我所知道的嵌入式系統

嵌入式系統是我近6年來不斷嘗試要摸索的東西，但是一直到現在，我都還沒有學會嵌入式系統。
blog一直到現在，好像也從來沒有寫過嵌入式系統相關的東西，因此就發一篇來說說我所知道的嵌入式系統。

早在8年前，我在讀二專時，當時我曾經有個疑惑，到底IP分享器是怎麼做的？
同樣是微電腦系統，IP分享器一台不過NT2000元，硬體應該跟8051差不多，那8051可以作成IP分享器？可以有網路功能？可以寫Visual C++程式嗎？
二專畢業後，我當兵去當替代役，在當時買了生平第一台，也是目前唯一一台的PDA～iPAQ 3970，當時我從網路知道，它是嵌入式系統，一些人用它來搞嵌入式的實驗和開發，因此我就買了，也嘗試灌Linux上去，還因此燒掛過2次機板，其中一次還是自費6000元換的。
當完兵回去念二技，在當時專題老師說有塊ARM的板子可以玩，我就自告奮勇，很興奮的接下來玩，在當時，我知道ARM是嵌入式系統，但不瞭解它們間的關係。
在當時，為了能夠瞭解嵌入式系統、ARM的開發，死k那厚厚的說明文件，還有參加嵌入式系統的研討會，不過對嵌入式系統一直瞭解得很模糊，直到一場在中國技術學院辦的研討會，其中一個主講者的一句話，我終於瞭解了，這也是我到現在對嵌入式系統的理解。
所謂的嵌入式系統，其實可以這樣解釋，就是「嵌入式作業系統」，它的本質，實際上就是把作業系統嵌入到某個硬體平台上，就叫做嵌入式系統。
但因為作業系統的定義其實有模糊地帶，所以嵌入式系統也被泛指各種微電腦系統，原因在於，所謂的作業系統，它可能很單純，但也可以很複雜，我們用個
while(1) {}

裡面包入幾份工作，輪流的執行，這廣義的來說就算是作業系統。
因此很多微電腦系統都號稱是嵌入式系統，說起來也不完全是錯的。

而事實上，目前大部分指的嵌入式系統，多半是指32位元處理器形成的微電腦系統，並且在上面執行Linux、BSD、WinCE、WinXP這類的作業系統，這類客制化硬體 + 流行、功能強大的作業系統，是目前多半描述的嵌入式系統。
不過事實上，現在有些8051開發板，上面搭配了網路晶片、USB晶片，甚至音效晶片，並且在上面執行8051可以執行的簡易作業系統，這其實也是嵌入式系統的成員之一。

我們可以從上面我對嵌入式系統的名詞解釋(個人的理解)，我們可以發現到，嵌入式系統包含了硬體、軟體、軔體(有時也稱驅動程式)，因此嵌入式系統的門檻真的很高，我認為，一個嵌入式系統的工程師，至少需要具備一部分電子能力、一部分作業系統的瞭解、還程式開發的能力，我自認目前我還不具備上述所有的能力，至少每個部份我都還欠缺很多。
但同時，我認為35歲以下的年輕人(包括快30的我)，要同時具備所有能力，應該很有難度，除非25歲就進入公司，並且被公司磨練了10年才有辦法。
而我認為，嵌入式系統要入門，有人帶的情況下，至少需要3年的時間，才能瞭解這些東西。

我在研究所至今，我必須說，我很不幸的遇到了很糟的老闆，以至於我唸了第四年，能不能畢業都還很難說，但最慘的是，我因此浪費了至少2年的嵌入式學習機會，儘管我老闆號稱做嵌入式系統，但其實他幾乎不瞭解嵌入式系統，我曾經聽他說過，他說「uC/OS這樣的作業系統，根本不能稱之為作業系統」，他也不懂硬體，看到電路、組合語言就完全畏懼，但很不幸的，我認為要搞嵌入式系統，這些是必要的。
因為正如我前面說過的，uC/OS和Linux相比，是一套小作業系統，但我們要開發商品或硬體，很多時候因為各種因素的限制(成本、體積、散熱、耗電...等)，我們沒辦法使用32位元處理器，沒辦法有MB級的Flash，沒辦法有鋰電池電源，但是我們需要OS，這樣的系統它還是嵌入式系統，但沒辦法使用Linux、WinCE，因此uC/OS這類小型作業系統成了必要的選項。
此外，搞嵌入式系統，寫應用程式應該已經是非常幸福的了，因為沒有莫名其妙的問題，但既然是搞嵌入式系統，相信寫應用程式的應該是少數，就算是寫應用程式，也應該是受限制的嚴重，像是沒有加密函式庫，而像是.NET？我想應該很難看到他的身影，否則公司何必一個月NT40000請你呢？外包出去可能20000一週就能搞定了。
因此搞到軔體、驅動程式的機會其實很大，那麼在一個客制化硬體中寫軔體、驅動程式，不會碰到硬體IO、不會看到組合語言的機會有多大？我個人悲觀的認為並不大，因此，我會認為我老闆只是號稱做嵌入式系統，他其實對嵌入式系統並不瞭解。

我注意到這兩年嵌入式系統已經不像4,5年前那麼神秘了，被老闆綁越久，其實越難過，因為我很早就知道要走這條路，也很早就努力在摸索，但這兩年不但沒辦法進一步研究，還被綁著沒辦法出去，我估計再過2,3年，嵌入式系統的發展會更成熟，到時候人力需求會更少，相關的人才會更多(這兩年已經有這樣的傾向了)。

我認為，嵌入式系統在2年前甚至4年前，還是一團混亂，我認為這樣的情況會越來越少，我認為嵌入式系統在未來的發展，可能有幾個方向：
1. 開發走向標準化開發，會出現統一的開發方式，統一的函式庫
2. 會出現一些認證，因為目前嵌入式的工程師，程度差異性太大，像我老闆這樣「號稱」的人很多，因此認證變得有需要
3. 各層開發能夠分離，應用程式歸應用程式，作業系統歸作業系統，硬體歸硬體，能夠更有效的分散
4. 導入軟體工程，目前的嵌入式系統很亂，經常連開發時程都不好算，能不能開發出來都很難說，但軟體開發始終需要有計劃，否則對公司來說，漫無目的的砸錢並不是辦法，如何導入軟體工程，我相信目前還算是趨勢，套我之前學長說的，軟體工程中，說到itest這類測試工具，能夠有效的對程式開發時，錯誤的問題進行處理，但在嵌入式系統，三不五時就crash，不要說程式除錯，系統都死了怎麼除？顯然，軟工在這部分還有可以著墨的地方。
5. 硬體的相容性會越來越好，很難想像，嵌入式系統從8年前到現在，光OS的porting，就幾乎是非常大的問題，就算到現在，隨便一顆處理器的微電腦系統，要找到能用的作業系統都很難，要自己porting，還是只能看天，至於公司，除了求助硬體廠商之外，少不了至少3個工程師，花上2個月的時間進行porting，完畢後可能還需要2周,1個月進行測試，除了一堆bug後，工程師才會說「應該ok了」，所以我相信，這問題會逐步改善。

其實上述的問題，儘管我不喜歡M$，但不得不說，M$在嵌入式系統的發展上，很有計畫，而且做的很不錯。
1. M$把硬體相容性用驅動程式的概念來推行，在網頁直接列出某個版本的WinCE支援哪些硬體，並且新的WinCE都能支援舊的硬體，且不斷增加。
2. M$不得不說，對OS的Support至少是還ok的，讓硬體或軔體(驅動程式)廠商在開發WinCE時，不像Linux這麼無助。
3. M$把IE、Windows Media Player...等直接移植到WinCE，這讓開發多媒體、網路的廠商，可以不用辛苦的知道mplayer怎麼porting、mozilla怎麼porting就能直接開發多媒體、網路的產品。
4. M$直接提供 .NET CF...等函式庫，它知道開發嵌入式系統時，混亂的函式庫環境造成了多大的開發麻煩。
5. M$的共享程式碼計畫和龐大的WinCE架構(WinCE的一堆API)，能夠讓嵌入式開發分層化，儘管因為架構很大很亂，分層起來還是很難搞，但至少有一堆interface，讓開發上能夠輕鬆些，Linux不得不說，這方面還是很亂，其他OS就更不用說了。

基於上述這些理由，還有M$對嵌入式的行銷，不得不說M$在嵌入式的市場真的是玩真的，而且這快10年的發展，真的讓M$在嵌入式的市場搶下很大的份額，至少手機、PDA部份，它吃掉了很大一塊，M$最近的新聞是，他要搞車用電腦。