眼下的嵌入式技術(shù)在IT行業(yè)風(fēng)生水起，大有執(zhí)行業(yè)牛耳的架勢(shì)。它的一路飄紅，讓那些因當(dāng)年沒學(xué)好硬件技術(shù)，眼下只好眼巴巴望“嵌”興嘆的“嵌粉”們一次次因后悔不迭而拍青了自己的大腿！

       為什么嵌入式眼下能達(dá)到這樣大紅大紫的地步的呢？其“亮點(diǎn)”無非如下幾點(diǎn)：

       1 它面對(duì)的用戶幾乎涵蓋當(dāng)今工業(yè)的所有行業(yè)及門類，市場(chǎng)潛力巨大；

       2 它擁有一個(gè)并不是誰都能夠輕易跨越得了的高技術(shù)門檻，從而便可保障行業(yè)內(nèi)部不會(huì)出現(xiàn)過于激烈的相互競(jìng)爭(zhēng)；

       3 眼下從事該技術(shù)的收入較高，工作環(huán)境好，讓從業(yè)者容易獲得成就感和滿足感。

       的確，擁有了上述幾項(xiàng)難得的行業(yè)優(yōu)勢(shì)，嵌入式技術(shù)眼下這樣吃香自然就在情理之中了。

       但要判斷一個(gè)行業(yè)是否是朝陽產(chǎn)業(yè)，僅僅擁有上述幾點(diǎn)還是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的。按照通常意義上的“朝陽產(chǎn)業(yè)”的定義，一個(gè)行業(yè)還必須在以上幾點(diǎn)的基礎(chǔ)上，再同時(shí)擁有下面幾點(diǎn)，那它才是真正“朝陽”的：

       ——不隨著科技的進(jìn)步和時(shí)間的推移降低自身的價(jià)值；

       ——不以大量消耗資源和污染環(huán)境作為其發(fā)展的條件；

       ——不與社會(huì)公序良俗、倫理道德、法律法規(guī)相違背。

       而筆者之所以在本文中能得出標(biāo)題所述結(jié)論，恰恰就是因?yàn)楣P者覺得，上面三條中的首條，眼下的嵌入式技術(shù)與之相違。

       那么眼下嵌入式技術(shù)的癥結(jié)在哪里？依筆者看，癥結(jié)在于它走上了發(fā)展的彎路。具體說來，就是眼下的嵌入式系統(tǒng)走進(jìn)了*的“面向過程”這個(gè)泥潭。

       是誰把嵌入式系統(tǒng)拉進(jìn)了今天的泥沼？半導(dǎo)體廠商及片上系統(tǒng)設(shè)計(jì)應(yīng)用商（SOC）的推波助瀾，以及EDA工具軟件和EOS開發(fā)軟件的無限制濫用，均難辭其咎。

       那么眼下嵌入式系統(tǒng)*采用“面向過程”的落后理念的具體表現(xiàn)到底在哪里呢？

它具體體現(xiàn)在“硬”、“軟”兩個(gè)方面。

       在硬件上，這種“面向過程”的理念表現(xiàn)為嵌入系統(tǒng)硬件上的“一元架構(gòu)”系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念；

       在軟件上，則表現(xiàn)為應(yīng)用程序的“從底層到現(xiàn)場(chǎng)”的單級(jí)程序編制模式，或者說是應(yīng)用程序編制人員直接實(shí)施底層數(shù)據(jù)操作這種危險(xiǎn)的控制方式。

       所以，要想把嵌入式技術(shù)*引入正確的發(fā)展道路，*解決這“硬”、“軟”兩方面的問題，將眼下的嵌入式*拉出“面向過程”這個(gè)泥潭是根本之策。

              一 大力推廣“兩元架構(gòu)”系統(tǒng)構(gòu)建方式，大力推廣系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，實(shí)現(xiàn)硬件上的“面向?qū)ο?rdquo;

       什么是“一元架構(gòu)”系統(tǒng)構(gòu)建體系？

       這就是眼下SOC大力鼓吹和提倡的，在技術(shù)人員中也極為有市場(chǎng)的、*的“單板機(jī)”設(shè)計(jì)方法。

       這種設(shè)計(jì)方法指導(dǎo)下生產(chǎn)出的嵌入式產(chǎn)品，系統(tǒng)的CPU系統(tǒng)、存儲(chǔ)系統(tǒng)、I/O系統(tǒng)、總線、電源系統(tǒng)等，統(tǒng)統(tǒng)在一個(gè)完整的大電路內(nèi)實(shí)現(xiàn)，各系統(tǒng)之間通過內(nèi)部總線連接，相互間幾乎無真正的隔離。

       這種系統(tǒng)構(gòu)建方法固然存在系統(tǒng)效率高、體積小、硬件上冗余少、針對(duì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，但它的缺點(diǎn)與之相比，卻日益顯得突出。

       1 面對(duì)一個(gè)具體的嵌入系統(tǒng)對(duì)象而言，這種系統(tǒng)構(gòu)建方法的設(shè)計(jì)者根本無法判斷整個(gè)系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，嵌入系統(tǒng)上述幾大部分，尤其是CPU系統(tǒng)和I/O系統(tǒng)之間權(quán)重的比例關(guān)系。一個(gè)嵌入式系統(tǒng)，可能它的I/O數(shù)量很大，但對(duì)CPU的運(yùn)算能力和存儲(chǔ)能力的要求卻非常低（例如新式家用滾筒洗衣機(jī)等）；但對(duì)于另一個(gè)系統(tǒng)而言，卻可能正相反（如MP4等）。

       正是由于在對(duì)一個(gè)新的系統(tǒng)進(jìn)行嵌入式設(shè)計(jì)時(shí)的這種對(duì)CPU、I/O、存儲(chǔ)能力上的不同要求，才導(dǎo)致了嵌入式系統(tǒng)目前的這種千變?nèi)f化，進(jìn)而導(dǎo)致目前嵌入式系統(tǒng)根本無法實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化設(shè)計(jì)及制造；

       2 無論是從性質(zhì)還是從計(jì)算機(jī)硬件設(shè)計(jì)沿革下來的習(xí)慣來說，計(jì)算機(jī)處理器、存儲(chǔ)器部分的設(shè)計(jì)與I/O系統(tǒng)的設(shè)計(jì)根本就是*不同兩大部分。他們自身也因?yàn)樵诿鎸?duì)每個(gè)具體對(duì)象的不同而導(dǎo)致其各自運(yùn)行強(qiáng)度的不同的同時(shí)，形成對(duì)總線、供電、抗干擾、冷卻等支持系統(tǒng)有著*不同的要求；

       3 不利于嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)走向更加規(guī)范、更有利于降低設(shè)計(jì)難度的良性循環(huán)道路。由于正是這種將一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)所有部分*設(shè)計(jì)在一個(gè)電路內(nèi)的做法，實(shí)際上，這就意味著除了個(gè)別技術(shù)環(huán)節(jié)之外，眼下嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)甚至要比臺(tái)式機(jī)的主板設(shè)計(jì)還要困難。因?yàn)镻C機(jī)主板的設(shè)計(jì)所及畢竟僅僅是計(jì)算機(jī)中的局部，而一個(gè)嵌入式系統(tǒng)所包含的卻是計(jì)算機(jī)的所有部分。所以眼下嵌入式設(shè)計(jì)這種實(shí)在是“高”的令人望而生畏的“門檻”，是不利于這個(gè)行業(yè)的持續(xù)、健康發(fā)展的；

       4 “一元架構(gòu)”非常不利于對(duì)系統(tǒng)安全性的要求?，F(xiàn)代系統(tǒng)設(shè)計(jì)理念中，其中zui重要的一條原則就是“分級(jí)管理”。無論系統(tǒng)的構(gòu)成多么簡(jiǎn)單，讓頂層的操作者，尤其是未來的用戶*可以毫不受限制地直面底層數(shù)據(jù)，甚至可以直接對(duì)底層實(shí)施操作，這實(shí)在是一種十分危險(xiǎn)的做法。

       怎么解決上述問題？

       采用“二元架構(gòu)”體系，是解決“一元架構(gòu)”面臨問題的*良方。

       所謂的“二元架構(gòu)”，就是在嵌入系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，將處理器和存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)成一個(gè)獨(dú)立的單元，將I/O系統(tǒng)設(shè)計(jì)成另一個(gè)獨(dú)立單元，兩者之間可通過兩板間的直接插拔、或通過小的網(wǎng)絡(luò)線纜進(jìn)行連接的、獨(dú)立的總線進(jìn)行數(shù)據(jù)交換。

       有了這種系統(tǒng)構(gòu)建方法，整個(gè)嵌入式技術(shù)，就可以走上一條與目前的PLC技術(shù)幾乎*相同的道路。SOC便可將其產(chǎn)品的范圍向下延伸，直接做成各種系列、各種規(guī)格的“CPU/存儲(chǔ)單元”、“I/O單元”（就像PLC系統(tǒng)對(duì)應(yīng)的各種模塊一樣）。

       這種情況下，對(duì)于應(yīng)用層面的嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者來說，就真正地?cái)[脫了必須成為嵌入式系統(tǒng)所有方面都必許成為真正的專家，這種技術(shù)上的巨大門檻。面對(duì)一個(gè)新的嵌入系統(tǒng)設(shè)計(jì)工程，他只要搞清楚具體的I/O數(shù)量有多少，對(duì)CPU運(yùn)算的速度及存儲(chǔ)能力的要求是怎樣，在所選系列的產(chǎn)品的手冊(cè)中，分別選出兩個(gè)單元相應(yīng)的型號(hào)，整個(gè)系統(tǒng)的硬件“設(shè)計(jì)”就OK！

       相比較于“一元架構(gòu)”冗長(zhǎng)的硬件設(shè)計(jì)周期而言，這種效率的提高，豈止是用“倍”能形容得了的呢？依筆者看，用“數(shù)量級(jí)”來形容它可能才是恰當(dāng)?shù)摹?/p>

       怎么樣，采用這種系統(tǒng)構(gòu)建體系的好處令人垂涎么？

       其實(shí)，嵌入系統(tǒng)采用“二元架構(gòu)”的好處豈止這些？它的更大的好處還在于：

       二 在嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)中全面采用“兩元架構(gòu)”，可實(shí)現(xiàn)軟件設(shè)計(jì)上真正的“面向?qū)ο?rdquo;

       如果嵌入系統(tǒng)采用“二元架構(gòu)”，并且各單元都能實(shí)現(xiàn)系列化、標(biāo)準(zhǔn)化，那么底層數(shù)字變量化即可*實(shí)現(xiàn)。即底層數(shù)字的類型預(yù)定義、緩存、抗干擾處理、自動(dòng)地址映射等諸多非常復(fù)雜的技術(shù)手段，就可以成為現(xiàn)實(shí)。而這些難得的數(shù)字預(yù)處理工作，如果讓眼下嵌入式系統(tǒng)的設(shè)計(jì)方式中仍處于個(gè)人“單打獨(dú)斗”狀態(tài)的設(shè)計(jì)者自己設(shè)計(jì)電路予以實(shí)現(xiàn)的話，無疑將是十分困難的。但這對(duì)于大的SOC供應(yīng)商提供的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的產(chǎn)品來說，卻實(shí)在是“小菜一碟”。

       有了這種標(biāo)準(zhǔn)化、系列化的I/O單元，當(dāng)CPU/存儲(chǔ)單元通過總線與其相接后，通過USB、RS232等外部接口送入I/O單元的底層數(shù)字量，立刻便可成為CPU通過定義后可隨時(shí)進(jìn)行操作、帶有具體地址的變量。

       有了這種從數(shù)字到變量的一大步飛躍，對(duì)操作系統(tǒng)來說，“可移植性”就不再會(huì)是一個(gè)令人頭疼的問題。如果嵌入式系統(tǒng)真的能夠?qū)崿F(xiàn)在不同的硬件環(huán)境下的可移植，特別是操作系統(tǒng)如果能夠做到像今天的PC機(jī)這樣，設(shè)計(jì)者根本不用關(guān)注你是AMD的主板還是In的主板，你是Windows XP還是 Windows 98，你只要專心做你想做的事就行，這樣一種的境地，那不正是眼下搞嵌入式技術(shù)的人心中的理想王國(guó)么？

       而我們要達(dá)到的，還遠(yuǎn)不止是操作系統(tǒng)的可移植性的目的。我們要達(dá)到的更高的目標(biāo)，是組態(tài)軟件的全面推廣。

       在應(yīng)用軟件的編制上，組態(tài)軟件的使用，是一場(chǎng)真正的革命。

       組態(tài)軟件，是一種充分體現(xiàn)了現(xiàn)代理念的、*有別于以往控制程序設(shè)計(jì)手段的、里程碑式的產(chǎn)物。它通過將一個(gè)個(gè)抽象的變量變成一個(gè)個(gè)可動(dòng)、可變、可顯、可調(diào)、可“拖”等鮮活的形象，在動(dòng)畫一般的過程中，將過去看不見、摸不著、想不出的，復(fù)雜的控制過程，形象地呈現(xiàn)給系統(tǒng)的設(shè)計(jì)者，尤其是使用者。

       有了它，對(duì)系統(tǒng)的理解、設(shè)計(jì)，便一下子由過去的大學(xué)畢業(yè)可能都不夠用，變成了中專畢業(yè)生來從事都綽綽有余。

       除此之外，組態(tài)軟件的應(yīng)用，還很好地做到了底層分離，過程、數(shù)據(jù)分級(jí)控制及管理。所以系統(tǒng)的安全便得到了全面的保障。

       由此可見，當(dāng)嵌入式系統(tǒng)及相關(guān)技術(shù)一旦真的達(dá)到筆者所設(shè)想的這種理想王國(guó)，即硬件上實(shí)現(xiàn)“二元架構(gòu)”，軟件編制上實(shí)現(xiàn)組態(tài)軟件唱主角，嵌入系統(tǒng)硬件能夠做到像如今的PC機(jī)的各種板、卡、芯片那樣，只是專業(yè)的大公司來制造，那么嵌入系統(tǒng)應(yīng)用軟件的編制工作就可像如今的PLC系統(tǒng)的程序編制那樣，變成為普通的電氣技術(shù)人員很容易就可掌握的、普通的一門“技能”，而非“專門技術(shù)”了。

       當(dāng)然，即便是“二元架構(gòu)”體系*建立之日，嵌入式系統(tǒng)的“一元架構(gòu)”體系也并不會(huì)*消失。就像如今的DVD、電視機(jī)這樣普及，你仍然能找到錄像廳、看到電影放映隊(duì)一樣，到那時(shí)，“一元架構(gòu)”體系也仍然會(huì)有其生存空間，盡管彼時(shí)之“空間”與今日之“空間”相比早已不可同日而語。

       例如，在軍事等關(guān)系國(guó)家安全的關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域，甚至可能會(huì)“有意”去制造些破解困難、保密性強(qiáng)的，、特殊的一元架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)。當(dāng)然到那時(shí)，這種昂貴的、不計(jì)較成本的“嵌入式系統(tǒng)”是否還是真正意義上的“商品”，可就另當(dāng)別論了。另外在電子鐘、八音盒等那些小得實(shí)在是不能再小的應(yīng)用領(lǐng)域當(dāng)然也還會(huì)有其一定的市場(chǎng)。

另一方面，當(dāng)二元架構(gòu)的嵌入式系統(tǒng)大行其道之日，在用戶的系統(tǒng)構(gòu)建層面上，單片機(jī)可能就真的該“壽終正寢”了。就像在普通的程序編制工作中，*可以用VB來編的普通程序，還有誰愿意不厭其煩地用匯編來編制呢？當(dāng)然，板級(jí)的制造領(lǐng)域，這因該是它的天下。尤其是二元架構(gòu)體制下的I/O單元部分，其內(nèi)部的大部分的工作，還應(yīng)當(dāng)是由各類的單片機(jī)來完成的。

第三個(gè)方面，當(dāng)二元架構(gòu)體制形成之后，PLC技術(shù)當(dāng)中的梯形圖技術(shù)，很有可能引入到嵌入系統(tǒng)的程序編制工作中來。尤其是在類似簡(jiǎn)單的機(jī)械控制等時(shí)序控制領(lǐng)域，如在筆者此前提到的洗衣機(jī)、各類小機(jī)床等嵌入系統(tǒng)的控制程序編制工作中，這種技術(shù)是任何其他技術(shù)都*的。

還有一個(gè)需要說明的問題是，所謂的“二元架構(gòu)”體制，在實(shí)際應(yīng)用中并不一定就真的必須是一塊CPU單元與另一塊I/O單元組成。外部總線（如MODBUS+、以太網(wǎng)等）技術(shù)zui大的好處就是可以在有限的范圍內(nèi)總線上各分站的隨意擴(kuò)充及掛接。所以到那時(shí)，一個(gè)CPU單元配以兩個(gè)、多個(gè)I/O單元，甚至總線上掛接雙CPU單元以實(shí)現(xiàn)雙機(jī)熱備等更*的系統(tǒng)設(shè)計(jì)方式，在嵌入式系統(tǒng)中實(shí)現(xiàn)都不再是神話！

已經(jīng)進(jìn)入嵌入式或正在準(zhǔn)備進(jìn)入嵌入式的年輕人們，你們可要準(zhǔn)備好了。與其說十年之后再痛苦地“轉(zhuǎn)身”，就不如從現(xiàn)在開始未雨綢繆，偷偷地留上一手，或者幾年之后見好就收?？偠灾畡e等到現(xiàn)在那些主打嵌入式的獨(dú)立設(shè)計(jì)公司很快沒飯吃的那天，你再像今天的“嵌粉”那樣，一次次拍青你的大腿！