阿良的嵌入式系統技術學習區: 12月 2022

2022年12月14日星期三

【嵌入式系統(Embedded System) 到底是什麼? 】

關於這方面，許多台灣的大學學術界資深老師(無論名校或者非名校)、產業界資深主管/工程師，常會誤以為嵌入式系統就是指有嵌入Linux的系統，其實這是個明顯的認知錯誤。個人應該已經不只十次在企業職缺或者大學校院內的論文看到這個問題，直到今年(2022)我還是有在國內的研討會論文中看到這個錯誤。

這情況類似之前提過的微處理機/微控制器的名詞常被混用的狀況，而許多歐美的相關技術書籍對此名詞有較嚴謹的說明。如果大家很重視「學術」，那就應該要對這些名詞的基本定義有一定的嚴謹程度。

同時讓我們看一下 Wikipedia英文版頁面內容(較詳細)對於嵌入式系統(Embedded system)的基本定義[1]: 「An embedded system is a computer system—a combination of a computer processor, computer memory, and input/output peripheral devices—that has a dedicated function within a larger mechanical or electronic system. It is embedded as part of a complete device often including electrical or electronic hardware and mechanical parts. 」

簡單來說，嵌入式系統就是被嵌入到電子/機械/機電硬體系統內、具備特定/專用功能的計算機(電腦)系統。這個「嵌入」並不是 在指Linux OS軟體被嵌入到一個系統。

就算是跑non-OS類型的軟韌體的MCU為核心的系統產品，基本上也都是嵌入式系統。並不是只有那些有跑(執行)嵌入式Linux或Android的系統才叫做嵌入式系統。

對於專業名詞定義認知落差，有時候就是造成工程開發過程中的溝通問題的來源。

Ref:

[1] Wikipedia, Embedded system, https://en.wikipedia.org/wiki/Embedded_system .

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個人簡歷: https://sites.google.com/view/wenliangsun/

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孫文良 (阿良的嵌入式系統技術學習區)

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2022年12月8日星期四

【關於本園區之嵌入式系統韌體基礎課程導向】「建立紮實基礎的本質面，不是軍備競賽，也不是花拳繡腿的應用」

【關於嵌入式系統/韌體基礎課程的導向】

「建立紮實基礎的本質面，而不是如同比規格的軍備競賽，也不主打花拳繡腿的應用」

這幾年開始嘗試用系統結構相對簡單的實驗平台、簡單的方式，來教學/說明背後相對較深層、較複雜的電腦軟硬體原理。其實有些內容隨著逐年教學經驗累積與思考，雖然可能使用著一樣或類似的平台，但又會有不同的、更深層的體會，一直還是有不同的收穫與視野。

在基礎課程內容的方面，回歸最重要的基礎紮根本質面向。不去追求表面花拳繡腿的應用功能、不去依賴現成library及高度現成花俏的硬體模組，也不好高騖遠，而是主打紮實的基礎原理及驗證，包含帶學員去了解組合語言/C語言背後的一些電腦軟硬體基礎原理、MCU原理架構、Datasheet內容(電氣特性、訊號時序、周邊控制操作、描述內容的閱讀理解方式)、基本電路等等。

輔導多位軟韌體工程師的經驗發現，發現這些基礎原理其實才是許多工程師真正缺乏的東西（很多人工作是使用較新規格強大的MCU/SoC，但對於原理方面基礎沒有掌握，不知其所以然，突然遇到問題時也沒有時間去慢慢從頭學習或複習，只能用粗淺概念搭配 try and error的方式去撞牆/debug）。如果是表面的功能，某些工程師學員在耗費時間嘗試之後，或許有能力讓功能勉強動起來 (但是動得如何、能動幾次、是否有bug，就很難說了)，但是一旦情境條件複雜化，出現較複雜的bug時，卻是未必有能力去分析，其實許多關鍵就在於基礎是否足夠紮實，而這個基礎紮實度其實需要原理和實驗兩者緊密配合。而若要能讓學員快速掌握重點、著重於學員對於深層原理細節的理解吸收程度與視野，其實教學課程必須用心設計，不能蜻蜓點水，更不能用比較實驗教材規格高低的軍備競賽的觀念去看待。

下方是一些課程原理內容驗證實驗簡易展示，為MCS51 MCU外部中斷的幾個相關原理驗證教材中的影片，在簡單現象背後的詳細原理分析方面會花較多的時間在課程內說明。

課程內容中會帶學員閱讀了解IC/MCU Datasheet相關內容 :

圖片來源: [1]

圖片來源: [2]

8051到今年都還有IC design house公司在推出新款，例如偉詮電子(WELTREND) 在今年(2022年)還有持續推出數款8051系列MCU的新版本。但因應教學需求(不是針對應用)所以我選擇使用架構更簡易的較舊式的基本款來做教學。

圖片來源: [3]

再次強調，這個基礎課程的目標是: 「建立紮實基礎的本質面，而不是如同比規格的軍備競賽，也不主打花拳繡腿的應用」。

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此外，課程內容也可客製針對學員們在工作上遇到的相關內容諮詢，協助分析並給予明確方向/建議。

資料/規格技術手冊圖片來源:

[1] INTEL, MCS51 MICROCONTROLLER FAMILY USER’S MANUAL.

[2] Nuvoton(新唐科技), W78E516D/W78E058D Data Sheet.

[3] WELTREND(偉詮電子), 首頁 >產品資訊>微控制器>8-bit MCUs, http://www.weltrend.com.tw/zh-tw/product/index/13