下一个风口：嵌入式开发 这是一份为你准备的未来产业入场券

前言

大家好啊，我是云泽Q，一名热爱计算机技术的在校大学生。近几年人工智能技术飞速发展，为了帮助大家更好地抓住这波浪潮，在开始正文之前，我想先为大家推荐一个非常优质的人工智能学习网站）。它提供了从基础到前沿的系列课程和实战项目，非常适合想要系统入门和提升AI技术的朋友，相信能对你的学习之路有所帮助。

嵌入式学习路径 你是不是也经常听到“嵌入式”这个词，感觉它既神秘又高大上？是不是也曾好奇：这到底是个什么方向？好不好学？就业怎么样？薪资香不香？ 今天我就来带大家好好唠一唠——什么是嵌入式？它为什么这么火？该怎么学？学到什么程度才能找到好工作？ 坐好了，我们发车了🚀！

一、概述

1.1 什么是嵌入式?

IEEE（美国电气和电子工程师协会）对嵌入式系统的定义：用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置。

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国内对嵌入式的普遍定义为：以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。

简单理解：一切针对控制硬件设备的开发都可以看成是嵌入式开发。嵌入式开发通常是由一个可用于编程控制的开发板和外围器件组成。

1.2 嵌入式系统的特点

嵌入式系统的硬件和软件必须根据具体的应用任务，以功耗、成本、体积、可靠性、处理能力等为指标来进行选择。嵌入式系统的核心是系统软件和应用软件，由于存储空间有限，因而要求软件代码紧凑、可靠，且对实时性有严格要求。

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从构成上看，嵌入式系统是集软硬件于一体的、可独立工作的计算机系统。从外观上看，嵌入式系统像是一个可编程的电子器件。从功能上看，它是对目标系统（宿主对象）进行控制，使其智能化的控制器。从用户和开发人员的不同角度来看，与普通计算机相比较，嵌入式系统具有如下特点：

1. 专用性强。由于嵌入式系统通常是面向某个特定应用的，所以嵌入式系统的硬件和软件，尤其是软件，都是为特定用户群体设计的，通常具有某种专用性的特点。
2. 体积小。嵌入式计算机把通用计算机系统中许多由板卡完成的任务集成在芯片内部，从而有利于实现小型化，方便将嵌入式系统嵌入目标系统中。
3. 实时性好。嵌入式系统广泛应用于生产过程控制、数据采集、传输通信等场合，主要用来对宿主对象进行控制，所以对嵌入式系统有或多或少的实时性要求。例如，对武器中的嵌入式系统，某些工业控制装置中的控制系统等的实时性要求就极高。有些系统对实时性要求也并不是很高，例如，近年来发展速度比较快的掌上电脑等。但总体来说，实时性是对嵌入式系统的普遍要求，是设计者和用户应重点考虑的一个重要指标。
4. 可裁剪性好。从嵌入式系统专用性的特点来看，嵌入式系统的供应者理应提供各式各样的硬件和软件以备选用，力争在同样的硅片面积上实现更高的性能，这样才能在具体应用中更具竞争力。
5. 可靠性高。由于有些嵌入式系统所承担的计算任务涉及被控产品的关键质量、人身设备安全，甚至国家机密等重大事务，且有些嵌入式系统的宿主对象工作在无人值守的场合，如在危险性高的工业环境和恶劣的野外环境中的监控装置。所以，与普通系统相比较，嵌入式系统对可靠性的要求极高。
6. 功耗低。有许多嵌入式系统的宿主对象是一些小型应用系统，如移动电话、MP3、数码相机等，这些设备不可能配置交流电源或容量较大的电源，因此低功耗一直是嵌入式系统追求的目标。
7. 嵌入式系统本身不具备自身开发能力，必须借助通用计算机平台来开发。嵌入式系统设计完成以后，普通用户通常没有办法对其中的程序或硬件结构进行修改，必须有一套开发工具和环境才能进行。
8. 嵌入式系统通常采用软硬件协同设计的方法实现。早期的嵌入式系统设计方法经常采用的是硬件优先原则，即在只粗略估计软件任务需求的情况下，首先进行硬件设计与实现，然后在此硬件平台之上进行软件设计。如果采用传统的设计方法，则一旦在测试中发现问题，需要对设计进行修改时，整个设计流程将重新进行，对成本和设计周期的影响很大。系统的设计在很大程度上依赖于设计者的经验。20世纪90年代以来，随着电子和芯片相关技术的发展，嵌入式系统的设计和实现出现了软硬件协同设计方法，即使用统一的方法和工具对软件和硬件进行描述、综合和验证。在系统目标要求的指导下，通过综合分析系统软硬件功能及现有资源，协同设计软硬件体系结构，以最大限度地挖掘系统软硬件能力，避免由于独立设计软硬件体系结构而带来的种种弊端，得到高性能、低代价的优化设计方案。

1.3 嵌入式的应用领域

嵌入式系统的应用十分广泛，涉及工业生产、日常生活、工业控制、航空航天等多个领域，而且随着电子技术和计算机软件技术的发展，不仅在这些领域中的应用越来越深入，而且在其他传统的非信息类设备中也逐渐显现出其用武之地。

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1. 工业控制 基于嵌入式芯片的工业自动化设备将获得长足的发展，已经有大量的8位、16位、32位嵌入式微控制器在应用中。网络化是提高生产效率和产品质量、减少人力资源的主要途径，如工业过程控制、数字机床、电力系统、电网安全、电网设备监测、石油化工系统。就传统的工业控制产品而言，低端产品往往采用的是8位单片机。随着计算机技术的发展，32位、64位的处理器已逐渐成为工业控制设备的核心。
2. 交通管理 在车辆导航、流量控制、信息监测与汽车服务方面，嵌入式技术已经获得了广泛的应用，内嵌GPS模块、GSM模块的移动定位终端已经在各种运输行业获得了成功。GPS设备已经从尖端的科技产品进入了普通百姓的家庭。
3. 信息家电 家电将成为嵌入式系统最大的应用领域，冰箱、空调等的网络化、智能化将让人们的生活步人一个崭新的空间。即使不在家，也可以通过电话、网络对家电进行远程控制。在这些设备中，嵌入式系统将大有用武之地。
4. 家庭智能系统 水表、电表、煤气表的远程自动抄表系统，安全防火、防盗系统，嵌有专用控制芯片，这种专用控制芯片将代替传统的人工操作，完成检查功能，并实现更高、更准确和更安全的性能。在服务领域，如远程点菜器等已经体现了嵌入式系统的优势。
5. 网络及电子商务 公共交通无接触智能卡(ContactlessSmartCard，CSC)发行系统、公共电话卡发行系统、自动售货机等智能ATM终端已全面走进人们的生活，在不远的将来手持一张卡就可以行遍天下。
6. 环境工程与自然 在很多环境恶劣、地况复杂的地区需要进行水文资料实时监测、防洪体系及水土质量监测堤坝安全与地震监测、实时气象信息和空气污染监测等时，嵌入式系统将实现无人监测。
7. 机器人 嵌入式芯片的发展将使机器人在微型化、高智能方面的优势更加明显，同时，会大幅度降低机器人的价格，使其在工业领域和服务领域获得更广泛的应用。

二、嵌入式的就业前景

嵌入式开发的就业前景总体来看是非常广阔的。随着物联网、人工智能、新能源汽车、自动驾驶等技术的不断发展，嵌入式系统的应用范围越来越广泛，对嵌入式开发人才的需求也在不断增加。嵌入式开发工程师的薪资待遇相对较高，就业方向也非常广泛，包括智能家居、医疗设备、航空航天、无人驾驶、消费电子、工业自动化、人工智能等多个领域。

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总的来说，嵌入式开发的后续发展要比计算机其他行业好很多，就业生涯期比较长，基本上不会像其他行业随着硬件的迭代和科技的发展出现中年危机或瓶颈期。经验越丰富，发展就越好。因此，嵌入式开发领域是一个值得投入和发展的有前景的行业。

三、嵌入式的就业方向

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3.1 物联网

随着物联网技术的兴起，越来越多的设备正在连接到互联网，这些设备包括汽车、家庭设备、医疗设备、智能手表等等。嵌入式系统在物联网中起着至关重要的作用，对于物联网设备来说，需要设计和构建各种传感器、设备和系统，以便能够连接到互联网并与其他设备进行通信。因此，嵌入式系统工程师在物联网领域有很大的发展空间。

3.2 智能家居领域

随着智能家居的快速发展，嵌入式技术在智能家居领域中的应用越来越广泛。智能家居需要使用各种传感器、控制器、执行器等设备来实现对家居环境的监测和控制，这就需要有专业的嵌入式技术人才来进行设计和开发。比如：智能门锁、智能窗帘、智能音响、智能灯具等设备都需要使用嵌入式技术来实现自动化控制和智能化管理。

3.3 消费类电子行业

嵌入式主要应用于消费类电子行业，比如日常生活中常用的手机、电脑、数字电视、电子书等移动手持设备。

3.4 军工行业

在军工行业中，嵌入式系统被广泛应用于装备和武器系统中，如导弹、雷达、通信系统、电子战系统等。嵌入式系统在军工行业中的应用可以提高武器装备的效率、可靠性和安全性，为军队现代化建设提供了强有力的支持。

3.5 机器人和无人机领域

在机器人领域，由于嵌入式技术的使用使得机器人更加的智能化。通过嵌入式系统的支持，机器人可以实现对环境的感知、路线规划、动作控制等一系列复杂的任务。 在无人机领域，嵌入式技术的应用同样极为重要。嵌入式系统为无人机提供了飞行控制、图像处理、避障导航等。并且随着无人机在农业、环保、消防等领域的使用，嵌入式系统的使用越来越广泛。

3.6 医疗领域

随着人口老龄化的加速，智能医疗已经成为医疗领域中的一个重要发展方向。智能医疗需要使用各种传感器、监测设备来对患者的生命体征进行监测和管理，这就需要有专业的嵌入式技术人才来进行设计和开发。比如，智能床垫、智能血压计、智能心电仪等设备都需要使用嵌入式技术来实现智能化管理和监测。

3.7 工业自动化

在工业生产中，嵌入式系统被广泛应用于自动化控制和监控系统。它们用于控制生产线上的机器人、传感器网络、物联网设备等，以提高生产效率、质量和安全性。嵌入式系统的高性能和实时性能使其成为工业自动化中不可或缺的技术。

3.8 人工智能

人工智能是一个新兴的就业方向，这方面的人才缺口还是比较稀缺的，难度也是前面几个方向中最难的。嵌入式人工智能开发就是将人工智能部署到具体的嵌入式产品上进行优化。这个方向不仅需要懂嵌入式Linux内核驱动还是要了解和人工智能相关的知识。

3.9 芯片行业

芯片行业是招嵌入式的大户，因为芯片从生产出来，需要写配套的固件、驱动等程序，这样才能形成软硬件生态，下游厂商才能够拿去使用或者进行二次开发。芯片行业薪资水平整体比较高，并且玩家多，跳槽也方便。

3.10 汽车行业

嵌入式系统在汽车行业的应用非常广阔。随着智能驾驶技术的发展，汽车正在从传统的机械设备向智能化的计算机系统转变。嵌入式系统在汽车中的应用涉及到车载娱乐、导航、安全监控等方面。随着车联网技术的不断进步，嵌入式系统的需求也将不断增加。

四、嵌入式的职业发展路径

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在嵌入式的开发领域，有多个职业发展路径可供选择。以下是几个常见的职业发展路径：

• 嵌入式软件工程师：负责嵌入式系统的软件开发和优化，需要掌握C/C++等编程语言及相关开发工具。能够编写高效且可靠的代码以及进行系统调试和性能优化。
• 嵌入式硬件工程师：负责嵌入式系统的硬件设计和开发，包括电路设计、原理图绘制和PCB布局。对于嵌入式处理器、传感器和外设接口有深入了解。
• 嵌入式测试工程师：嵌入式测试工程师主要负责嵌入式系统的测试工作，确保嵌入式系统性能稳定，可以正常运行。
• 嵌入式系统架构师：负责设计和规划整个嵌入式系统的架构，根据需求和约束条件选择适合的硬件平台和软件架构。同时，协调开发团队，确保系统的正确实施和交付。

五、嵌入式相关的就业岗位

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嵌入式的应用领域非常广泛，包括通信、医疗、自动化、信息安全、智能家居、人工智能、军工等行业。随着嵌入式技术的广泛应用，对嵌入式相关的专业人才也在逐渐增长。目前嵌入式相关的岗位如下:

• 嵌入式硬件工程师 嵌入式硬件工程师需要具备电路设计、原理图设计、PCB板设计等硬件设计和开发的基本技能，同时还需要熟悉常用的嵌入式处理器和控制器，并掌握C/C++、汇编语言等编程语言。此外，还需要了解嵌入式操作系统的原理和应用，并具备一定的项目管理和团队协作能力。
• 嵌入式软件工程师 嵌入式软件工程师的主要职责包括：

1. 负责产品的需求分析、模块设计、代码实现以及故障的排查与修复。
2. 在产品的测试和生产过程中发现并解决软件问题，对软件进行优化和改进。
3. 编写相关软件文档，包括技术方案、系统维护文档等。
4. 负责系统设计和调试，定义系统架构，选择适当的组件和通信协议，并进行系统级调试和测试，以确保系统的正确性和稳定性。
5. 与硬件工程师、测试工程师等跨部门合作，共同进行产品的验证、测试、故障定位和修复。
6. 负责嵌入式系统的框架结构、内核原理的设计与开发。
7. 提供技术支持，包括对客户进行系统培训、解答技术问题、协助部署和集成测试产品等。

• 嵌入式测试工程师 嵌入式测试工程师主要负责嵌入式系统的测试工作，确保嵌入式系统性能稳定，可以正常运行。对于嵌入式测试工程师来说，需要具备测试工具的使用能力、测试方案设计能力、测试用例设计能力、测试执行能力等。同时，也需要了解一些嵌入式软件、硬件相关的知识。
• 嵌入式系统结构师 嵌入式架构师是在嵌入式系统设计领域担任核心角色的专业人员，他们需要具备多方面的能力以满足复杂的系统需求。以下是嵌入式架构师所需要的一些关键能力：
  • 系统架构设计能力：嵌入式架构师需要具备系统级别的设计思维和能力，能够将需求转化为系统架构。需要考虑整体系统的功能划分、模块设计、接口定义等，同时要满足性能、功耗、可靠性和安全等方面的要求。
  • 多领域技术知识：嵌入式架构师需要广泛了解多个领域的技术，包括硬件、软件、通信、传感器等。需要熟悉各种处理器架构、嵌入式操作系统、通信协议等，并能够根据具体应用场景选择合适的技术方案。
  • 硬件设计能力：嵌入式架构师需要具备一定的硬件设计能力，能够理解和设计数字电路、模拟电路以及各种接口电路。他们需要熟悉常用的硬件描述语言和EDA工具，能够进行电路仿真和验证。
  • 软件开发能力：嵌入式架构师需要具备一定的软件开发能力，能够编写嵌入式软件和驱动程序。需要熟悉C/C++等编程语言，了解操作系统和实时系统的原理，能够进行软件调试和性能优化。
  • 性能优化和功耗管理能力：嵌入式架构师需要具备优化系统性能和管理功耗的能力。需要了解各种优化技术和算法，能够对系统进行性能分析和调优，并在设计中考虑功耗控制策略。
  • 问题解决和调试能力：嵌入式架构师需要具备良好的问题解决和调试能力，能够快速识别和解决系统中的问题。并且需要熟悉常见的调试工具和方法，能够进行硬件和软件层面的故障排查。
  • 团队协作和沟通能力：嵌入式架构师需要与团队成员、产品经理、客户等多方进行有效的沟通和协作。因此需要具备良好的团队合作精神和项目管理能力，能够有效地推动项目的进展。 综上所述，嵌入式架构师需要在系统架构设计、多领域技术知识、硬件设计、软件开发、性能优化、问题解决、团队协作等方面具备全面的能力，以应对复杂的嵌入式系统设计挑战。

六、与嵌入式相关的专业

• 电子信息工程。这个专业提供了与硬件电路、嵌入式设备和电子系统相关的基本知识，对于嵌入式 系统开发非常有帮助。
• 计算机科学与技术。该专业在软件和计算机体系结构方面的知识对于嵌入式系统开发至关重要。
• 软件工程。这个专业提供了计算机科学、软件开发和软件工程等方面的基本知识和理论基础，适合嵌入式系统的软件开发。
• 通信工程。该专业提供的电子和通信方面的基础知识对于嵌入式系统领域非常有用。
• 物联网工程。这个专业涉及到的内容与嵌入式系统紧密相关，特别是在智能设备和网络通信方面。
• 嵌入式系统专业。该专业更加侧重于嵌入式软件和硬件系统的设计与开发。 此外，还有其他相关专业如自动化、智能控制、微电子技术等，也提供了进入嵌入式系统领域所需的知识和技能。

结语

下一篇文章带你了解嵌入式开发所需学习的具体技能~