嵌入式软件工程师杂谈之一 —– BSP工程师

一、嵌入式系统

要明白什么是嵌入式软件工程师,我们先从嵌入式系统(嵌入式设备)说起。维基百科上对嵌入式系统的定义如下:

嵌入式系统(Embedded System),是一种嵌入机械或电气系统内部、具有专一功能和实时计算性能的计算机系统。

通俗的讲,嵌入式系统就是一种具有专一功能的计算机系统。我们身边就有好多嵌入式设备,常见的比如智能手机,数码相机等消费类的电子设备,再比如最近几年兴起的诸如智能音箱、智能电视、扫地机器人智能家居设备。当然还包括汽车防抱死系统、各种医疗成像系统等设备。总之各行各业我们都有可能接触到它,尤其随着智能化时代的到来,很多非智能的设备也将逐步由嵌入式设备所替代,典型的如智能门锁。

二、嵌入式工程师

随着嵌入式设备应用越来越广泛,相关人才的需求也越来越大。那么相关的人才都有哪些呢?其中最主要的就是嵌入式工程师。嵌入式工程师分为两种:嵌入式硬件工程师嵌入式软件工程师

  • 嵌入式硬件工程师主要职责是负责设计嵌入式系统的硬件原理图,使用相应的工具画出PCB图,后期配合嵌入式软件工程师调试系统。
  • 嵌入式软件工程师从系统软件上又可以分为两种:BSP工程师嵌入式应用软件工程师。嵌入式应用软件工程师主要是负责编写基于嵌入式系统的应用软件。类似于基于windows上的QQ, word。由于我本人是做BSP的,因此这里我们着重讨论BSP工程师。

嵌入式工程师

三、BSP工程师

BSP,全称Board Support Package,汉语意思即板级支持包BSP工程师,顾名思义就是负责板级支持包的开发、调试和维护工作。那么什么是板级支持包呢?前面我们讲过,嵌入式硬件工程师负责设计硬件,画出PCB图,工厂会根据PCB图生产出对应的电路板。一个嵌入式系统光有电路板是不够的,还要有对应的软件支持,软件开发的前提是首先使板子正常稳定的工作,然后再在其上编写对应的应用软件以实现其特有的功能。其中使板子正常稳定的工作的代码就属于板级支持包。
那么BSP工程师的具体工作有哪些呢?

我们首先从嵌入式设备谈起,前面我们谈到了很多的嵌入式设备,从系统角度来讲这些设备有些是跑操作系统的,有些没有跑。对于不跑操作系统的设备来讲,其功能相对简单一点,使用的主控芯片一般也比较简单,比如风靡一时的51系列单片机、stm系列的单片机。对于这些简单系统来讲,它对软件开发人员要求相对比较低,当然也就没有我前面所说的分工那么详细,有时候甚至从画板、点亮、开发都是由一个人来完成的。对于跑操作系统来讲的设备,就不一样了。一般来讲,跑操作系统的设备其软件开发分三个阶段:

1. 点亮板子

第一批板子出厂时是不包含任何软件的。BSP工程师需要结合硬件原理图修改从芯片厂商拿到的参考代码,调试板子,使板子上的操作系统能够正常稳定工作,从而提供一个稳定的开发调试环境,这个过程叫做点亮板子,行话叫做Bringup。这属于BSP工程师最具有价值含量的工作之一,因为它对BSP工程师所掌握的知识的广度和深度都有一定要求。其中会涉及到计算机原理、操作系统,处理器架构等,还包括硬件方面的一些知识。综合起来其最核心的工作就是对内核的移植、裁剪。

2. 使能板子上所有设备

上个阶段中,板子的CPU和基本的器件已经能正常工作,这个阶段中将使能所有的外设,并为后面要开发的应用程序提供对应的软件控制接口。这个过程的实质是对应的操作系统下驱动开发的过程,需要掌握硬件工作的原理,操作系统的相关知识。

3. 为板子开发应用程序

如前文所述,嵌入式系统是一个具有专一功能的系统,其上所有的硬件,软件都应该为这一功能服务。第二个阶段结束的时候,板子上所有的设备都已经可以正常使用了。这个阶段的任务就是开发应用程序来实现某种特定的功能,应用程序中会使用第二阶段提供的软件接口控制板子上的设备来完成这一功能。

四、BSP工程师应具备的能力

上述前两个阶段属于BSP开发的内容,第三个阶段属于嵌入式应用软件开发的过程。综上所述,BSP工程师主要应该具备的能力主要有:

  • 掌握计算机原理方面的知识;
  • 掌握操作系统的相关知识,深入研究某种操作系统,目前来讲,研究linux操作系统应该是大部分人的选择;
  • 基本的linux(开发环境)操作
  • 精湛的C语言功底和一定的C++/汇编的知识。
  • 掌握一定的硬件和电路原理方面的知识;
  • 熟悉常见的接口协议,如I2C, SPI, UART, USB等。

当然作为一个软件开发人员也必须掌握一些通用的软件,比如:

  • 代码管理软件,常见的如git等;
  • 代码阅读软件,这个就因个人喜好而不同了,比如:opengrok,source insight,vim下ctags/cscope插件组合等。

后续在博客中,我会逐步详细的介绍上述知识的学习方法,并推出一些BSP工程师入门的博客,大家有什么需要,也请在我的博客下留言告诉我。

继续查看本篇文章姊妹篇:嵌入式软件工程师杂谈之二 —– BSP工程师学习路线

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