嵌入式軟件工程師：兩手都要硬！

1992年，那是一個春天，有一位老人，在中國的南海邊寫下詩篇，其心也比金堅，其字也動人心弦，其中有云：一手抓經(jīng)濟建設(shè)，一手抓精神文明建設(shè)，兩手都要抓，兩手都要硬。多年下來，勤勞、務實的中國人民在鄧公囑托之下，聚精會神搞建設(shè)，全心全意謀發(fā)展，在大力發(fā)展經(jīng)濟、滿足人民對物質(zhì)生活的美好期待之余，也以各種低俗網(wǎng)絡小說、無腦商業(yè)大片、娛樂至上的各大衛(wèi)視節(jié)目豐富著人們的精神生活。除了國家和社會的發(fā)展，兩手都要抓，兩手都要硬的原則也以其頗合“中庸之道”，在各個領(lǐng)域發(fā)揮著重要的指導作用，比如筆者，就在多年職業(yè)生涯的風風雨雨中，悟出想干好嵌入式軟件工程師，軟件、硬件兩手都要硬的經(jīng)驗體會。

硬件搭臺 軟件唱戲

嵌入式軟件開發(fā)和PC軟件開發(fā)多有不同，究其根源，個中區(qū)別主要歸因于硬件平臺的差異。在Wintel聯(lián)盟多年的絞殺下，PC軟件就一個硬件平臺，無論多么花哨的PC軟件，也都只是在x86這個大觀園中打轉(zhuǎn)悠。多年來用情專一，兩兩不相生厭，灑家也是頗為佩服PC軟件工程師的。不過嵌入式軟件就不同了，且看嵌入式系統(tǒng)的定義：

“以應用為中心、以計算機技術(shù)為基礎(chǔ)，軟、硬件可裁剪，適應于應用系統(tǒng)對功能、可靠性、成本、體積、功耗等方面有特殊要求的專用計算機系統(tǒng)?！?/p>

可以說，嵌入式系統(tǒng)是硬件搭臺，軟件唱戲，軟件和硬件面向特定應用，高度可定制，同時也高度融合，正所謂我中有你、你中有我，你儂我儂、水乳交融。硬件搭不好，軟件跑不了，所以在開發(fā)軟件之前一般要先調(diào)好電路，好似把舞臺搭好一般。軟件不能跑，硬件瞪眼了，沒有功能的硬件就是女媧娘娘手中的小泥人，軟件就好像那一口仙氣，沒有這口仙氣，硬件的世界就是天地玄黃、宇宙洪荒，女媧娘娘吹了這口仙氣，硬件的世界才大夢初醒，揮灑張揚。

搭幫結(jié)伙 地老天荒

據(jù)說戀愛中的情侶、婚姻中的兩口子都有那么幾天，瘋狂地想要掐死對方，情緒過去，又會牽起手共同走向前方。其實，在日常開發(fā)工作中，嵌入式硬件工程師和軟件工程師有時也會吵得不可開交，大有不共戴天之勢，灑家多年工作生涯，一向以和為貴，有時也會失了方寸吼上一番，但是，好在嵌入式工程師是世界上最單純、最可愛的群體，心地單純的軟件工程師和硬件工程師大多數(shù)時間都是舉案齊眉、卿卿我我，并在多年的磨合中更加合作默契，心心相印。

軟件工程師和硬件工程師之間的合作就像搭幫結(jié)伙，一起說相聲。相聲演員經(jīng)常把一句話掛在嘴邊：“三分逗，七分捧”，但是據(jù)說分賬時又會沒皮沒臉地四六開（逗哏拿六成，捧哏拿四成），在嵌入式這個行業(yè)也有一個不成文的說法，硬件和軟件三七開，更有甚者（肯定是一小撮自大過頭的軟件工程師）認為軟件能占到80%的工作量。灑家并不贊同這種歧視性的分法。世尊當年于菩提樹下，夜矚明星，悟道成佛，初成正覺已，嘆曰：“奇哉，一切眾生皆有如來智慧德相，但以妄想、分別、執(zhí)著不能證得?！比藚?，本來可享受無邊清涼，卻因為頭上安頭、妄生分別，輪回于熱惱之中不可自拔。

可是話說回來，做為道道地地的凡夫眾生，做為一名略懂硬件但專職干軟件的嵌入式軟件工程師，我還是要站在自己這個小群體中分別一番的。

嵌入式軟件工程師是一個光榮而神圣的角色，他單純而內(nèi)斂，視名利如浮云，在日復一日的編碼中揮灑青春和熱血。他使出渾身解數(shù)，將代碼捧于掌心，精加工，細打磨，為的只是讓壽命周期長的系統(tǒng)能夠經(jīng)受住歲月的洗禮，而依然光芒綻放。也許在日常生活中他老實巴交、呆板木訥，也許在社會交際中他懵懵懂懂、進退失措，但是，他是一個高尚的人，一個脫離了低級趣味的人，一個愿意把愛播撒到代碼的天地中自得其樂的“大寫的人”。

當然，物有千差萬別，人分三六九等，出色的工程師總是鳳毛麟角，可遇而不可求。對于嵌入式軟件工程師來說，竊以為，想要躋身于優(yōu)秀之列，他對硬件的了解程度至少需要達到半個硬件工程師的水平。

半個硬件工程師

嵌入式軟件編程顯然不同于PC軟件開發(fā)，它和硬件密切相關(guān)。想寫好嵌入式軟件代碼，就必須了解清楚所使用MCU的硬件特性、各個外圍電路和接口電路的原理。不僅要深挖細究MCU內(nèi)核架構(gòu)的知識，是否支持浮點處理器/DSP，是否支持協(xié)處理器、指令數(shù)據(jù)緩存，還要了解MCU的編程模型、各種存儲器的地址空間分配及其訪問效率如何，在MCU之外，還必須了解各種電路知識，什么地方需要上下拉，什么地方需要加濾波電路，什么地方必須隔離，哪里必須加抑制器件，等等不一而足。

為什么需要了解到這種程度呢？

一來是軟硬結(jié)合，更好地實現(xiàn)用戶需求，比如輸入捕捉，如果是通過上升沿或者下降沿捕捉，加了不合適的濾波電容會造成對沿的破壞，不加濾波電容就會受困于各種空間干擾產(chǎn)生的雜波。倘若硬件工程師搬來的是加了不合適電容的電路，搞得沿之間位寬失真，便會出現(xiàn)數(shù)據(jù)不正常的偶發(fā)故障，倘若硬件工程師搬來的是不加電容的電路，搞得軟件工程師必須進行軟件濾波，把代碼搞得又復雜又難解，你說這怨誰來著？

二來是方便定位Bug。愛因斯坦曾經(jīng)說過，“提出一個問題往往比解決一個問題更重要，因為解決一個問題也許僅是一個數(shù)學上的或試驗上的技能而已，而提出新的問題、新的可能性、從新的角度去看舊的問題需要有創(chuàng)造性的想象力，而且標志著科學的真正進步?！便@研硬件電路可以幫助軟件工程師提出更多解決問題的思路，發(fā)現(xiàn)導致Bug的更多可能性。一般來說，當遇到Bug時，對硬件一知半解的軟件工程師只在代碼層面上打轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)，基本不會在硬件方面提出問題，最終為了迎合蹩腳的硬件設(shè)計出別扭無比的代碼，卻不曾想，只要稍稍改變一下硬件設(shè)計，就可以輕松且優(yōu)雅地完成代碼設(shè)計。

三來，藝多不壓身，求人不如求己。當我們對硬件電路設(shè)計起了懷疑，倘若自己悄沒聲地拿起烙鐵飛個線、換個元件，驗證了自己的思路，這時直起腰版、拿著板子理直氣壯地去找硬件工程師，豈不是順順利利，又送順水人情？倘若直接拿著板子，心底發(fā)虛面上露怯地去找硬件工程師理論，一場唇槍舌戰(zhàn)在所難免，腥風血雨不說，到頭來硬件工程師硬著頭皮給你調(diào)調(diào)電路，真是解決了問題還好說，若是自己思路錯了，那不是自找苦吃？上個班，掙點錢養(yǎng)家糊口而已，當個老好人，和同事其樂融融多好，吵來吵去，搞得那么辛苦，何必來著？

后記

在嵌入式軟件工程師的培養(yǎng)過程中，先搞個一兩年硬件是很有必要的，筆者當年走的就是這么個路子，現(xiàn)如今雖然水平一般，但是相比較而言，還是比那些“純軟”的工程師多了幾分優(yōu)勢，主要體現(xiàn)在出了問題，思路更加開闊一些，不會把嫌疑僅僅局限在代碼上。反過來，其實硬件工程師也要多多少少懂些軟件，不能只會連線，而要略微考慮一下功能的具體實現(xiàn)。比如進行輸入捕捉時，只顧及走線便利，隨便接到MCU的IO口上，而不是專用的輸入捕捉模塊上，還不得把軟件工程師逼瘋嘍？當然，聞道有先后，術(shù)業(yè)有專攻，也不是非得軟硬精通，只需要互相略懂，工作就會輕松愉快很多了！