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從硬件轉向軟件設計,硬件工程師請牢記這十大技巧

電子發燒友網 ? 2019-07-05 14:14 ? 次閱讀

嵌入式系統設計不僅要求了解硬件,還要求了解軟件的作用方式,以及如何與之交互。設計硬件需要的某種范式可能與設計軟件完全相反。當從硬件設計轉向包含軟件的設計時 ,硬件工程師應牢記以下十個技巧。

技巧1:流程圖第一,實現第二

當工程師首次邁入軟件開發領域時,會有種強烈的誘惑力促使他們立刻投入工作并開始寫代碼。這樣的定式思維就等同于在電路 邏輯圖還未完成前就試圖設計印刷電路板PCB )。在著手開發軟件時,抑制想寫代碼的沖動是至關重要的,應首先用流程圖制定一個軟件架構圖。這樣的方法會使開發人員對應用所需的不同部分與組件形成一個概念,就像電路邏輯圖可以告訴工程師需要哪些硬件元件一樣。這樣可確保程序整體建立在良好的組織和深思熟慮之上,減少程序調試時間,從長期看,這樣做還可以節省時間、省去麻煩。

技巧2:使用狀態機控制程序流程

狀態機是20世紀最偉大的軟件發明之一。某應用程序往往可被分為多個狀態機,每個狀態機都控制該應用程序的特定部件。這些狀態機都擁有自己的內部狀態和狀態轉換,從中可看出軟件如何與各種激勵相互作用。用狀態機來設計軟件,可簡化軟件的開發,使之模塊化 、可維護,并易于理解。目前擁有的廣泛資源可演示狀態機的理論和算法。

技巧3:避免使用全局變量

在函數式編程的年代,函數要先于形式,程序員的唯一目標是盡可能地讓程序按預期方式快速運行,而不用考慮程序結構或可重用性。這種編程范式會毫無顧慮地使用全局性變量,程序中的任何函數都可能修改它。其結果就造成了變量被破壞的幾率增加或變量被誤用。在新推薦的面向對象范式中,應在最小的范圍內定義變量并封裝它們,以防止其他函數的誤用或破壞。因此,建議您限制全局范圍使用的變量數量。可在C語言中用外部關鍵字標識這些變量。

技巧4:利用模塊性的好處

無論問哪一名工程師,項目的哪部分最有可能延遲交付并超出預算?答案都是軟件。軟件往往是復雜的,且難以開發和維護,尤其是當整個應用都存在于單一文件或松散關聯的多個文件中時。為了緩解可維護性、可重用性及復雜性,強烈建議程序員充分利用現代編程語言的模塊化特性,將常用功能分解成模塊。以這樣的方式分解編碼,程序員就能著手建立函數與特性庫,然后在一個接一個的應用中重用它們,從而通過連續測試?而改善代碼質量,同時也減少了時間,降低了開發成本。

技巧5:保持中斷服務例程的簡單性

中斷服務例程用來中斷處理器對當前代碼分支的執行,從而處理剛剛觸發中斷的外圍設備。無論何時執行中斷,都需要一定數量的開銷,用于保存當前程序的狀態、運行中斷,然后將處理器回歸原程序狀態。現代處理器要比多年前的處理器快得多,但仍需要考慮此花銷。一般情況下,程序員都想把中斷運行時間降至最低,以避免干擾主代碼分支。這意味著中斷應該短而簡單。中斷中不應調用函數。此外,如果中斷開始變得過于復雜或耗時,則僅應在必要時利用中斷做最少量的工作,例如,將數據裝入緩沖區并設置一個標志,然后讓主分支處理輸入的數據。這樣做可保證大多數處理器周期被用于運行應用,而不是處理中斷。

技巧6:使用處理器示例代碼做外設的實驗

設計硬件時,做原型測試電路總是有益的,這樣可確保工程師對電路有正確的理解,然后再做電路板 布局。此點對設計軟件也同樣適用。硅片制造 商通常都有示例代碼,可用來測試微處理器的各個部分,這樣工程師們就可判定該部分的工作情況。此方法使人們洞察到軟件體系架構的應該組織方式,以及可能造成的任何潛在問題。在設計初期階段認清潛在的障礙,比在產品交付前最后幾小時才發現它們要好。這是預先測試代碼片段的一個很好的方法,但需提醒的是,制造商代碼往往不是模塊化的,未經大的修改不方便用于實際應用。這一局限已隨著時間的發展而改變,也許某一天芯片供應商會給出可用于生產的代碼。

技巧7:限制功能復雜度

工程學中有一個舊詞叫“KISS”——保持簡單和直接。無論在處理何種復雜工作時,最簡單的方法就是把它分解為更小、更簡單、更易處理的任務。隨著工作或功能變得越來越復雜,人們要準確無誤地記錄所有的細節也變得更困難。在寫一個函數時,其復雜度在當時看似適中,然而要考慮到,一名工程師如何在六個月的維護時間內查看代碼。測量 函數復雜度(如循環的復雜度)的方法很多。現在有工具可以自動計算某個函數的循環復雜度。經驗法則建議,函數的循環復雜度保持在10以下是最理想的。

無論在處理何種復雜工作時,最簡單的方法就是把它分解為更易處理的任務。

技巧8:使用源代碼存儲?庫并頻繁提交

人都是會犯錯誤的,寫代碼時也會犯錯。這就是為什么開發人員使用源代碼存儲庫是如此重要。源代碼存儲庫可使開發人員“登記”一個好的代碼版本,并描述對該代碼基所做的修改。該步驟不僅使得開發人員可以復原或追溯到代碼的舊版本,還可以比較舊版本之間的不同。如果開發人員做的一系列改變破壞了系統,只需點擊一下即可恢復好的代碼版本!請謹記,如果不頻繁提交代碼,存儲庫就不會達到預期目的。如果做了不可逆的修改,兩周后才提交代碼,然后再恢復,就會造成大量工作和時間的損失!

技巧9:代碼做詳細說明

在軟件開發的激烈戰斗中,開發人員很容易把注意力集中在編寫和代碼上,因此會忽略詳細解釋的需求。在壓力之下,說明工作往往是項目的收尾工作,因為開發人員認為它是最后的一項工作。然而,當代碼仍在你腦中新鮮熱火時就做出詳細解釋是至關重要的,這樣做可使開發人員或你自己讀懂注釋,理解代碼的工作方式。

如果開發人員做的一系列改變破壞了系統,只需點擊一下即可恢復好的代碼版本!

技巧10:使用一種Agile開發流程

無論做何種類型的工程工作,都建議您先設定并遵守一項流程。這樣的結果應有一致的質量和成本,并能按時交付。軟件開發人員已成功使用Agile開發流程來開發高質量軟件。這一流程可按需求的優先等級做開發。優先級別最高的工作在限定的時間段內首先開展,這被稱為迭代。這種方法的好處是它可使軟件開發流程保持順暢,還可以根據結果和客戶所需,在每次迭代中適應并修改需求和任務。

技巧10A:站在開發技術之巔

要學習嵌入式軟件開發所使用的最新工具和技術,最好的一個場合是嵌入式系統研討會(Embedded Systems Conferences)。該會議每年召開兩次,地點分別位于加利福尼亞州圣荷西(San Jose)和波士頓(east.ubmdesign.com)。會議吸引了來自全世界的工程師,他們可以開展互動、參加研討會,并進行實際操作,以促進對軟件開發的理解。此外,EDN.com社區還提供了與軟件和硬件相關的一系列網站,工程師們可通過不斷的參與和學習,為了將最尖端技術應用于他們未來的發展項目而做好準備。

為了幫助大家更好的學習嵌入式系統、軟硬件設計知識、項目管理,我們為此專門組建了一個工程師互動答疑群。如果你有關于硬件工程師職業規劃、電路設計或者項目管理方面的問題,都可以加入我們的交流群,就工程師相關問題咨詢老師,老師會幫助解答您的疑惑。

答疑老師

白紀龍:上市公司的研發團隊負責人,10余年工作經驗,專攻物聯網,AI等熱門領域資深硬件工程師,被多家知名企業,高校受邀內訓。

上課機制:群滿300人后,每天10點助理老師會在群里收集問題,并精選10個問題。每天晚上20:00,白老師會在群里為大家集中答疑。

面向人群:

硬件工程師、電子工程師、嵌入式工程師、應屆畢業生

點撥方向:

職場規劃、項目管理、硬件設計、高速PCB設計

往期問答:

1.這兩種RC濾波有什么好處跟區別呢?

答:RC串聯一般是用用來消除阻尼振蕩,或者讓電路中可能存在電感等在開關過程產生電壓激變超過峰值電壓,RC串聯電路就可以通過充放電選擇合適的電阻就可以把這一能量消除或者減少,這種電路也叫snubber circuit,在反激式開關電源電路設計中經常用到 ?

2.兩級差分放大怎么理解?

答:?典型的儀表運放是先差分放大然后減法電路,理解最關鍵點在于Rg。其實儀表運放和一般運放的功能是一樣的,主要在于針對性的一些參數優化上,因為對于儀表設計里的小信號為主的信號檢測而言,對于更高的輸入阻抗和更高的PSRR,低失調電壓電流等參數要求比較高,因此才會有儀表運放一說。但是儀表運放比較貴,所以很多公司就自己搭這個電路

3.本身是學材料的,想跳槽去搞硬件研發,但是總感覺電路博大精深,不可能什么都懂,怎么辦?

答:可以先拿公司的產品自己一個元器件的繪制,然后仿照PCB一步一步的layout出來,慢慢地學會基本套路,如果有時間的話可以學習我這次眾籌課程的第一大部分,我會比較詳細的系統化的教大家如何全體系的學習

4. 現在從事器件可靠性,想轉硬件工程師或者電子工程師,對器件一塊比較熟悉,但是其他方面比較薄弱,我應該從哪方面入手?畫板開始?還是接觸一個項目來由淺入深?

答:最好是從接觸一個項目開始。如果只是單獨的畫板的話,那只是公司的其中一個環節。如果說有一個項目,整個項目做下來的話,對該項目細節就會了解的比較全面,之后再做新的項目的時候,就會比較順暢。所以如果說是從項目開始接手進來………..

為保證互動體驗,答疑群將嚴格限制報名人數,滿員即止。

有任何疑問,可掃碼添加助教老師入群(18138814636/18145814587)

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作為一名初來乍到的學生,我是如何走上電子這條不歸路

本文為十周年征文來稿,活動還在就行中歡迎燒友們拉到文章底部了解參加 對活動有疑問歡迎聯系小助手(微信....
的頭像 十周年征文 發表于 01-28 14:19 ? 2538次 閱讀
作為一名初來乍到的學生,我是如何走上電子這條不歸路

看程序媛小姐姐如何在電子行業中穩中求進

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的頭像 十周年征文 發表于 01-28 14:19 ? 2366次 閱讀
看程序媛小姐姐如何在電子行業中穩中求進

做硬件設計八年了,下一步該如何選擇?

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的頭像 十周年征文 發表于 01-23 15:12 ? 3733次 閱讀
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我與嵌入式的愛恨糾葛

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的頭像 十周年征文 發表于 01-23 15:12 ? 2127次 閱讀
我與嵌入式的愛恨糾葛

從事ADAS方面的硬件設計工作技術感悟

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的頭像 十周年征文 發表于 01-23 15:12 ? 2023次 閱讀
從事ADAS方面的硬件設計工作技術感悟

多年來我不曾被定義為“男人婆”,“工作狂”,而我的技術能力總會得到尊敬的技術生涯

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的頭像 十周年征文 發表于 01-23 15:12 ? 1874次 閱讀
多年來我不曾被定義為“男人婆”,“工作狂”,而我的技術能力總會得到尊敬的技術生涯

花幾個小時,就掙3000塊,這個福利就等工程師來了!

發表于 01-21 10:30 ? 252次 閱讀
花幾個小時,就掙3000塊,這個福利就等工程師來了!

花幾個小時,就掙3000塊,這個福利就等工程師來了!

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發表于 01-10 15:27 ? 3次 閱讀
花幾個小時,就掙3000塊,這個福利就等工程師來了!

【E2E】面對電路和代碼的工程師,這里可以讓技術成就夢想!

這里有30場專屬電子工程師的技術沙龍,或許看到這個文章的時候,你還是的一個每天面對電路和代碼的工程師....
的頭像 Duke 發表于 12-25 18:29 ? 0次 閱讀
【E2E】面對電路和代碼的工程師,這里可以讓技術成就夢想!

圍觀這三款電動牙刷拆解,工程師絕對不會后悔!

資深應用工程師,10年工作經歷,從事電源芯片技術支持服務工作。經歷芯片設計,芯片應用開發測試,產品市....
的頭像 Duke 發表于 12-11 13:56 ? 0次 閱讀
圍觀這三款電動牙刷拆解,工程師絕對不會后悔!

大拆解!工程師現場揭秘這三款電動牙刷

本次直播由聚豐開發資深硬件工程師馬坤主講,事業部總經理戴上舉指導,韋苗負責技術支持,通過對三款知名品....
的頭像 Duke 發表于 12-07 15:40 ? 0次 閱讀
大拆解!工程師現場揭秘這三款電動牙刷
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