机器人，无不采用嵌入式技术。各大跨国公司及国内外家电巨头如INTEL、TI、SONY、三星、TCL、联想和康佳等都面临着嵌入式人才严重短缺的挑战。世界嵌入式硬件和软件开发工具市场约2000亿美元，嵌入式系统带来的工业年产值达1万亿美元。随着全球信息化的发展，嵌入式系统市场将进一步增长。目前创新、汤姆逊、富士通、西门子、乐金电子、三星、飞利浦、大同、日立、卡西欧等国际大厂都在积极应用嵌入式技术。随着信息家电的新品日渐增多，迷你的嵌入式手持数字装置，目前虽仍以PDA、手机(新闻、网站)为主，但随着储存器的普及、手持式产品的市场看好，以及嵌入式软件功能的跃进，让信息业者和家电业者都看好这块比PC还大的市场，纷纷研发新品抢市。后PC时代的到来，使得人们开始越来越多地接触到嵌入式产品。像手机、PDA（如商务通等）均属于手持的嵌入式产品，DVD机、机顶盒等也属于嵌入式产品，而像车载GPS系统、数控机床、网络冰箱等同样都采用嵌入式系统。嵌入式软件是数字化产品的核心。如果说PC机的发展带动了整个桌面软件的发展，那么数字化产品的广泛普及必将为嵌入式软件产业的蓬勃发展提供无穷的推动力。 我国全面信息化建设对嵌入式系统市场提出巨大需求，信息家电产品年需求量几亿台，每一类数字化家电产品需求量千万台，工业控制需求量百十万台，商用需求量几百万台。到2005年，我国嵌入式计算机将创造千亿元的效益。 在我国，除早期进入市场的欧美和我国台湾厂商外，本地厂商20世纪90年代起大力着手嵌入式计算机产品的研发生产，并推出了嵌入式智能平台EIP概念，提升了产品应用水平，应用行业从传统工控向交通、电力、电信等行业进一步延伸。市场也从台湾品牌一统天下，演变为台湾和大陆品牌齐头并进之势。除嵌入式计算机外，我国在CPCI技术研发上也取得突破性进展。深圳华为、中兴等公司现已从单纯的通讯设备制造企业变成嵌入式软件企业，这对增强它们的硬件产品的销售能力起到了积极作用。深圳王氏公司原来以生产印刷电路板（PCB）为主业，后来它逐渐拓展自己的研发能力，产品从最低档的、纯粹的PCB制造向较高档的、包含一定嵌入式软件成份的设备转移。2000年，它把整个PCB制造业务卖出，现在它已转为计算机和通信部件（手机等）的OEM、ODM提供厂商，在罗湖有一个百余人的研究中心，主要从事嵌入式设备的开发工作。倪光南认为，王氏公司的这种转变有一定的普遍意义，它表明IT制造业应从低端、纯硬件的加工制造向更高端的、嵌入式设备的设计制造方向发展。在众多的信息技术当中，嵌入技术已经广泛渗入、应用到各个领域，涉及到多种传统及现代技术，形成了前所未有的多学科、多领域的交叉与融合，对信息产业的发展提出了新的挑战，同时也为信息产业发展带来了新机遇。2.调研实践嵌入式系统是软硬结合的东西，搞嵌入式开发的人有两类: 一类是学电子工程、通信工程等偏硬件专业出身的人，他们主要是搞硬件设计，有时要开发一些与硬件关系最密切的最底层软件，如BootLoader、Board Support Package(像PC的BIOS一样，往下驱动硬件，往上支持操作系统），最初级的硬件驱动程序等。他们的优势是对硬件原理非常清楚，不足是他们更擅长定义各种硬件接口，但对复杂软件系统往往力不从心（例如嵌入式操作系统原理和复杂应用软件等）。另一类是学软件、计算机专业出身的人，主要从事嵌入式操作系统和应用软件的开发。如果我们学软件的人对硬件原理和接口有较好的掌握，我们完全也可写 BSP和硬件驱动程序。嵌入式硬件设计完后，各种功能就全靠软件来实现了，嵌入式设备的增值很大程度上取决于嵌入式软件，这占了嵌入式系统的最主要工作（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，国内的硬件设计力量很弱，很多嵌入式公司自己只负责开发软件，因为公司都知道，嵌入式产品的差异很大程度在软件上，在软件方面是最有“花头“可做的），所以我们搞软件的人完全不用担心我们在嵌入式市场上的用武之地，越是智能设备越是复杂系统，软件越起关键作用，而且这是目前的趋势。在目前职场上比较走热的还属偏软件人才。因为你必须得懂硬件才能开发出操作系统。所以从事软件的职业人才是很少。 市场上需要的嵌入式人才必须具备C语言编程经验、嵌入式操作系统（嵌入式Linux）经验、内核裁剪经验、驱动程序开发经验，比如高级嵌入式软件 开发工程师相关职位要求是：有丰富的嵌入式多任务软件系统分析和设计能力，能独立完成项目系统方案，解决系统故障和问题；精通C语言应用开发，有良好的编 程习惯和风格，程序稳定可靠；良好的文档编写能力和习惯，能够编写规范的概要和详细设计文档；熟悉项目管理流程。特别指出，良好的英文阅读能力及较强的学 习能力是从事这一领域工作的基础，而熟悉Linux是该职位录用的优先指标。 嵌入式人才稀缺，身价自然就高。据了解，初入门的嵌入式开发人员年薪一般都能达到4-7万元，有3年以上经验的人员年薪都在10万元以上，有10年工作经验的高级嵌入式工程师年薪在30万元左右。不仅薪水不菲，嵌入式人才的工作环境与发展前景也有优势。 从事嵌入式工作有两大优势：一是工作强度相对较低。开发企业应用软件的IT企业，这个用户的系统搞完了，又得去搞下一个用户的，而且每个用户的需求和完成时间都不同，开发人员往往疲于奔命，重复劳动； 二是搞嵌入式系统的公司，都有自己的产品计划，按自己的节奏行事，所开发的产品通常是通用的，不会因客户的不同而修改，一个产品型号开发完了，往 往还有较长一段空闲时间进行充电和休整。二是职业发展相对顺利。从事企业应用软件的人，工作范围广，项目变化大，日常的积累很难产生质变，容易遭遇职业瓶 颈；而从事嵌入式软件的人，所涉及的专业技术范围就是那些，时间长了会越来越有经验 。从事嵌入式软件开发的好处是： （1）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找。嵌入式人才稀缺，身价自然就高，越有经验价格就越高。其实嵌入式人才稀少,根本原因可能是大多数人无条件接触,这需要相应的嵌入式开发板和软件,另外需要有经验的人进行指导开发流程。 （2）与企业计算等应用软件不同，嵌入式领域人才的工作强度通常低一些（但收入不低）。搞企业应用软件的IT企业，这个用户的系统搞完了，又得去搞下一个用户的，而且每个用户的需求和完成时间都得按客户要求改变，往往疲于奔命，重复劳动。相比而言，搞嵌入式系统的公司，都有自己的产品计划，按自己的节奏行事。所开发的产品通常是通用的，不会因客户的不同而修改。一个产品型号开发完了，往往有较长一段空闲时间（或只是对软件进行一些小修补），有时间进行充电和休整。另外，从事嵌入式软件的每个人工作范围相对狭窄，所涉及的专业技术范围就是那些（ARM、 RTOS、MPEG、 802.11等），时间长了这些东西会越搞越有经验，卖卖老本，几句指导也够让那些初入道者琢磨半年的。若搞应用软件，可能下一个客户要换成一个完全不同的软件开发平台，那就苦了。 （3）哪天若想创业，搞自已的产品，那么嵌入式是一个不错的主意，这可不像应用软件那样容易被盗版。土木学院有一个叫启明星的公司开发出一个好象叫“工程e”的掌上PDA（南校区门口有广告），施工技术人员用该PDA可当场进行土木概预算和其它土木计算，据说销路特好。我认识的某大学老师，他开发的饭馆用的点菜PDA（WinCE平台，可无线连网和上网），据他说销路不错，饭馆点点PDA让客户点菜，多显派头档次。我记得00级2+2班当年有一组同学在学Windows程序设计课程时用VC+设计了一个功能很强的点菜系统做为课程项目，当时真想建议他们将这个软件做成PDA，估计会有些销路（上海火车站南广场的Macdonald便使用很漂亮的PDA给用户点食品，像摸像样的）。这些PDA的硬件设计一般都是请其它公司给订做（这叫“贴牌”： OEM），都是通用的硬件，我们只管设计软件就变成自己的产品了。从事嵌入式软件开发的缺点是： （1）入门起点较高，所用到的技术往往都有一定难度，若软硬件基础不好，特别是操作系统级软件功底不深，则可能不适于此行。 （2）这方面的企业数量要远少于企业计算类企业。特别是从事嵌入式的小企业数量较多（小企业要搞自己的产品创业），知名大公司较少（搞嵌入式的大公司主要有Intel、Motorola、TI、Philip、Samsung、Sony、Futjtum、Bell-Alcatel、意法半导体、Microtek、研华、华为、中兴通信、上广电等制造类企业）。这些企业的习惯思维方式是到电子、通信等偏硬专业找人。 （3）有少数公司经常要硕士以上的人搞嵌入式，主要是基于嵌入式的难度。但大多数公司也并无此要求，只要有经验即可。 同学若学习嵌入式，显然应偏重于嵌入式软件，特别是嵌入式操作系统方面。对于搞嵌入式软件的人，最重要的技术显然是（实际上很多公司的招聘广告上就是这样写的）： （1） 掌握主流嵌入式微处理器的结构与原理 （2） 必须掌握一个嵌入式操作系统 （3）必须熟悉嵌入式软件开发流程并至少做过一个嵌入式软件项目。3.个人专业发展计划学习嵌入式最重要的课程：第一项、 嵌入式开发的相关领域做嵌入式若能熟悉嵌入式应用的一些主要领域，这样的人更受企业欢迎。主要的相关领域包括：1、数字图像压缩技术：这是嵌入式最重要最热门的应用领域之一，主要是应掌握MPEG编解码算法和技术，如DVD、MP3、PDA、高精电视、机顶盒等都涉及MPEG高速解码问题。2、通信协议及编程技术：这包括传统的TCP/IP协议和热门的无线通信协议。首先，大多数嵌入式设备都要连入局域网或Internet，所以首先应掌握 TCP/IP协议及其编程，这是需首要掌握的基本技术；其次，无线通信是目前的大趋势，所以掌握无线通信协议及编程也是是很重要的。无线通信协议包括无线局域网通信协议802.11系列，Bluetooth，以及移动通信(如GPRS、GSM、CDMA等)。3、网络与信息安全技术：如加密技术、数字证书CA以及各种网络安全设备，包括硬件防火墙、入侵检测IDS、还有防毒墙、IPS等，中国在这方面还是没有自己优势的，我们陈院长好象正在往这方面发展。4、 DSP技术：DSP是Digital Signal Process数字信号处理的意思，DSP处理器通过硬件实现数字信号处理算法，如高速数据采集、压缩、解压缩、通信等。数字信号处理是电子、通信等硬件专业的课程，对于搞软件的人若能了解一下最好。目前DSP人才较缺。如果有信号与系统、数字信号处理等课程基础，对于学习MPEG编解码原理会有很大帮助。第二项、嵌入式开发的相关硬件基础 对于软件工程专业的学生，从事嵌入式软件开发，像数字电路、计算机组成原理、嵌入式微处理器结构等硬件课程是较重要的。另外，汇编语言、C/C+ 数据结构算法、特别是操作系统等软件基础课也是十分重要的。我们的主要目地是能看懂硬件工作原理，但重点应是在嵌入式软件，特别嵌入式系统级软件，那将是我们的优势。我们的研究生里有些是学电子、通信类专业过来的，有较好的模拟电路和单片机基础，学嵌入式非常合适。第三项、 嵌入式微处理器结构与应用：这是一门嵌入式硬件基础课程，我们说过，嵌入式是软硬件结合的技术，搞嵌入式软件的人应对ARM处理器工作原理和接口技术有充分了解，包括ARM的汇编指令系统。若不了解处理器原理，怎么能控制硬件工作，怎么能写出节省内存又运行高速的最优代码(嵌入式软件设计特别讲究时空效率)，怎么能写出驱动程序(驱动程序都是与硬件打交道的)？很多公司招聘嵌入式软件人员时都要求熟悉ARM处理器，将来若同学到公司中从事嵌入式软件开发，公司都会给你一本该设备的硬件规格说明书 (xxx Specification)，你必须能看懂其中的内存分布和端口使用等最基本的说明(就像x86汇编一样)，否则怎么设计软件。有些同学觉得嵌入式处理器课程较枯燥，这主要是硬件课程都较抽象的原因。还有同学对ARM培训汇编不感兴趣，以为嵌入式开发用C语言就足够了。其实不应仅是将汇编语言当成一个程序设计语言，学汇编主要是为了掌握处理器工作原理的。一个不熟悉汇编语言的人，怎么能在该处理器写出最优的C语言代码。在嵌入式开发的一些关键部分，有时还必须写汇编，如Bootloader等(可能还包括BSP)。特别是在对速度有极高要求的场合(如DSP处理器的高速图像采集和图像解压缩)，目前还会用到汇编写程序的，尽管用到的机会相对C要小得多。当你在一个嵌入式公司工作时，在查看描述原理的手册时，可能很多都是用汇编描述的，这是因为很多硬件设计人员只会写或者喜欢用汇编描述，此时你就必须看懂汇编程序，否则软硬件人员可能就无法交流。很多嵌入式职位招聘时都要求熟悉汇编。第四项、嵌入式系统操作类课程 除了WinCE的实时性稍差外，大多数嵌入式操作系统的实时性都很强，所以也可称为实时操作系统Real TimeOperating System。从事嵌入式的人至少须掌握一个嵌入式操作系统(当然掌握两个更好)，这在嵌入式的所有技术中是最为关键的了。目前最重要的RTOS主要包括：第一类、传统的经典RTOS：最主要的便是Vxworks操作系统，以及其Tornado开发平台。Vxworks因出现稍早，实时性很强(据说可在1ms内响应外部事件请求)，并且内核可极微(据说最小可8K)，可靠性较高等，所以在北美，Vxworks占据了嵌入式系统的多半疆山。特别是在通信设备等实时性要求较高的系统中，几乎非Vxworks莫属。Vxworks的很多概念和技术都和Linux很类似，主要是C语言开发。像Bell- alcatel、Lucent、华为等通信企业在开发产品时，Vxworks用得很多。但Vxworks因价格很高，所以一些小公司或小产品中往往用不起。目前很多公司都在往嵌入式Linux转(听说华为目前正在这样转)。但无论如何，Vxworks在一段长时间内仍是不可动摇的。与Vxworks类似的稍有名的实时操作系统还有pSOS、QNX、Nucleus等RTOS。第二类、嵌入式linux操作系统：Linux的前途除作为服务器操作系统外，最成功的便是在嵌入式领域的应用，原因当然是免费、开源、支持软件多、呼拥者众，这样嵌入式产品成本会低。Linux本身不是一个为嵌入式设计的操作系统，不是微内核的，并且实时性不强。目前应用在嵌入式领域的Linux系统主要有两类：一类是专为嵌入式设计的已被裁减过的Linux系统，最常用的是uClinux(不带MMU功能)，目前占较大应用份额，可在ARM7上跑；另一类是跑在 ARM 9上的，一般是将Linux 2.4.18内核移植在其上，可使用更多的Linux功能(当然uClinux更可跑在ARM 9上)。很多人预测，嵌入式Linux预计将占嵌入式操作系统的50%以上份额，非常重要。缺点是熟悉Linux的人太少，开发难度稍大。另外，目前我们能发现很多教材和很多大学都以ucOS/II为教学用实时操作系统，这主要是由于ucOS/II较简单，且开源，非常适合入门者学习实时操作系统原理，但由于ucOS/II功能有限，实用用得较少。况且熟悉了Linux开发，不仅在嵌入式领域有用，对开发Linux应用软件，对加深操作系统的认识也有帮助，可谓一举多得。据我所知，目前Intel、Philip都在大搞ARM+LINUX的嵌入式开发，Fujitum则是在自己的处理器上大搞Linux 开发。目前在嵌入式Linux领域，以下几个方面的人特别难找，一是能将Linux移植到某个新型号的开发版上；二是能写Linux驱动程序的人； 三是熟悉Linux 内核裁减和优化的人。不过LINUX有一个硬伤，就是没有WINDOWS那样的友好方便美观的交互界面，不然微软帝国早就守不住了。第三类、 Windows CE嵌入式操作系统：Microsoft也看准了嵌入式的巨大市场，MS永远是最厉害的，WinCE出来只有几年时间，但目前已占据了很大市场份额，特别是在PDA、手机、显示仪表等界面要求较高或者要求快速开发的场合，WinCE目前已很流行(据说有一家卖工控机的公司板子卖得太好，以至来不及为客户裁减WinCE)。WinCE目前主要为4.2版(.NET)，开发平台主要为WinCE Platform Builder，有时也用EVC环境开发一些较上层的应用，由于WinCE开发都是大家熟悉的VC+环境，所以我院学过Windows程序设计课程的同学都不会有多大难度，这也是WinCE容易被人们接受的原因，开发环境方便快速，微软的强大技术支持，WinCE开发难度远低于嵌入式Linux。对于急于完成，不想拿嵌入式Linux冒险的开发场合，WinCE是最合适了(找嵌入式Linux的人可没那么好找的)，毕竟公司不能像学生学习那样试试看，保证开发成功更重要。根据不同的侧重点 ，WinCE还有两个特殊版本，一个是MS PocketPC操作系统专用于PDA上(掌上电脑)，另一个是MS SmartPhone操作系统用于智能手机上(带PDA功能的手机)，两者也都属于WinCE平台。在PDA和手机市场上，除WinCE外，著名的PDA 嵌入式操作系统还有Palm OS(因出现很早，很有名)、Symbian等，但在WinCE的强劲冲击下，Palm和Symbian来日还能有多长？同学学过VC+后再学 WinCE，非常方便自然，通过学习WinCE同样也可了解嵌入式软件的一般开发过程，对Linux有惧怕心理的同学也很合适。很显然，嵌入式Linux 永远不可能替代WinCE，而且将来谁占份额大还很难讲，毕竟很多人更愿意接受MS的平台，就像各国政府都在大力推LINUX已好长时间，但你能看到几个在PC机上真正使用LINUX的用户？据我观察，目前在嵌入式平台上，LINUX是叫得最响，但还是WinCE实际用得更多。嵌入式LINUX可能更多地是一些有长远产品计划的公司，为降低成本而进行长远考虑。WinCE和多媒体(如MPEG技术)是微软亚洲工程院目前做得较多的项目领域之一，现在社会很需要精通WinCE的人。现在有WINCE的智能手机，金山词霸、WORD、EXCEL、REGEDIT等居然都有 smartphone版的，PC上的MP3、DOC等居然在download时都可被自动转换成smartphone格式，很爽的。完全可用 Windows CE自己开发一些需要的程序download到自己的手机上。现在市面销售PDA智能手机火爆，MS总是财源滚滚。嵌入式本身就是从单片机发展过来的，只是单片机不带OS，而现在很多嵌入式应用越来越复杂，以至不得不引入嵌入式操作系统。另外，为追求更高速的信号处理速度，现在在一些速度要求较高场合，有不少公司是将一些DSP算法，如MPEG压缩解压缩算法等用硬件来实现，这就涉及到HDL数字电路设计技术及其 FPGA/IP核实现技术，这方面的人目前市场上也很缺1.7.202314:2114:21:4723.1.72时21分2时21分47秒1月. 7, 237 一月 20232:21:47 下午14:21:472023年1月7日星期六14:21:47