阿良的嵌入式系統技術學習區: at89s51

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2021年7月14日星期三

【阿良的韌體科普系列】「韌體」到底是什麼? 和軟體有什麼不同? 【下篇】

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承接中篇文章，下篇的內容如下:

另外有些人可能會認為，被燒錄到裝置產品內的軟體都能叫做韌體，我甚至看過有人認為開發Android 裝置的上層軟體也是在做嵌入式系統韌體開發，對於這種觀念我個人是不同意的。因為畢竟只要是能執行軟體的產品 (有電腦系統在內)，有什麼不是裝置呢? 即便個人電腦PC也是裝置的一種。其實或許應該以軟體的所在層次(Level)去區分，會較客觀一些。

無論硬體平台是SoC或者MCU；無論產品類型是小體積的裝置還是PC或家電；無論主要系統軟體是屬於有無OS的類型、無論軟體單元/種類是Linux kernel、BIOS、bootloader等等，只要是位於底層層次的軟體(存取CPU、周邊暫存器、記憶體的層次的軟體，我認為即可稱為韌體)，撰寫韌體是需要考量到硬體狀況 (如果是控制I/O周邊用的韌體，時常還要考量及整合電腦晶片外部的電子電路設計)。

當然也有因為硬體架構較單純所以將應用程式和韌體混和撰寫的狀況，例如早期標準(至今仍可用於嵌入式基礎教學)的8051 MCU晶片的程式開發即是這種狀況(較早期的MCU硬體架構單純、資源較有限，不一定適合去將其軟體區分出太多高低階層次)。

註: 電腦並非只有指個人電腦(PC)，而是在許多人們於日常生活中所會使用到的產品裡面都有電腦(執行軟韌體程式以驅動各式硬體)，例如手機、平板電腦、家電(數位電視、電視機上盒、洗衣機、冷氣...) 等等。

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嵌入式系統相關觀念教學文:

1. 現代計算機系統核心硬體常見平台的分類與簡介概述

2. Arduino到底是什麼? MCU又是什麼?

3. 許多人對於8051 MCU的常見錯誤觀念闢除

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孫文良 (阿良的嵌入式系統技術學習區)

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

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【阿良的韌體科普系列】「韌體」到底是什麼? 和軟體有什麼不同? 【中篇】

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承接上篇文章，中篇的內容如下:

所以，若要精確一點來說(說好的初學者科普呢)，個人認為何到底謂韌體、何謂軟體，其實應該以該軟體所在的層次來區分，而不是以平台來區分。

以許多初學者或學生時常撰寫non-OS類型的Arduino軟體為例，當要驅動GPIO所對應的某支腳位輸出高電位時，如果使用的方式是是直接在Arduino IDE中去呼叫digitalWrite(Pin_Number, HIGH); 若以嚴格&精確一些的標準來說，呼叫函數的本身的這層程式碼的範疇，算是應用軟體層面(屬於只負責下參數給這個現成的函數來應用這個函數，但看不到這個函數的內容是如何、實際上是如何接觸操作了什麼硬體暫存器的層次)。而真正去實現digitalWrite這個函數的內容程式碼(對GPIO的暫存器作操作存取)的部分才是意義上較精確的韌體開發。

這時有些人可能會混淆，認為上述Arduino例子的digitalWrite(Pin_Number, HIGH)既然會直接驅動硬體(會讓Arduino板子輸出數位邏輯系統的高電位5V或3.3V(視MCU款式而定)訊號，那呼叫digitalWrite的層次的軟體怎麼會不屬於韌體呢?

如果有這個疑問的朋友，可以自己想想，有什麼APP的最終功能目的不是驅動硬體動作呢? 例如你使用LINE APP發送文字訊息給朋友，此時手機畫面的硬體、手機通訊相關硬體其實都有做事(work)，但難道LINE APP是韌體類的程式嗎? 既然世界上所有的軟體本來就都是為了驅動電腦硬體做事(以達到我們人類所指定的功能)，那又何必區分獨立出韌體這個名詞呢? 所以，韌體應該必須是有其特定意義的。

當然了，上述講述的Arduino函數的這例子的說明內容，是比較精確嚴謹的韌體名詞作釐清，但如果將韌體這個名詞的定義放寬、放得更廣泛一些，那通常MCU的軟體等都會被統稱為韌體。

又例如許多消費性電子產品(如機上盒、路由器)內的軟體升級，這時的軟體也常被泛稱為韌體，所以使用者會看到的名詞是韌體更新(算是一種泛稱)，但是實際上確切到底是更新了哪些部分的軟體、更新的到底是屬於底層還是屬於上層的軟體，其實當然只有原廠負責相關工作的工程師才知道。

以及如果是在科技產業/企業公司的職缺名稱方面，即便是呼叫digitalWrite函數來應用以控制MCU(進而驅動其它硬體)的相關軟體工作(是否接觸更底層的真實定義上的韌體，就看工作性質而定)，這些工作職缺通常也都被企業在人力銀行網站上統稱為 韌體工程師 (畢竟是驅動MCU晶片功能的軟體，直覺上想起來仍是很直接會驅動硬體的軟體工作)，

所以各位朋友會發現，有時候人們在這些名詞的使用上是會有混用情況的 (情況有點類似微控制器Microcontroller 也常被稱作微處理器Microprocessor，若要探究這兩者的差異細節，則可參考我之前撰寫的這篇文章去了解該兩者的詳細的定義和區別)。