嵌入式軟件工程師：兩手都要硬！

1992年，那是一個(gè)春天，有一位老人，在中國(guó)的南海邊寫(xiě)下詩(shī)篇，其心也比金堅(jiān)，其字也動(dòng)人心弦，其中有云：一手抓經(jīng)濟(jì)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(lái)，勤勞、務(wù)實(shí)的中國(guó)人民在鄧公囑托之下，聚精會(huì)神搞建設(shè)，全心全意謀發(fā)展，在大力發(fā)展經(jīng)濟(jì)、滿足人民對(duì)物質(zhì)生活的美好期待之余，也以各種低俗網(wǎng)絡(luò)小說(shuō)、無(wú)腦商業(yè)大片、娛樂(lè)至上的各大衛(wèi)視節(jié)目豐富著人們的精神生活。除了國(guó)家和社會(huì)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(gè)領(lǐng)域發(fā)揮著重要的指導(dǎo)作用，比如筆者，就在多年職業(yè)生涯的風(fēng)風(fēng)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(yàn)體會(huì)。

硬件搭臺(tái) 軟件唱戲

嵌入式軟件開(kāi)發(fā)和PC軟件開(kāi)發(fā)多有不同，究其根源，個(gè)中區(qū)別主要?dú)w因于硬件平臺(tái)的差異。在Wintel聯(lián)盟多年的絞殺下，PC軟件就一個(gè)硬件平臺(tái)，無(wú)論多么花哨的PC軟件，也都只是在x86這個(gè)大觀園中打轉(zhuǎn)悠。多年來(lái)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(guò)嵌入式軟件就不同了，且看嵌入式系統(tǒng)的定義：

“以應(yīng)用為中心、以計(jì)算機(jī)技術(shù)為基礎(chǔ)，軟、硬件可裁剪，適應(yīng)于應(yīng)用系統(tǒng)對(duì)功能、可靠性、成本、體積、功耗等方面有特殊要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。”

可以說(shuō)，嵌入式系統(tǒng)是硬件搭臺(tái)，軟件唱戲，軟件和硬件面向特定應(yīng)用，高度可定制，同時(shí)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(kāi)發(fā)軟件之前一般要先調(diào)好電路，好似把舞臺(tái)搭好一般。軟件不能跑，硬件瞪眼了，沒(méi)有功能的硬件就是女?huà)z娘娘手中的小泥人，軟件就好像那一口仙氣，沒(méi)有這口仙氣，硬件的世界就是天地玄黃、宇宙洪荒，女?huà)z娘娘吹了這口仙氣，硬件的世界才大夢(mèng)初醒，揮灑張揚(yáng)。

搭幫結(jié)伙 地老天荒

據(jù)說(shuō)戀愛(ài)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(duì)方，情緒過(guò)去，又會(huì)牽起手共同走向前方。其實(shí)，在日常開(kāi)發(fā)工作中，嵌入式硬件工程師和軟件工程師有時(shí)也會(huì)吵得不可開(kāi)交，大有不共戴天之勢(shì)，灑家多年工作生涯，一向以和為貴，有時(shí)也會(huì)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(ài)的群體，心地單純的軟件工程師和硬件工程師大多數(shù)時(shí)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(shuō)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(shuō)分賬時(shí)又會(huì)沒(méi)皮沒(méi)臉地四六開(kāi)（逗哏拿六成，捧哏拿四成），在嵌入式這個(gè)行業(yè)也有一個(gè)不成文的說(shuō)法，硬件和軟件三七開(kāi)，更有甚者（肯定是一小撮自大過(guò)頭的軟件工程師）認(rèn)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(dāng)年于菩提樹(shù)下，夜矚明星，悟道成佛，初成正覺(jué)已，嘆曰：“奇哉，一切眾生皆有如來(lái)智慧德相，但以妄想、分別、執(zhí)著不能證得?！比藚龋緛?lái)可享受無(wú)邊清涼，卻因?yàn)轭^上安頭、妄生分別，輪回于熱惱之中不可自拔。

可是話說(shuō)回來(lái)，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(gè)小群體中分別一番的。

嵌入式軟件工程師是一個(gè)光榮而神圣的角色，他單純而內(nèi)斂，視名利如浮云，在日復(fù)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(xì)打磨，為的只是讓壽命周期長(zhǎng)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(shí)巴交、呆板木訥，也許在社會(huì)交際中他懵懵懂懂、進(jìn)退失措，但是，他是一個(gè)高尚的人，一個(gè)脫離了低級(jí)趣味的人，一個(gè)愿意把愛(ài)播撒到代碼的天地中自得其樂(lè)的“大寫(xiě)的人”。

當(dāng)然，物有千差萬(wàn)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(duì)于嵌入式軟件工程師來(lái)說(shuō)，竊以為，想要躋身于優(yōu)秀之列，他對(duì)硬件的了解程度至少需要達(dá)到半個(gè)硬件工程師的水平。

半個(gè)硬件工程師

嵌入式軟件編程顯然不同于PC軟件開(kāi)發(fā)，它和硬件密切相關(guān)。想寫(xiě)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(gè)外圍電路和接口電路的原理。不僅要深挖細(xì)究MCU內(nèi)核架構(gòu)的知識(shí)，是否支持浮點(diǎn)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(chǔ)器的地址空間分配及其訪問(wèn)效率如何，在MCU之外，還必須了解各種電路知識(shí)，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(lái)是軟硬結(jié)合，更好地實(shí)現(xiàn)用戶需求，比如輸入捕捉，如果是通過(guò)上升沿或者下降沿捕捉，加了不合適的濾波電容會(huì)造成對(duì)沿的破壞，不加濾波電容就會(huì)受困于各種空間干擾產(chǎn)生的雜波。倘若硬件工程師搬來(lái)的是加了不合適電容的電路，搞得沿之間位寬失真，便會(huì)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(lái)的是不加電容的電路，搞得軟件工程師必須進(jìn)行軟件濾波，把代碼搞得又復(fù)雜又難解，你說(shuō)這怨誰(shuí)來(lái)著？

二來(lái)是方便定位Bug。愛(ài)因斯坦曾經(jīng)說(shuō)過(guò)，“提出一個(gè)問(wèn)題往往比解決一個(gè)問(wèn)題更重要，因?yàn)榻鉀Q一個(gè)問(wèn)題也許僅是一個(gè)數(shù)學(xué)上的或試驗(yàn)上的技能而已，而提出新的問(wèn)題、新的可能性、從新的角度去看舊的問(wèn)題需要有創(chuàng)造性的想象力，而且標(biāo)志著科學(xué)的真正進(jìn)步?！便@研硬件電路可以幫助軟件工程師提出更多解決問(wèn)題的思路，發(fā)現(xiàn)導(dǎo)致Bug的更多可能性。一般來(lái)說(shuō)，當(dāng)遇到Bug時(shí)，對(duì)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(huì)在硬件方面提出問(wèn)題，最終為了迎合蹩腳的硬件設(shè)計(jì)出別扭無(wú)比的代碼，卻不曾想，只要稍稍改變一下硬件設(shè)計(jì)，就可以輕松且優(yōu)雅地完成代碼設(shè)計(jì)。

三來(lái)，藝多不壓身，求人不如求己。當(dāng)我們對(duì)硬件電路設(shè)計(jì)起了懷疑，倘若自己悄沒(méi)聲地拿起烙鐵飛個(gè)線、換個(gè)元件，驗(yàn)證了自己的思路，這時(shí)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?biāo)饲?？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(chǎng)唇槍舌戰(zhàn)在所難免，腥風(fēng)血雨不說(shuō)，到頭來(lái)硬件工程師硬著頭皮給你調(diào)調(diào)電路，真是解決了問(wèn)題還好說(shuō)，若是自己思路錯(cuò)了，那不是自找苦吃？上個(gè)班，掙點(diǎn)錢(qián)養(yǎng)家糊口而已，當(dāng)個(gè)老好人，和同事其樂(lè)融融多好，吵來(lái)吵去，搞得那么辛苦，何必來(lái)著？

后記

在嵌入式軟件工程師的培養(yǎng)過(guò)程中，先搞個(gè)一兩年硬件是很有必要的，筆者當(dāng)年走的就是這么個(gè)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(shì)，主要體現(xiàn)在出了問(wèn)題，思路更加開(kāi)闊一些，不會(huì)把嫌疑僅僅局限在代碼上。反過(guò)來(lái)，其實(shí)硬件工程師也要多多少少懂些軟件，不能只會(huì)連線，而要略微考慮一下功能的具體實(shí)現(xiàn)。比如進(jìn)行輸入捕捉時(shí)，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(dāng)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(huì)輕松愉快很多了！