從軟體轉型韌體工程師之路:SoC,embedded system - CTIMES

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多年之後,仍然有人沿習傳統,將嵌入式作業系統稱作韌體,而單獨將ISO第七層(應用層)叫作軟體。

這是因為Windows作業系統的關係,用戶只能藉用VC++、VB或其它應用軟體 ...    │智動化SmartAuto│科技論壇│新品中心│影音頻道│出版中心│FB服務│ v3.05.2048.188.166.176.73 帳號: 密碼: 註冊 忘記密碼 新聞 最新新聞 博世整合汽車通用軟體研發 鞏固車用作業系統領域領導地位 綠色轉型驅使電動商用車 勤業眾信:低碳運具將成永續城市轉型契機 關注培育電動車人才 漢翔與中興大學簽訂電動巴士MOU Arm:Armv9架構將導入所有行動裝置 TrendForce:三星NANDFlash生產不受西安封城影響 科技部資安暨智慧科技研發大樓啟用加速南部產業數位轉型 產業新訊 大聯大友尚推出基於onsemi產品的65WPD電源適配器方案 英飛凌擴大支援Matter標準的無線產品組合因應智慧家庭應用 SiliconLabs推出Z-Wave800全系列SoC和模組產品 英特爾oneAPI2022開發工具包為開發人員加值 ROHM推出45W輸出、內建FET小型表面安裝AC/DC轉換器IC 意法半導體升級機器學習開發工具--NanoEdgeAIStudio成效 社論 [評析]改變產業生態或社會氛圍先從自己開始 [評析]沒有退路的FPGA與晶圓代工業者 [回應李開復]創業前輩,請鋪路! 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在過去十年前的商業思維裡,計算平台非UNIX工作站,就是個人電腦,鮮少人會想到計算平台可以縮小到只有手掌一樣大。

不過,這裡所說的計算平台至少包含軟體作業系統、儲存裝置、中央處理器、輸出入通訊埠、顯示裝置、人機介面,傳統的袖珍型計算機是使用8051CPU,沒有軟體作業系統,所以其功能是無法和SoC比擬的。

硬體變軟體 這麼多的功能全由SoC負責管控,所以面板體積可以縮小、電能和成本可以降低。

不過,這其中的關鍵是硬體的工作都轉化成軟體的工作了。

為何會如此?因為為了保持設計上的彈性(這一點是SoC與ASIC最大的不同),SoC裡面有許多暫存器(registers),這些暫存器所儲存的資料實際上就是硬體線路的描述,程式設計者透過這些暫存器就可以設定(configure)SoC的功能。

這些暫存器提供的設定項目包羅萬象,譬如:有支援乙太網路的SoC內部暫存器組中會有設定MAC接收和傳送控制器的暫存器、紀錄MAC接收和傳送狀態的暫存器、決定訊框(frame)位址和大小的暫存器、設定預設位址過濾封包的暫存器......等。

這種轉變,對硬體廠商而言似乎是一大福音,不過,SoC所帶來的軟體開發成本卻是硬體廠商始料未及的。

孰是韌體?孰是軟體? 就技術面而言,使用SoC所開發出來的新產品一般都統稱為嵌入式系統,因為這些新產品都需要嵌入式作業系統(embeddedsystem)。

在傳統的觀念裡,所謂軟體是指含ISO第三層(網路層)以上的軟體堆疊(stack),而韌體是指ISO第二層(資料鏈結層)。

過去的硬體工程師大多數會自己設計簡單的組合語言和C語言,用來驗證電路設計的正確性。

在那個時代裡,軟體作業系統是很昂貴的、很神秘的。

他們最常使用的CPU是8051、8088......等之類的8-bit微控制器,他們直接使用微控制器的指令集來寫程式,這些程式叫韌體(firmware),其所設計出來的功能都很簡單。

迄今,雖然16-bit、32-bit的微控制器或微處理器已經很流行,但是因為成本考量,8-bit微控制器仍然是體溫計、玩具、袖珍型計算機、家電....等產品的控制核心。

多年之後,仍然有人沿習傳統,將嵌入式作業系統稱作韌體,而單獨將ISO第七層(應用層)叫作軟體。

這是因為Windows作業系統的關係,用戶只能藉用VC++、VB或其它應用軟體開發用戶的應用程式,由於微軟至今仍然不公開他的Windows原始程式碼,所以用戶只能觸及應用層。

就因為Windows作業系統的魅力無法擋,許多人只懂得要學VC++、VB或其它應用軟體來開發應用程式,結果大多數人都成為「軟體工程師」。

但是遇到目前的經濟蕭條,很多企業紛紛削減了資訊設備的採購與投資,首當其衝的就是中高階電腦設備和應用軟體的需求量銳減,而嵌入式系統卻起而代之。

大多數軟體工程師現在都陷入必須轉型的困境,但是要向何處轉型呢?除了放棄程式設計的生涯以外,轉往嵌入式系統成為「韌體工程師」,似乎成為唯一的一條路。

韌體的重要性 俗稱的軟體和韌體最大的不同在於:韌體與硬體關係密切(hardwaredependent),但是軟體與硬體無關(hardwareindependent)。

軟體之所以與硬體無關是因為韌體是它們兩者之間的橋樑,所以韌體工程師是很珍貴的,他必須既懂硬體還要懂各種低階程式語言,包含C、C++、組合語言、Java......等。

甚至他還要協助硬體工程師偵測電路,所以他也要懂得如何使用示波器、邏輯分析儀、電表來測量訊號。

有時,當利用FPGA開發SoC時,韌體工程師甚至要了解如何利用IC設計軟體在暫存器轉換層(RTL)去整合C語言、組合語言、Verilog語言。

除此之外,為了找出通訊協定堆疊(protocolstack)程式的錯誤,他還必須熟悉各種通訊協定標準。

但是這種萬能的人才目前實在很稀少。

如何轉型成韌體工程師? 許多軟體工程師出身自資料庫應用、網頁設計、商用應用、工業控制、人機介面......等,他們已經專精於某些特定應用技術或軟體,有些人懂FoxPro、VB,有些人懂PHP、.NET,有些人懂8051組合語言,可是他們大多數都不精通C語言。

要知道目前大多數的嵌入式系統是採用SoC的組合語言、C語言設計的。

所以,他們必須重新溫習C語言,並學習SoC的組合語言才行。

因為大多數軟體工程師都具有一定程度的程式設計的經驗,所以要重新溫習C語言並不是難事。

不過,溫習的重點應該放在與硬體、韌體相關的部份: 1.Volatile修飾詞與SoC的暫存器息息相關,所以必須瞭解。

2.一般軟體工程師對佇列(queue)和鏈結串列(linkedlists)的設計很陌生,因為他們所使用的應用軟體已經幫他們設計好了,他們只要懂得如何使用應用函式(API)就行了。

但是,嵌入式作業系統裡面的佇列和鏈結串列是以C程式的原始碼呈現的,所以必須瞭解它們的邏輯,才能應用得當。

3.指標(pointer)、結構(structure)、陣列(array)是C語言裡面最常使用的工具,一般軟體工程師雖然瞭解但都不夠熟練,所以必須加強。

目前SoC的IP核心有許多品牌,例如:ARM、MIPS、x86、PowerPC、SH、M-Core.........等,所以要視目標產品是選用何種SoC和IP核心,再來決定要學習哪一種SoC組合語言。

而SoC暫存器的設定大都是透過C語言完成的,所以也要研讀SoC的技術手冊和它的樣版程式。

結語 在人力銀行的網站上,有成千上萬的軟體工程師在找工作,想轉換跑道。

但是,同時在人力銀行網站上,有經驗的韌體工程師在謀職者卻不超過一百人。

聯發科和威盛的DVD晶片專利之訴訟,爭執點就在韌體上。

物以稀為貴,韌體工程師的身價勢必會不斷攀高的。

目前的一般軟體工程師只要有勇氣、信心、熱情,想要轉換成韌體工程師不應該是難事才對。

(作者為電子產業資深研發工程師,現為誠君工作室負責人:[email protected]) 相關文章 ‧ 輕鬆有趣地提高安全性:SoC元件協助人們保持健康 ‧ 仿真和原型難度遽增Xilinx催生世界最大FPGA ‧ SmartBond元件增加藍牙網狀網路支援能力 ‧ 我們能否為異質整合而感謝亞里士多德? ‧ 關注次世代嵌入式記憶體技術的時候到了 commentspoweredbyDisqus 相關討論   相關新品 LatticeMachXOControlDevelopmentKit 原廠/品牌:Lattice 供應商:Lattice 產品類別:FPGA LatticeECP3PCIExpress 原廠/品牌:Lattice 供應商:Lattice 產品類別:FPGA   相關新聞 » 安捷科B-Fresh必鮮冷鏈雲端管理系統強攻海外農、漁、餐飲冷鏈市場 » 達梭2021SIMULIA臺灣用戶大會 共享後疫模擬設計新商機 » 宜鼎發佈全球首款UltraTemperature極寬溫DRAM模組 » 達梭SOLIDWORKS分享大中華區策略擬訂未來5年成長3倍目標 » 達梭承諾設定2040淨零碳排目標 可攜手工研院打造綠色工具機   相關產品 » JIUN推出新款雲端醫學影像管理系統 » 優必達借力Azure提供混合式雲遊戲與人工智慧服務解決方案 » 精益科技推出SmartOfficePS186家務商務雙達人 » Microsoft365商務版防堵資安漏洞、提高協作生產力 » 戴爾推出DellCloudforMicrosoftAzureStack解決方案 AD  刊登廣告 | 新聞信箱 | 讀者信箱 | 著作權聲明 | 隱私權聲明 | 本站介紹 ︱ Copyright©1999-2021遠播資訊股份有限公司版權所有PoweredbyO3 地址:台北市中山北路三段29號11樓/電話(02)2585-5526/E-Mail:[email protected] 相關時事單元 消費性電子 FPGA Windows Verilog SOC 顯示 相關作者 誠君 相關產業類別 軟體設計製造業 相關關鍵字 Soc EmbeddedSystem 相關網站單元 應用軟體



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