嵌入式系統(tǒng)編程

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請可移植性

如果你的程序不能在人類所有已知的處理器體系結(jié)構(gòu)上運行，那么你的程序就不算嵌入式程序。

大端、小端、基于堆棧的尋址、基于寄存器的尋址、RISC、 CISC、標量、向量、DSP或PIC，這些都無所謂。

代碼無論放到哪里都可以正常運行。一個字節(jié)包含8比特？沒那么快！嵌入式程序員不會做任何假設(shè)，他們會質(zhì)疑所有問題。

如果有一天，客戶要求你的程序在有分段只寫內(nèi)存和分支協(xié)處理器的基于Chewbacca 5000 12.5位堆棧的矢量CPU上運行，那么嵌入式程序員也可以坦然地告訴他：沒問題。

這對你來說意味著什么？瘋狂地刷舊版的C標準吧。

6

易于測試

由于嵌入式程序可以在“設(shè)備外”進行多種類型的測試，因此嵌入式程序員可以在編寫測試代碼的時候，盡情地嘗試現(xiàn)代軟件開發(fā)。

測試代碼可以用Node.JS、Python、或C ++編寫。我們可以在測試代碼中在為堆棧上分配大對象，世上沒有比這更享受的罪惡感了。

為硬件開發(fā)嵌入式程序時，測試絕對至關(guān)重要。你編寫的代碼最終會出現(xiàn)在永遠不會更新的設(shè)備中。

有時你的代碼會被刻錄到ROM芯片中。如果在發(fā)布后才發(fā)現(xiàn)Bug，那成本可就十分昂貴了。

因此，堅決地貫徹現(xiàn)代測試的原則，對編寫易于測試的代碼保持熱情，以及百分百完成測試覆蓋率的決心，是嵌入式程序員非常寶貴的品質(zhì)。

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性能

對于大多數(shù)程序員來說，性能是一個簡單的問題：“代碼的運行速度夠快嗎？”

如果代碼的運行速度比要求還快，則萬事大吉。

對于嵌入式程序員來說，情況則略為復雜：“代碼的運行速度夠快嗎？實時性夠嗎？功耗是否在計劃內(nèi)？”

除了RAM和代碼大小的限制外，代碼的運行速度還必須夠快。

但不用過快。未使用的周期有助于降低功耗。降低功耗意味著電池壽命更長，產(chǎn)生的熱量更少，而且在下一次硬件升級中可以使用更便宜，更慢的CPU。

我們總是與底層的硬件人員博弈。良好的嵌入式代碼設(shè)計可以促進CPU進入睡眠模式，例如利用顯式輪詢，讓系統(tǒng)可以在輪詢之間休眠。這也意味著代碼不應該因任何原因造成阻塞。

有些嵌入式系統(tǒng)有硬性的實時要求，例如起搏器。在這樣的系統(tǒng)中運行的任何線程或任務(wù)都必須保證能夠在固定的時間段內(nèi)返回。

如果運行時間過長，則系統(tǒng)可能會完全失效。拿起搏器舉個例子，這樣的起搏器會被歸類為“次品”。毋庸置疑，為心臟起搏器寫代碼的工作不適合膽小的人。

大多數(shù)嵌入式媒體應用程序都有軟性的實時要求——如果線程或任務(wù)占用CPU的時間超過應有的時間，那么系統(tǒng)性能會被降級，但不會完全失敗。

音頻或視頻可能會出現(xiàn)故障或卡頓。用戶界面可能會感覺延遲。這絕對不是好事，但也不是災難性的。

編寫具有良好實時特性的代碼非常類似于編寫有助于CPU睡眠模式的代碼，兩者都是利用很短時間片，非常注意循環(huán)長度并且永遠不會阻塞。了解你的代碼路徑。不惜一切代價避免遞歸。

8

怎樣才能成為嵌入式程序員

有理想的嵌入式程序員都有哪些重要的特質(zhì)？

你需要對計算機體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識有深入的了解。了解內(nèi)存的層次結(jié)構(gòu)，吞吐量瓶頸和硬件級別的并發(fā)問題。還有一顆強大的心理掌握尋址的工作原理（指針）。

此外，根據(jù)你需要使用的軟件類型，可能還需要掌握一些行業(yè)的技術(shù)。例如，在Spotify，你需要對網(wǎng)絡(luò)有很好的理解。

如果你覺得你對計算機體系結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)知識沒有深入的了解？

那么請參照下列推薦書籍：

• 《計算機體系結(jié)構(gòu)：量化研究方法》

  這本書絕對是經(jīng)典之作，寫的非常好。如果你可以理解內(nèi)存層次結(jié)構(gòu)設(shè)計和線程級并行等章節(jié)，那么就可以應對內(nèi)存管理、并發(fā)或吞吐量瓶頸相關(guān)的所有問題了。

• 《現(xiàn)代操作系統(tǒng)》

  這本是也是經(jīng)典之作。作者寫道：“5年后，每個人都將在他們的200 MIPS，64M SPARCstation-5上運行免費的GNU?！边@本書寫自1991年，但書中的內(nèi)容遠遠超過了作者的預知能力。書中有關(guān)內(nèi)存管理的章節(jié)是內(nèi)存管理方面優(yōu)秀的入門讀物。

• 《C語言程序設(shè)計 K&R》

  標準的C編程書。有史以來最優(yōu)秀的編程書籍之一。也可能是有史以來最好的技術(shù)寫作范例之一。當然也是有史以來最暢銷的數(shù)據(jù)。一定要讀！

• 《C語言接口與實現(xiàn)》

  這是一本關(guān)于正確使用C的書籍，書中介紹了如何使用最實用的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的示例，編寫易于維護和測試的代碼。

• 《C專家編程》

  這本書對C語言及其與系統(tǒng)交互進行了深入探討，介紹了內(nèi)存管理、指針算法、編譯器的工作原理、中斷的處理方法。

除此之外，好奇心也是嵌入式程序員身上最重要的品質(zhì)，渴望了解事物原理的沖動以及堅韌，愿意全身心地投入到工作中，不斷學習。