阿良的嵌入式系統技術學習區: 產業

顯示具有產業標籤的文章。顯示所有文章

2024年7月8日星期一

幾年前和上市櫃IC設計公司洽談合作，發現招募上的一些狀況和問題

幾年前和一間設計開發MCU微控制器的上市櫃公司談合作，他們招募韌體研發工程師的面試考題內容涵蓋電路基礎和C語言。

考題內容包含：橋式全波整流的交流電轉直流電的電路設計、OPA反向放大器、非反向放大器、BJT/FET極性與基本開關電路設計、計算某個PCM(Analog to Digital)應用所需的記憶體空間等。

雖然該職缺要求國立名校碩士畢業，但其實這些面試考題比高職電子科/資訊科/電機科所教的學科還要簡單不少，正規高職電類科系的理論深度其實更深很多。但按照主管說的情況是，來面試的碩士畢業應徵者大多也沒能力把這些考題給回答完整。

而後來和該司的副總經理討論，他自己是普通大學畢業，但他也覺得其實在MCU韌體、軟硬體整合設計系統工程方面的職務上，似乎有技職教育歷程的畢業生的表現較好 (說真的，以我自己曾經在IC設計公司負責面試應徵者的經驗也是這樣)。故經過討論後，他們也有想開始去調整職缺對於學歷的要求。

這事情讓我頗有感觸，台灣的產業其實應該可以多了解一下教育端的實際狀況。

-----

歡迎各方洽談合作，務實/踏實追求共好。

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

‼本園區開設之技術課程進一步詳情請參見下方blog網頁的課程介紹👇:

本園區所開設之各技術課程

本學習區之Facebook粉絲頁如下:

--------------------------

孫文良 (阿良的嵌入式系統技術學習區)

【若需要嵌入式系統技術輔導課程可來信洽談合作方式: iws6645@gmail.com，亦可先點擊參考這篇介紹文章】

2023年2月11日星期六

是嵌入式系統「開發板」，而不是「開發版」

有感而發，隨手寫個基礎小觀念分享。

長年來，看過不少背景較偏向純軟體的工程師、成大的學生、成大碩士論文裡面，常有人把嵌入式系統的板子的「開發板」(development board) 給誤寫成「開發版」。

可參考下圖正確的字詞: 「開發板」。

對於不了解的朋友簡單說明一下，粗略來說，嵌入式系統的開發板就是適合產品雛型開發時期的用板子，大多會拉出大部分的I/O腳位和製作介面電路、接頭在板子上，提供軟韌體工程師做軟韌體開發或者學習之用，畢竟這階段還不確定開發者會想拿這種嵌入式電腦晶片去開發什麼產品，所以這階段的電路板還不是產品精簡客製化的樣子，而是較偏向屬於開發、或學習驗證階段所使用的板子(board) 。

( 在學校方面，從2013年接觸成大相關系所的同儕們就常發現這種小問題，直到去年2022年看到成大碩士班的學生的學位論文口試，還是一堆這種錯誤，且很少教授和學生本身會去注意到，原因大概是因為資訊領域太多人都沒有去了解自己在使用的板子的一些基本觀念，板子對自己來說是現成的，所以這情況越來越多。實例我就不貼出來了，以免傷到一些人的心。當然也看過許多電機資工出身但是背景偏向軟體的工程師也都常有這種狀況，所以有感而發。

從過去在我的貼文所分享一堆學界或業界常見的字詞錯誤案例的分享中大家可以發現很多人在論文中的常見字詞錯誤並不是因為打錯字，而是來自於基本的觀念不清楚所導致。

或許這些小地方無傷大雅，或許不是大問題，但個人是覺得既然大學的研究所碩士學位論文號稱是做「學術研究」的「學術」論文，當然應該對這種基本的字詞要有基本的嚴謹程度才是，畢竟「板」和「版」兩個字雖然只差在部首，但意思差很遠 )

-----

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

‼本園區開設之技術課程進一步詳情請參見下方blog網頁的課程介紹👇:

本園區所開設之各技術課程

本學習區之Facebook粉絲頁如下:

--------------------------

孫文良 (阿良的嵌入式系統技術學習區)

【若需要嵌入式系統技術輔導課程可來信洽談合作方式: iws6645@gmail.com，亦可先點擊參考這篇介紹文章】

2021年10月28日星期四

【身為技職體系出身的一份子，不能都不講話】

最近在網路上看到一篇幾年前的Dcard論壇討論文章(當然這類的言論很多):

https://www.dcard.tw/f/talk/p/227572117?cid=f60fc57e-fee4-4999-aeb1-8fbea29e494f&fbclid=IwAR3pJvwnLTvPflGd7kjJbGSLUqPemK6sq6mwuxbKKlM1RGZukfbbUG3MrnE

一堆沒讀過高職的學生講得自己好像很懂高職一樣，以為社會文化信仰就代表一切的客觀標準?

其實最左方截圖內容，這位同學所提到的二極體PN接面、放大器、二極體模型等，這些都是正規高職教育的高職電資科系學生在高二學習電子學(一整學年)的基礎內容，其實至少還有整流、倍壓、濾波、箝位、電晶體直流偏壓電路、電晶體放大電路(包含小訊號放大等)、串級放大電路，元件涵蓋二極體、稽納(Zener )二極體、BJT、JFET、MOSFET、OPA、基本振盪電路等。

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

除了高職時期學過電子學之外，我在大學時期又修了一次的電子學(當時是用Smith的電子學原文第5版)，多數大學用的聖經課本表面上高尚好像很有學問，但是其實對於許多本科系學生來說，如果沒有很認真學、或者沒有繼續走相關領域/方向/組別的話，加上大學的實際授課時數少的狀況，其實我看過很多普通大學學生(第一次真正學電子學)會不太清楚到底在學啥，或者修完課程考完試就忘掉一堆了。

而高職學校的基本電學、電子學、數位邏輯課本或參考書真的都蠻實用的。關於這方面，金門大學資訊工程系陳鍾誠教授(交大資訊科學學士、台灣大學資訊工程碩、博士) 有極為相同的看法 (可參考陳教授在我的公開貼文下方的留言、陳教授的PO文)，我完全同意陳教授對此的看法。

事實上，正規高職一整學年的電子學涵蓋的範圍已經很廣且紮實完整，理論課程紮實之外，實驗課程也多，不像一堆大學實驗課大多叫碩士班學生當助教隨便弄弄。

而因為大學的上課時間其實很短，表面上章節教了很多但是其實不太紮實，加上一堆人上了大學之後根本在混，或者用以往應付考試的心態在學專業科目，確實一堆大學生甚至電機博士教授也不一定懂內容，

很多人搞不清楚，以為高職沒理論，又自我感覺良好，到底是告訴你說高職都硬幹的？一堆普通高中體系學生搞不清楚狀況還會憑空自我想像，以為自己理論基礎很強？選擇普通高中代表理論基礎很強？君豈不知台灣教育體制主流大多是填鴨教育的方式在進行？笑了

台積? 聯發？你確定這些大企業有去深入了解過台灣的高職/技職教育嗎?

早期政府文官體系把龐大的半導體發展資源丟給普大體系還是技職體系? 這些文官自己是出身於什麼體系? 而技職教育體系所受到的資源對待有公平過嗎?

難道不知道，台灣的技職教育體系即便在這樣的極度劣勢下，技職教育還是產生出一堆優秀人才?

發文的成大學生可能不知道成大電機系有些優秀教授就是讀高職出來的? 例如已故的前成大電機賴溪松教授(非常傑出)就是高雄高工電信科64年畢業校友。

而目前還在成大電機系任教的王醴教授過去畢業於高雄工專電機科，當年升等教授的時候聽說非常年輕 (好像是破紀錄)。

下面連結（我的這篇貼blog文章）貼出來可能會讓更多無知又自傲的普通體系學生崩潰:

【台灣的技職體系就算在社會文化的歧視與偏見下仍然人才輩出，出過好多學術界傑出大咖教授和業界優秀人士】

https://jimsun-embedded.blogspot.com/2021/02/10178-2-3223-6-1-9-stmicroelectronicsmc.html

早期技職體系相對比較少人繼續升學，幾十年來就被某些普通高中體系的人講（嫌棄）說技職體系的人的學歷太低、沒有讀大學；

而現在技職體系學生都有持續升學，又被某些普通體系的人講（嫌棄）說現在技職體系的人都在顧升學。就算後續讀到台清交成的研究所畢業，又被講說這是學歷血統不純。

嘿對，都給你們講就好、都給你們贏就好。

不覺得台灣社會在這方面有許多人非常無聊且幼稚？而且是不分年齡。

其實正規的技職教育，就算是顧升學，除了共同科目之外，也是學一堆專業理論和實驗作為主要升學考試內容(專業科目)。

反正都是要考試競爭升學，幹嘛不以專業內容來作為考試競爭內容？多數人畢業後去社會上工作，早晚還是需要用到專業科目內容。而且高職本來就有許多理論課和實驗課，這樣子難道不好？

講真的，無論最後如何發展，在高職階段去學些實際的專業理論和實驗，在實際意義上，也比只學一堆與專業無關、只為考試而考試的東西還來得好多了。

其實之所以會有許多普通高中體系學生去歧視技職教育體系的狀況，可能源自於某些自傲+自卑+忌妒的心態。

台灣教育(或說台灣社會)就是考試分數導向，有些普通高中生認為，怎麼在國中升學階段分數考得比他們低的人，居然可以在高職(高中生年紀)階段就開始學習這麼專業的內容?

某些人不願意接受這個事實，所以當然不願意去承認技職生在專業領域方面的努力和成果。

事實上，普通高中生無法在學校課業內接觸專業，這是台灣社會文化繼承了華人傳統科舉思維和教育制度的問題，自己如果是人才就應該要用脫離體制標準的視野去看清這一切! 甚至是該去深入了解(包含歷史因素、發展等)、逐漸改善這些觀念和體制! 而不是在那邊自卑自傲和文人相輕的去歧視技職體系學生。

那為何我們當年還是要讀去名校研究所? 因為台灣社會迷信阿，講事實也講不聽阿，只想看校名阿，如果沒來讀過這些學校，人家以為我們在唬爛、以為我們在酸葡萄。

列出之前分享的一些相關文章(連結):

2021年3月21日星期日

回想起幾前年和前成大電機系羅錦興教授的一些討論

最近回想到幾年前還在科技業上班的時候，曾經和已故的前成功大學電機工程系資深教授—羅錦興老師有過一些討論，

羅教授除了在信中提到他發展中醫的事情之外(相當敬佩，推廣中醫並進行相關研究是對社會有很大貢獻、而且是很不容易的事)，

我們討論到一些關於技職科大的方面的議題，羅老師提出了一些看法和建議:

1. 台灣教改的錯誤讓台灣經濟開始吞下苦果。

2. 從技職來，當回到技職，研究技職如何和產業接軌，這最為重要。

3. 現在當大學教授看來不容易，尤其技職大學一一倒下，慘不忍睹，不知誰能救？國立大學無端擴編，讓私校難以生存，技職有苦難言，不管公立或私立。若想當大學老師，建議從技職著手，朝產業(類型)博士發展，負責讓技職和產業接軌。

我認為羅教授的這些建議相當中肯實在，至今銘記在心。

自從上面的信件討論之後，一直都有和羅老師保持聯絡。而後來也有回成大當面拜訪羅教授，在結束會談之後，他還很親切的騎機車(當天他沒開車來學校)從成大自強校區載我到台南後火車站搭車。

如今現在回想起來，讓我有不少的感觸，也相當感謝他當時的鼓勵和這些寶貴的建議。而這些建議也是我今天會離開科技業去推廣技職教育和技術課程的主要動力來源之一。

而關於科技大學的方面，很可惜也很遺憾，在台灣，不要說產業博士(真正意義上的產業博士，不一定是教育部在推的那種)，其實連真正的技職學校都已幾乎不存在了，願意和產業接軌的掌權者也很少(當然我們的產業也是有一些問題)，所以勢必得按照情況的變化而調整作法，但核心目標方向卻是始終如一的。

也很感恩，在這一路上，雖然見識到了許多體制內的誇張黑暗面及務虛，但也有一些像是羅教授這樣的好教授們的支持/鼓勵/合作/交流，讓我在達成理想的道路上有源源不絕的動力和溫暖。

2021年2月7日星期日

【社會迷思】高職所學真的會缺乏理論基礎嗎? 以高職理工科系(高工的電子科)的教材內容為例

坦白說，就算後來讀到(社會上多數人以為比較厲害的)成大碩士班、博士班且在碩士畢業時曾去聯發科集團上過幾年班(軟韌體開發性質的工程師)，至今擔任中小企業的顧問協助促進產學研發成果，有時到科技大學兼課，以及這一兩年都在成大帶領工程系所實驗室的碩士班研究生進行專案研究與學習(執行研究計畫、產學計畫、參賽指導、碩士論文內容等)。偶爾回過頭來看高職時期的電子學、基本電學教科書，看到裡面的一堆繁雜物理電學基礎和數學，還是覺得許多內容頗有深度和難度，根本一點都不會比大學甚至研究所的課程簡單，甚至可以說比起許多大學甚至研究所課程門檻還難了不少(本來這些科目就是普通高中/大學體系到大學才會學到的專業課程，只是差別在於因為在高職階段所以是中文版)。

有興趣的朋友可以自行上網查詢高職(工程科系類的高職就是所謂的高工)基本電學、電子學、電機機械、機械力學等方面的教材，下面以高職學校放在學校網頁上的基本電學和電子學的PPT教材為例，可自行點擊觀看:

- 基本電學II-交流電功率

https://drive.google.com/file/d/0B9bRNgLTEXTAUFdaTjdFQVVjRDg/view

- 基本電學II-諧振電路

https://drive.google.com/file/d/0B9bRNgLTEXTAdkEycHpIdlZzODQ/view

- 基本電學II-交流電源

https://drive.google.com/file/d/0B9bRNgLTEXTAbGtMN1pUaUlIM2M/view

- 電子學II-場效電晶體放大電路

https://drive.google.com/file/d/0B9bRNgLTEXTATUM5UmhmejJoYmM/view

- 電子學II-串級放大電路

https://drive.google.com/file/d/0B9bRNgLTEXTALUprYllPNTE0eHM/view

相對於高職求學時期，到了就讀科技大學的階段，雖然大多都是博士教授在教書(師資課程完全普大化)，但也是有一些基礎的部分會教錯或者簡單帶過，且每學期的授課時間相對高中職還短、又硬要用厚重的Bible原文書(大多數學校課程是不可能教完的，通常只教了一部分的內容，要不然就是快速簡單帶過)，多數學生能學到的內容未必比高職時期(包含在補習班被很厲害的專業科目老師所教)紮實。自己是因為在高職時期就已經學過這些，所以才能理解這兩者(高職先學一次，或者等到大學才從頭開始學)之間的差異(如果只有在大學學過這些科目，那很可能會不太清楚這些在學什麼，除非後續有走相關領域且不斷地使用到)。

更不要說實驗課了，嚴格來說，大學或研究所課程的實作其實大多都比自己高職時期受到的要求還簡單(印象中高一剛開學沒多久在實習課就要實際拿變壓器做AC110V交流電轉換應用相關的實驗，後來到成大後看到一堆修過電路理論和實驗科目背景的人連基本的交流電路甚至直流電路是碰都不太敢碰或者極度不熟悉)。到科大之後師資課程完全普大化，或者遇到不少過得比較安逸的教授，本身都不熟這些實際的東西，在實驗方面大多是助教簡單帶一帶，教得更淺或者更零散，這樣子真的會比高職好嗎?

而在數位電子電路的方面(數位邏輯或稱邏輯系統或稱邏輯設計課程，反正就是數位邏輯科目，只是課程名稱略有差異)，高職時期的數位邏輯課程就已經拿TTL的數位邏輯閘與正反器IC在練習做一些題目的實驗，如計時器甚至小時鐘電路，也曾經在高職階段就有接觸到CPLD和8051 MCU基礎的相關實驗。不像現在回頭看成大碩士生很多在大一時期學過一學期的邏輯系統或者邏輯設計，結果居然不少成大學生其實連正反器是幹什麼的都有些忘了，只記得有教過布林代數或卡諾圖化簡...以及很多大學的電工實驗/電子學實驗/微控制器/微處理機系統相關科目教的介面電路還真的比高職基本電學、高職電子學還來得粗淺很多。至於研究所的一些嵌入式或物聯網修課科目就更不用說了，蠻多可能教得又更淺或者標準更低(真的是如此)。而在研究計畫或者學位論文或者研究型論文內容的專案上，更是一堆人只會買和用現成硬體模組，完全沒有去了解其中的硬體設計原理(畢竟了解也不一定對於趕快畢業拿文憑的這個需求有幫助)。偏偏我們的某些產業公司在用人方面因為文化的緣故，也不斷地去捧這些不夠實際的大學教育與研究方式和文化(當然其中也有好的，但是比例上實在偏少)。

甚至看過某些資訊相關領域(當然也是很多所謂電機博士、學者在其中參與)的SCI期刊論文(學術研究論文)內的基本電路錯誤，這種錯誤程度其實是有基本程度的高職電子科或電機科學生都看得出來的......說真的按照個人長期接觸熟識許多名校教授的經驗，這些高職生學的東西，並不一定是國立名校大學的電機博士教授就一定很懂阿(可能他們讀過相關科目，但沒真正在工程上用到的話也不太會，當然也有些電機博士教授是幾乎完全沒碰硬體領域，這也是一種狀況)

其實即便是這樣，這20年來的高職仍已經算是很偏向升學導向了(專業內容難免會為了考試而沒像是早期那樣紮實)，聽一些長輩和業界前輩所說，早期的工程科系類高職(高工)所教授的內容(不論是理論或實務)，都比這十幾二十年來的高職教得還更深更多、標準也更嚴格、更紮實。所以綜合上述來看，現在的台灣比起30年前，表面拿到高學歷的人變多了，可是國家產業實質的競爭力真的有隨著學歷的提高而上升嗎?

所以就實際專業內容來說，高職真的比較差嗎? 何況高職生的年紀是比大學生更輕的。

而幾乎不懂高職專業內容的多數國中老師們真的懂高職在學什麼嗎? 能給國中生和家長正確客觀的觀念嗎? 從上述內容教材來看，高職真的全都只是純動手而沒有教設計原理理論嗎? 顯然並非如此吧

另外，很多實力不錯的高職生反而到了大學後受到台灣人普遍對於大學應該要大玩特玩的文化觀念影響加上上述原因，以及許多科大專任老師本身就不懂技職體系而看輕自己的學生，常會灌輸一些科大就是比普大名校差的觀念洗腦，或者課程規劃與內容方面的不合適(幾乎完全普大化，台灣技職科大多數的主導者與多數師資也不懂技職)，反而使得許多高職背景學生失去興趣或信心，到最後可能變成自我放逐導致實力大退，把上述在高職所學的專業理論和實務基礎(坦白說是真的有深度)給逐漸淡忘或放棄，甚至到最後轉行。

甚至還有一些較特別的狀況，例如有些高職/科大生會因為長期受到台灣社會對於技職體系的偏見歧視文化而開始自卑，導致自己也開始看不起自己所就讀的技職體系；同時也有學生會因自卑而衍生出自傲(做了些深度不深的實作成果，但因好不容易從這個歧視職校的社會上得到一點肯定就自傲，而導致視野受限)，而導致某些同學沒去將自己的弱項給補足並且設法去讓自己在社會去突破名氣的限制加以證明自己(畢竟社會還是比較信普通高中名校、普大名校)。

事實上，無論是上述哪一種狀況，這些對國家產業整體而言都是蠻可惜的事情，也是不必要的內耗。

科學/學術/工程領域的精神就是要求真求是，不論自身出自於什麼教育體系，客觀面對事實是很重要的態度，無知導致驕傲自滿或者自卑都是沒有必要的心態。

一位畢業於台大電機系及加州大學柏克萊分校電機與電腦博士學位，並且曾在台積電當過高階主管(研發處長)的業界資深前輩楊光磊博士，我個人相當的贊同和敬佩他寫的一篇文章(標題: 學術教育與技職教育的價值，原文網址: https://www.digitimes.com.tw/col/article.asp?id=309&fbclid=iwar3yk-dkxkv7bdpqdfhzem5ti9dvikgq2dkwvaltelndsxlpeyqvwp3tsqq )，其中有幾段真的讓我覺得印象深刻:

『我到了美國念博士學位時，雖然少不了一些必要的讀書考試外，最大的差別是對職業、產業的體驗和浸潤。也許因爲身在產業蓬勃的矽谷，我在研究所的時候就有強烈身在產業的氛圍，幾乎每個教授都有深刻的產業經驗，所以即使在一個研究型大學，卻像是身在一個「技職」學校中。』

『相信大多數人都認為教育的出口是「就業或創業」，可是為什麼台灣有些高等大學會義正詞嚴地覺得自己不是「職業訓練所」？是否因爲許多知識份子，如同我小時侯受到傳統文化的影響，迷思於「萬般皆下品，只有讀書高」的職業價值？』

『知識與能力、學習與就業，本來就是相輔相成、互相配合、沒有價差的兩端。但願台灣的高教界能夠好好的思考教育的目的，為台灣培育有能力、真正能夠幫助台灣產業升級的未來人才；而台灣的產業界更要思索如何伸手與教育界合作，不再只用成績、學歷任用只會讀書考試的純知識人才！』

個人覺得，迷信學位文憑/校名的文化的這個長久以來的現象，在東亞或華人社會已經變成像是一種信仰，就好像在群體盲目信奉某種宗教一樣，也似乎如同溶入於血液或空氣之中一般的無法自拔。

-----

- 台灣的技職體系就算在社會文化的歧視與偏見下仍然人才輩出，出過好多學術界傑出大咖教授和業界優秀人士

- 【工程實務教育】【產學落差】【技職教育體系】關於台灣社會對於技職體系的歧視與矛盾

- 在台灣教育體制下之小時候對數學考試沒興趣，其數學能力就一定會一直爛嗎? 書讀越高越高尚?

- 再度談談台灣許多大學的工程基礎實驗(實作)課程

- 【務虛的假創新 & 大學或碩士畢業生的出路】

- 滿街都是名校畢業生?

- 學術教育與技職教育的價值(楊光磊博士)

2020年12月31日星期四

大學系所的招生問題遠比我想像中的快? 以中字輩大學工程系所碩士班系所組報名狀況為例，但其實少子化的影響還沒有真正到來

最近稍微看了一下一些大學碩士班的招生簡章和報名人數統計，才猛然發現

沒想到已經有國立中字輩大學的理工相關科系的碩士班組別考試報名人數掛0了，也有系所的報名人數和招生人數相當接近(例如要收3人而只有2人報名)...而且還是相對好找工作的理工相關科系(例如戊組的考科所對應的領域，如果自己有好好將實務技術學好，應該還是會找到不錯的工作)。

圖片來源: [1]

圖片來源: [2]

這不是個案，只是因為新聞報導，所以我剛好看到這間學校碩士班的報名人數，一定還有許多類似狀況的大學碩士班系所組別也有這樣的問題

中字輩的學校以及許多國立科大都已經在網路上大打招生廣告(如中山大學、雲科大、高科大等校)。在未來，台清交成也大打招生廣告的日子或許也不遠了?

(少子化的結果其實還沒有真正的影響大學，幾年以後就真的會有了)

個人認為，相較於過去的台灣社會，在未來，文憑學歷、校名的影響力有可能會隨著這些趨勢而大幅減少，個人能力的實際累積才是最重要的

圖片來源:

[1] 國立中興大學110學年度碩士班考試入學招生簡章, http://recruit.nchu.edu.tw/grade-exam/master/110/110M_PAPER.pdf?fbclid=IwAR0Nn7WbIg--UqrQCgcmCBNvL8nP2lItuMvVSKTWK9Psq_E5V11BS6VRyUQ

[2] 國立中興大學110 學年度碩士班考試入學招生報名人數表, http://recruit.nchu.edu.tw/grade-exam/master/110/110M_EnterData.pdf?fbclid=IwAR0CmVn0HyciFwexDlSaACusrtSEyRXL9uW5Za6OSjskhBSyObABOXfqmWo

什麼是文憑學歷和產業公司之間的惡性循環? 一張圖告訴你

一張圖告訴你什麼是文憑學歷和產業公司之間的惡性循環(花了五分鐘想了一下然後就畫了這張圖)

(1) 許多人在大學除了修課之外(大多是量多而質不精)，沒累積什麼職場上能用到的實務經驗和做人處事共同合作的能力

-> (2) 許多產業界公司為了選到有基本能力的人，所以只好從至少多活了兩年人生的碩士畢業生之中去挑人，開始看重文憑學歷/校名等項目

註: 這裡的所謂的多活兩年，指的是至少有被指導教授交付過一些任務(當然也未必和專業領域內容直接相關)、至少有學位論文口試表達報告過自己做的ppt，很多人在大學時期連這些基本的磨練機會都未必有，但這些問題的根源其實一樣是出自於大學教授們(重心擺在研究生幫自己產出績效，而對於大學生的教育和訓練當然輕忽，個人認為這不是重研究而輕教學，而是重個人升遷績效而輕教學，大多也不太關心學生畢業後的實際出路)。

-> (3) 所以許多學生們認為，既然須要碩士學歷才能找到好工作(公司要看)，那大學時期就乾脆不需要累積職場所需要的能力了，反正等到考上碩班再努力就好(但是很多壞習慣和觀念已養成)

-> (4) 因為學生有(3)這種等到讀碩士班再去努力的觀念，所以導致許多產業界公司認為更沒辦法從大學畢業生挑到適合的人才，所以公司認為更該看重碩士學歷文憑

-> (5) 因為許多公司太看重學歷(如(4)所述)來進行人力招募，許多學生開始認為能洗到好看的碩士學歷才是重點，而實際的職場能力養成則是其次，基本上認為能拿到文憑就好

-> 回到(1) 開始惡性循環下去

2020年12月3日星期四

從電機電子工程專業的一個小小議題來看台灣的大學學術界與研究所碩博士

有熱心網友覺得上一篇和硬體電路基礎相關的技術教學探討文章的內容太硬(https://jimsun-embedded.blogspot.com/2020/12/arduino.html)，並非每個人都具備相關基礎知識，所以他建議可以先列舉出重點。

我完全可以理解他所說的，也很感謝這位熱心網友的反饋(真心感謝)，這是很好的建議。

其實我一開始也有想到這個方面，曾考慮過要不要講這麼細，要不要直接歸納結論讓初學者比較能吸收

但其實，嚴格來說，同時也是坦白跟大家說，這文章內容可能是還不到高職電子學基礎理論難度的內容 (或者差不多。當然實際上能在實務上掌握的學生很少，不管是高職生、大學生或研究生，我相信即便連許多電機博士都不一定熟悉，除非他本身長期是做很直接相關的方向且有實際動手參與開發)...我本身是讀高職上來的，到後來讀所謂名校碩士班，其實發現許多人事物方面沒有比較專業

而現在多數人都至少有讀到大學甚至碩士以上

所以這樣反差比較襯托之下，大家就能知道我們的大學、研究所在實際上有多麼虛有其表...也應該比較能理解我平常為何要講這麼多關於大學/學術界務虛不實在的事情

這是希望大家能多務實、多重視實際面，而不要只看表面學歷、頭銜、職務甚至當下的薪水高低來評斷一切，如果要找到好的人，一定要透過一些用心的方式實際去看一個人的實際專業經驗水準、對專業的熱忱、對事情負責任的態度等等。因為就算是一位電機博士，即便學位很高，也早就都修過學校相關課程，甚至發表了很多學術論文，但也未必就懂高職生所懂的專業。我也曾在許多名校碩博士學位論文甚至等級某些工程應用領域蠻高的SCI期刊論文中看到一些很基本的錯誤

而這篇文章嚴格來說也不能算(按照我自己對自己的標準不敢稱作)是教學，可能只能算是探討，我自己覺得自己也不是做這方面的專家。還有一個目的就是為了呈現上一段文字所說的學歷經常只是表面的事實 (除非我們的大學的教學和研究內容相當紮實，但實際上是充滿著一堆大外行)

二來，這些文章如果只有講重點結果，就變得跟原本許多人只想拿Arduino來做淺層應用差不多，知其然卻不知其所以然，也有可能會變得和一些表面上是工程實務應用但是實際內容卻很空虛的學術界論文類似。

畢竟，魔鬼藏在細節裡，從細節內容處即可見真章

【你所不知道的Arduino】Arduino UNO電源選擇電路之設計機制與動作原理分析 & 實際進行實驗量測結果之差異探討

【若需要嵌入式系統技術輔導課程可來信洽談合作方式: iws6645@gmail.com，亦可先點擊參考這篇介紹文章】

歡迎透過合法的方式分享此文內容，若要轉載/轉貼，請明確貼出此原始連結並標示作者基本資訊，請勿抄襲及非法轉貼(例如擷取內文同時並未註明出處)

有鑑於近年來許多學校師生、maker技術愛好者甚至產業公司都有許多人在拿開源的Arduino板子去作工程應用，但是卻比較少人(尤其是學校師生)藉由這個軟硬體都開源的平台去探討與學習一些軟硬體技術細節。許多人只拿板子來做應用，相當可惜。事實上，因為這是一款軟硬體開源的平台，所以可以從其函數庫的程式碼以及電路設計中去找到很多可以學習專業知識和技術觀念的地方。

小弟不才，希望分享一些內容供讀者們參考

這篇文章來針對板子上的進行簡單的分析/探討/說明/拿手上有的UNO板子進行量測實驗，以一個韌體開發人員對於嵌入式系統發所需的基本硬體觀念來闡述(或許不會太深入講解硬體細節，自己也不是專攻硬體電路的電路專家，過去幾年主要的工作是偏向嵌入式系統軟韌體，對硬體方面比較常接觸的就是一些基本的介面電路)，希望藉由文章讓初學者不會太害怕了解較簡單的硬體電路原理。

P.S. 因為有時候整理校正這種字數很多的文章到想睡覺時會整理到腦子不清楚，有時會導致誤將自己在記事本寫好的某段文字貼到不對的段落，往往事後自己重複檢查時才會發現Orz...已經盡量檢查校正，若有明顯錯誤還請大家熱心提醒，感謝

--------------------------------

如文章標題，這偏要探討Arduino UNO板子的電源選擇電路之動作原理分析 & 實際以手上的Arduino UNO板子(可能與官方版本UNO有差異)量測實驗，先從原理面來分析。

Arduino官方的Arduino UNO開發板的電路圖[1]，請將此電路圖開啟並參照比對，為了方便說明，內文中的電路圖會截取[1]部分電路，並加上一些框線來配合說明。

如果要從Arduino UNO官方版本板子上面所提供的電源線接孔去輸入電源(當然是DC直流，這個應該不必多贅述)，有兩種選擇:

(一) USB供電，如下圖

圖1

(二) 7~12V DC電源輸入孔(DC5.5*2.1mm電源插座母座接頭，也被稱DC Power Jack或DC Jack，以下簡稱DC Jack)，雖然這種供電給Arduino板子的方式現在應該比較少人用。

圖2

市面上其他一些進階版本/簡化版本可能有些不同，這裡以Arduino官方的版本的UNO電路圖為主來說明。

有些電學背景或經驗的讀者就會好奇，Arduino板子是如何藉由電路設計去決定哪一種電源作為ATMEGA328P MCU系統的電源?

由圖3可看出 7~12V電源孔(DC Jack)母座的第2腳(PWRIN)即為電源正極輸出端，在經由編號為D1的二極體之後(可防止逆向電壓輸入以免導致板子上面元件因此毀損，因為當二極體於加上逆向偏壓時PN兩端是開路，也就是不導通狀態)，會接到電路上標示為VIN端之處，並輸入NCP1117 LDO穩壓IC穩壓出5V，並且這5V然也有輸入另一顆LDO去穩壓輸出3.3V(如圖4的LP2985-33DBVR穩壓IC)。

圖3 ([1])

再來看到圖4，如果VIN是7~12V，經由兩個10K的電阻(RN1A與RN1B)分壓後，假設分到大約3.5V~6V(對應接到DC5.5的VIN的電壓大小，分一半，也就是VIN/2)的壓降在編號為RN1B的電阻(下方的電阻)上面 (也就是TP_CMP點。可能有人會疑問中間不是也有接到LMV358嗎，但OPA的輸入阻抗極大，所以這邊可先這樣看)。

圖4 ([1])

FDN340P是一顆PMOS(P型MOSFET，不清楚的讀者可自行google參考相關基礎)[2]，在這裡將其作為開關用圖(D極與S極的導通on與截止off)。

圖5 ([2])

LMV358IDGKR是一款內含兩組OPA(Operational Amplifier)的IC [3]，如果我沒看錯或漏看的話，LMV358IDGKR這顆IC本身所吃的電源VCC+接點與板子電源的連接狀況主要是被標示在[1]電路圖的最左上角上(之前我眼花漏看了，經網友提醒後更正)。

圖6 ([3])

當7~12V電源透過DC Jack接到VIN，RN1B分壓到3.5V~6V(對應7~12V)的電壓，而LMV358 OPA元件(U5A)在這裡是被用來作為類比電壓比較器，當第一組OPA的非反向輸入端(+端，也就是這顆OPA的腳位3)，這個電壓如果大於加在反向輸入端(-端，也就是這顆OPA的腳位2)的3.3V時，LMV358 OPA(U5A)作為比較器會輸出一個類似我們數位電路的邏輯1的電壓(high level voltage)到FDN340P這顆PMOS的Gate極(閘極)，也就是TP_GATE點，這邊的設計原意和目的應該是希望V_GS(也就是V_G-V_S) > Vth，讓這顆PMOS的Drain極(汲極)與Source極(源極)為不導通(開路)，但實際用手上的UNO板子進行量測的結果與此有落差(後續實驗結果與內容會敘述，如#1)。

另外，因為這顆PMOS的D極和S極之間還有一個二極體，所以我們要來分析看看這顆二極體是否會順向導通。從圖3可看出當7~12V電源如果有接上(DC Jack)，NCP1117ST50T3G這顆LDO穩壓IC會穩壓並輸出5V，而這5V與上述PMOS的S極，同時也是PMOS上面內藏的二極體(body diode)的N極有相連，所以此時不論有無接上USBVCC時，該二極體都會因為無法得到足夠的順向偏壓而不會導通(矽二極體的順向偏壓所需導通的電壓也就是障壁電壓理論值是0.7V。從FDN340P Datasheet內容來看，經過這個PMOS內藏二極體body diode的電流與順向偏壓的關係可參考圖7第一張的IV特性曲線圖)。

圖7 ([2])

所以這狀況下(邏輯1的電壓(high level voltage)到FDN340P這顆PMOS的Gate極)，FDN340P這顆PMOS的Drain極和Source之間極仍為開路(不導通) ，所以來自USB的電壓源USBVCC不會連接到+5V端(這應該是設計的用意，但實際用手上的UNO板子實際量測的結果與此有落差，後面內容會提及如#1。細心的讀者應該有注意到，穩壓IC輸出的5V同樣也會接到PMOS的S極)。

圖8 UNO電路設計目的原意 (截取並修改自[1])

而板子上主要IC的VCC都是接到這個+5V端，無論是拿來作為USB/UART轉換器的ATMEGA16U2(在某些UNO板子被替換成專用IC如CH340而不是用ATMEGA16U2 MCU、或是讓使用者編寫程式進行控制的ATMEGA328 MCU的VCC都是以這個+5V端的電壓做為電源)，所以可看出在這種狀況下，Arduino UNO板子是選擇來自DC Jack的7~12V電源並經穩壓後的5V作為電源。

而另一種狀況，也就是如果在沒有接7~12V電源到DC Jack，而是接上USB電源線(USBVCC端有5V)的狀況下，RN1B電阻上面(TP_CMP端點)沒有壓降，LMV358 OPA的非反向輸入端被RN1B電阻pulled down到GND，所以LMV358 OPA作為比較器輸出一個觀念上類似我們數位電路的邏輯0的電壓(low level voltage)，0V去輸出到FDN340P PMOS的閘極(也是TP_GATE點)，按照一些書籍和網路資料的輔助說明，該處設計的原意目的似乎是希望這樣的狀況下讓V_GS< Vth(但是實際上狀況也有落差，因為板子剛上電時，PMOS的S極與D極還沒導通，此時V_S應該是0V。所以實際上須要靠PMOS上面D極與S極之間的二極體協助完成目的，後面會有較詳細的相關說明如#1)，按照PMOS特性，當V_GS< Vth的時候，S極和D極導通，所以USBVCC可以藉由PMOS連接到+5V端做為UNO板子的系統電源(當然也有輸入另一顆LDO去穩壓輸出3.3V)。

圖9 UNO電路設計目的原意 (截取並修改自[1])

註: 包含上述提到的OPA元件作為比較器輸出的邏輯0與邏輯1的部分，其實實際上這仍然是屬於類比電壓，因為OPA是類比式的電子元件，所以這樣的敘述方式，就硬體電路設計而言可能沒有很嚴謹，但希望讓一些純軟體背景、頂多只懂數位硬體觀念的讀者有個基本的了解(許多相關文章也是這麼描述)。

以上是原理面的分析探討，某些國內外書籍和網路文章也有類似部分的教學(如[6]與[7])。

--------------------------------

重頭戲來了，實際以手邊Arduino UNO進行實驗量測狀況

我手上的幾塊Arduino UNO板子的FDN340P PMOS的部分是被HM2301B(IC標號A1SHB) PMOS所取代(如圖11[5])，不確定是否還有一些電路的部分與官方的UNO版本有差異(畢竟這些板子就算被改過也未必都方便拿得到修改細節後的確切電路圖)，另外也曾經看過某塊UNO板子的RN1B(圖12照片中的R14)的部分，似乎直接被一顆電容器取代。

圖10

圖11 ([5])

圖12

@實驗1: 只接DC Jack電源(DC 12V輸入) 或者USB電源以及DC Jack電源(DC 12V輸入)都接上:

(註解: 因我手上應該的UNO板子應該不是官方版本的UNO，所以下面講的LMV358可能根本不是LMV358而是LM358，導致電路行為異常，下面會有#1針對[8]進行相關說明)

類比電壓比較器的反向輸入(LM358[和官方電路指定IC款式不同] 裡面第一組OPA的PIN 2) = 3.3V

類比電壓比較器的非反向輸入(LM358 裡面第一組OPA的PIN3) = 5.65V

類比電壓比較器輸出(LM358 裡面第一組OPA的輸出PIN 1) = 3.77V

HM2301B PMOS的G極電壓V_G = 3.77V

HM2301B PMOS的S極電壓V_S = 5V

HM2301B PMOS的D極電壓V_D = 5V

LMV358 裡面作為比較器的OPA的反向輸入端(PIN2)為板子上原先設計的給入電壓3.3V，而量測來自非反向輸入端(PIN3)的RN1B的壓降為5.65V(也就是12V扣掉二極體D1的順向偏壓0.7V之後大約是11.3V的一半)，所以理所當然的，LM358(和官方電路指定的LMV358是不同的款式) 裡面第一組OPA的輸出(PIN 1)約為3.77V(作為類比電比較器來應用)，也就是TP_GATE，同時這個輸出也接到HM2301B PMOS的G極，所以V_G也約為3.77V，V_S為5V(來自DC Jack再經過AMS1117穩壓IC輸出的5V，如圖13)，因為V_GS (-1.23V) < Vth，至於Vth是多少，可參考HM2301B Datasheet[5]內Page 3左下方的IV特性曲線圖(如圖14，但要看懂這些需要一點經驗與思考)，V_GS如果是-1.23V其實已經足以讓這顆PMOS處於一定程度的導通狀態(若要讓PMOS截止，則V_GS在相關條件下的合理範圍內要盡量大一些，以這邊的狀況來說就是希望讓OPA作為比較器輸出5V到PMOS的G極，所以比較器輸出電壓同時也就是V_G，但現在該電壓的大小只有3.77V)，所以此時HM2301B PMOS的D極和S極是導通的，V_S和V_D都是5V。

圖13 (截取並修改自[1])

圖14 ([5])

而在只接DC Jack電源(DC 12V輸入) 而沒接USB電源線的狀況下是這樣的結果，這就是和上述原理所設計的目的不太一樣的地方了(後續內容#1之處會提及主因)。照理說在有接DC Jack電源(DC 12V輸入)的狀況下，設計原意應該是希望PMOS的G極有高電壓(數位邏輯1)之下的D極和S極之間不導通(開路)，以隔絕來自USB的電源(USBVCC)灌入+5V端。不確定這是否是接上PMOS的G極之後才拖下來的電壓(3.77V)? 但從量測結果看起來，D極和S極確實沒截止(沒斷開)而是導通的。

不確定是否是因為有一些非官方版本的UNO電路設計的差異造成這些狀況(後續內容#1之處會提及主因)，個人覺得關鍵是如果OPA 輸出(TP_GATE端)到PMOS的G極的電壓夠大，這樣V_GS（V_G-V_S）就不會小於Vth （PMOS導通條件是V_GS< Vth，與NMOS的狀況相反），如此就會讓有接DC Jack電源的狀況下，PMOS的D極與S極不導通（截止）。

(註: 按照LMV358 Datasheet，這顆IC的最大Supply voltage是5.5V，通常輸出電壓會有個Swing範圍，看是比VCC低多少)

否則本來就會因為OPA輸出3.77V而導致V_GS(-1.23V) < Vth進而導致PMOS的D極和S極導通，而失去了原本希望此時PMOS的D極和S極應該是不導通（截止）的設計用意。

~~曾經想過，不知會不會是官方為了區分官方與非官方版本的UNO所故意留下的伏筆？但如果看官方給的UNO的layout應該也會得知才對~~

#1: 2020/12/04凌晨更新:

按照對岸網友的討論與實驗[8](和我上述遇到的狀況一樣，看起來也是一篇原創文章)，似乎是因為我們手上的UNO板子上面的LMV358根本都被換成了LM358 ，所以在比較器高電位輸出時的電壓才會只有3.77V左右而導致V_GS(-1.23V) < Vth進而導致PMOS沒辦法進入截止狀態，而網友將UNO板子上的OPA IC(原先官方指定的LMV358的位置)明確換成LMV358 IC，結果就正常了。

從外觀包裝表面上來看，LMV358和LM358是 Pin to Pin compatible(IC腳位兼容)。但在實際使用上，當然須去了解這兩顆IC之間的特性差異

這邊針對這部分做了一些基本的調查，LMV358有Rail to Rail軌對軌輸出特性(輸出的電壓範圍可和工作電壓的範圍相同)，能輸出接近5V的電壓，能使得V_GS> Vth，進而讓PMOS處於截止狀態，USBVCC端不會與S極的+5V端導通。

不過因為現在較少人會使用DC Jack供電給Arduino UNO，所以這件事情(LMV358經常被換成了LM358)就也沒那麼明顯(應該是因為比較不妨礙常用到的主要Arduino UNO應用功能)，所以才會沒有經常被拿出來討論

(Ref[8]: 【原創】為什麼你的Arduino會漏電, https://www.arduino.cn/thread-90169-1-1.html )

而實際上，過去較舊版本的Arduino UNO官方版本電路圖[9]似乎也曾經拿LM358來做一樣的事情(當然當時的狀況可能也還會有些其他差異，或許當時這樣是OK的，詳情我不清楚)，如圖15，可參照: https://www.arduino.cc/en/uploads/Main/arduino-uno-schematic.pdf

整體來說大概是Arduino官方後來也逐漸改進了電路設計

圖15 ([9])

@實驗2: 只接USB電源:

類比電壓比較器的反向輸入(LM358[和官方電路指定的LMV358不同款式] 裡面第一組OPA的PIN 2) = 3.3V

類比電壓比較器的非反向輸入(LM358 裡面第一組OPA的PIN3) = 2V

類比電壓比較器輸出(LM358 裡面第一組OPA的輸出PIN 1) = 0V

HM2301B PMOS的G極電壓V_G = 0V

HM2301B PMOS的S極電壓V_S = 5V

HM2301B PMOS的D極電壓V_D = 5V

這個情況之下的量測結果看起來就比較符合原先的設計目的。不過實際上，因為現在沒有了來自DC Jack的(7~12V)電源電壓到+5V端點，而+5V端點是連接到PMOS的S極，所以在電路剛上電的時刻，V_S應該是0V，而V_G也是0V，所以V_GS(0V) > Vth所以PMOS的應該不會導通。但是PMOS上面的二極體的N極在電路剛上電的時刻如同V_S是0V(同一點)，而二極體的P極是USBVCC的5V(因為這時USB電源有接上)，所以剛好在PMOS的body diode(內藏二極體)順向偏壓的狀況下讓這個二極體導通 (P極與N極導通，但這時這二極體的兩極前後的電壓會有落差，落差值就是順向偏壓)。這時候，S極有電壓了(此時V_S電壓大小為USBVCC的5V扣掉內藏二極體的順向篇壓)，而G極依然0V，就使得V_GS < Vth條件成立，導致PMOS的D極和S極導通，所以這時候量測到的V_S和V_D都一樣是5V，而這時PMOS上面D極與S極之間的二極體變回不導通，因為這時候二極體的P和N這兩端的電壓就也都是5V(V_S和V_D)，所以V_S和V_D之間也不會有因二極體須要克服障壁電壓所需之順向偏壓的壓差。

值得注意的是，若對照官方UNO電路圖的VIN(PC1，47uF電容器+極那一點的電壓)，在這個沒有接電源到DC Jack的狀況下，量測到VIN仍有4.2V的電壓(還沒研究其原因)，所以RN1B分到大約2.1V，並且連接到LM358裡面的第一組OPA比較器的非反向輸入端，這個2.1V小於反向輸入端的3.3V所以OPA作為比較器輸出0V到PMOS的G極，所以V_G為0V，按照PMOS特性，此時D極和S極導通，USBVCC灌入+5V端，作為UNO板子的系統電源。

也因為有做實際實驗量測，把UNO版子這些電源相關的部分的一些元件的位置都弄清楚了(沒看Layout圖)，這邊標示出來給讀者們參考，如圖16 (PMOS左邊的那顆綠色的扁扁的元件是接在USB VCC電源端的保險絲，當然這類元件也不一定都是綠色的，當時標註照片時我沒標註到所以就在這裡用文字補充說明)。

圖16

另外關於一些與官方UNO板子的IC型號的差異，官方UNO板子電路圖上的U1也就是NCP1117 穩壓IC，我手上的UNO板子是被替換為AMS1117，在一些細節之外，在Arduino UNO板子上面的基本應用方式大致上應該差不多(細節我沒去仔細深入比較)；而再次如前述內容強調LMV358 IC在許多非Arduino官方的UNO板子是被用LM358 IC取代(這就是關鍵了，我手上的UNO板子應該都是如此，才導致上述的實驗結果，與[8]遇到的狀況一樣。但這狀況在大多數人的應用情況和使用習慣下，大概是因為不太妨礙到主要常用的功能，所以沒有經常被提出來討論)。