本人是一個(gè)在校研究生，本科就讀于吉林大學(xué)通信工程學(xué)院，碩士正就讀于中船重工709 研究所計(jì)算機(jī)應(yīng)用專業(yè)。對(duì)硬件有著無(wú)限的熱情與愛(ài)好，對(duì)未來(lái)也有著無(wú)限的憧憬與向往。搞硬件的人一定要讀一讀任正非的文章，李嘉誠(chéng)的文章，周立功的文章，以及網(wǎng)上流傳的其他一些文章?，F(xiàn)在還記得學(xué)習(xí)單片機(jī)的時(shí)候找到的一片文章叫做《學(xué)習(xí)單片機(jī)的八個(gè)步驟》。這些文章總是像一個(gè)指路標(biāo)，指引初學(xué)者向著正確的方向走去。此文純屬無(wú)稽之談，毫無(wú)含金量，若是能夠給初學(xué)者帶來(lái)哪怕是一點(diǎn)點(diǎn)地影響，能夠?yàn)槟銈兲峁┮稽c(diǎn)點(diǎn)地幫助，那么我將感到無(wú)限的欣慰。

　　我把我最想說(shuō)的話用提綱的形式列在文章的前頭了，沒(méi)有時(shí)間的話，各位看官只需看看前頭就可以了。

　　優(yōu)秀硬件工程師需要什么：

　　1. 對(duì)硬件無(wú)限的熱情(第一位，本人認(rèn)為)

　　2. 數(shù)字電路、模擬電路、protel 等(高頻等其他的知識(shí)我還沒(méi)有用過(guò))

　　3. C 語(yǔ)言

　　4. 單片機(jī)(匯編語(yǔ)言)

　　5. FPGA(包括verilog/vhdl、sopc)

　　6. ARM(包括嵌入式操作系統(tǒng)，建議先學(xué)UCOS，適合初學(xué)者)

　　7. DSP

　　以上并非每一種都要精通，根據(jù)自己的實(shí)際，5、6、7 可以選擇其中的一到兩種，當(dāng)然都會(huì)的話那更好。2-4 本人認(rèn)為這是基礎(chǔ)，必須精通。

　　硬件需求配置：

　　1. 學(xué)習(xí)單片機(jī)的話，仿真器是必不可少的，有沒(méi)有編程器倒是影響不大，建議自己買一塊即插即用的萬(wàn)能板，自己搭建系統(tǒng)來(lái)試驗(yàn)。這樣不用烙鐵焊接了，因?yàn)槲覀冏鳛閷W(xué)習(xí)者，很容易焊錯(cuò)器件或者是引腳。買開發(fā)板的話，就會(huì)對(duì)硬件的連接不會(huì)很了解，建議初學(xué)者自己搭建系統(tǒng)以及其他的外擴(kuò)器件。這會(huì)讓你對(duì)整體的硬件連接了如指掌。全在自己的掌控之中。還有有一臺(tái)示波器的話那是再理想不過(guò)了，

　　那會(huì)幫助我們分析解決問(wèn)題，特別是在做串口實(shí)驗(yàn)、中斷、I2CEEPROM 讀寫的時(shí)候。

　　2. 學(xué)習(xí)FPGA，那么就不能像學(xué)習(xí)單片機(jī)一樣找來(lái)一片芯片就可以動(dòng)手了。像51 類單片機(jī)的引腳不是很多，但是FPGA 就不一樣了，往往有幾十個(gè)甚至一百多的引腳，我用的altera 的ep1c20 有144 個(gè)引腳，全貼片工藝，所以這個(gè)時(shí)候我們就必須在市場(chǎng)上買一個(gè)開發(fā)板了。我用的是altera 公司的EP1C20 cyclone 系列的開發(fā)板，是我們辦公室的人以前買的，現(xiàn)在正好我用。據(jù)說(shuō)是5000 元，還是大學(xué)計(jì)劃時(shí)

　　候買的。有條件用好的當(dāng)然好，但是對(duì)于我們一般初學(xué)者用的話，只要帶有常用功能的開發(fā)板就可以了，市場(chǎng)上1000 元左右的還是有的。

　　3. ARM 學(xué)習(xí)的話，當(dāng)然也離不開開發(fā)板的購(gòu)買，上次給我二導(dǎo)提建議給我買一個(gè)，他很爽快的答應(yīng)了，讓我挑選一塊，我選了周立功的smartarm2200，1980 元RMB，貨現(xiàn)在還沒(méi)有來(lái)。學(xué)習(xí)arm 的話，嵌入式操作系統(tǒng)是少不了的。操作系統(tǒng)有很多，用的最多的是linux ，由之發(fā)展而來(lái)的有uclinux、armlinux 等;其次是ucos。本人建議先學(xué)習(xí)ucos，它代碼量少，容易學(xué)習(xí)。要是有altera 的nios 開發(fā)板的話，也可以學(xué)習(xí)ucos，altera 公司的nios ide 支持好幾種RTOS，其中就包括ucos，直接用就ok 了。

　　4. DSP屬于比較高的層次，對(duì)人的要求比較高。開發(fā)板價(jià)格應(yīng)該也不菲，我現(xiàn)在還沒(méi)有用過(guò)。

　　各位同學(xué)看了后會(huì)發(fā)現(xiàn)學(xué)習(xí)這些東西不光是時(shí)間、精力的問(wèn)題，還涉及到一個(gè)讓我們同學(xué)們很感冒的問(wèn)題，那就是器件的購(gòu)買，這些都需要錢，而且價(jià)格都不菲。大部分的我們是沒(méi)有這份閑錢的，同學(xué)們可以找?guī)讉€(gè)志同道合的同學(xué)一塊買，還可以一塊討論。要是學(xué)校實(shí)驗(yàn)室有的話就在實(shí)驗(yàn)室搞，要是導(dǎo)師有就找導(dǎo)師要，總之不要放過(guò)任何可能的機(jī)會(huì)，同志們要深知我們的命運(yùn)把握在我們自己手中，既然選擇了硬件這條路，就要認(rèn)認(rèn)真真地走下去，不光要走下去，還要想方設(shè)法走的很好。

　　熱情不是唯一的原因，還有另外一個(gè)原因就是試驗(yàn)室給我提供了很好的學(xué)習(xí)環(huán)境。學(xué)習(xí)單片機(jī)的時(shí)候，試驗(yàn)室有現(xiàn)成的winbond 51 單片機(jī)，有偉福仿真器，有advanced labtool 48uxp 萬(wàn)能編程器，有一臺(tái)十二萬(wàn)的示波器，自己買個(gè)萬(wàn)能板，找本書就在上邊進(jìn)行試驗(yàn)了。從簡(jiǎn)單的led 閃爍、數(shù)碼管顯示、pwm 到中斷、串口通信(單片機(jī)與單片機(jī)通信，單片機(jī)與pc 機(jī)通信)、I2Ceeprom 讀寫、A/D轉(zhuǎn)換、溫度的測(cè)量等等，給我成就感的是每一個(gè)試驗(yàn)經(jīng)過(guò)資料的查找、程序的編寫以及調(diào)試、再到后來(lái)問(wèn)題的解決，那份成就感與喜悅之心只有有過(guò)這種經(jīng)歷的人才能夠體會(huì)。正是有這份熱情和愛(ài)好，常常在實(shí)驗(yàn)室呆上十二三個(gè)小時(shí)。雖說(shuō)那時(shí)候沒(méi)有做過(guò)什么大項(xiàng)目，但是這每一個(gè)小小的實(shí)驗(yàn)也是人生知識(shí)的積累，有了這些知識(shí)的積累，我想也為以后作更大的項(xiàng)目打下了基礎(chǔ)。

　　剛進(jìn)實(shí)驗(yàn)室的時(shí)候，我的二導(dǎo)就給了我一塊開發(fā)版，是altera 公司的nios ep1c20 cyclone 系列開發(fā)板，當(dāng)時(shí)是以大學(xué)計(jì)劃買的，5000RMB。于是就開始了我的fpga 學(xué)習(xí)之路。以前學(xué)習(xí)過(guò)verilog，當(dāng)時(shí)只是停留在純粹的理論階段，編幾個(gè)小小的程序，用quartus-ii 自帶的仿真軟件進(jìn)行一下仿真就ok 了。

　　用仿真軟件進(jìn)行仿真，往往能夠得出你所想要的結(jié)果，但是一旦下載到芯片里邊運(yùn)行的話問(wèn)題就會(huì)接踵而來(lái)。和單片機(jī)機(jī)學(xué)習(xí)一樣，萬(wàn)事開有難。我做的第一個(gè)實(shí)驗(yàn)也是點(diǎn)亮led。自己編寫程序(幾行而已)，編譯，引腳分配，仿真，然后就用jtag 下載線連接開發(fā)版板和pc 機(jī)，將sof 文件下載到芯片。現(xiàn)在想起來(lái)這是多么簡(jiǎn)單的幾個(gè)步驟，但是對(duì)于當(dāng)時(shí)的我來(lái)說(shuō)，是花費(fèi)了很多的時(shí)間和精力來(lái)查找資料和埋頭做實(shí)驗(yàn)的。特別是引腳的分配，對(duì)著文檔只說(shuō)需要這么做，然而為什么要這么做呢?當(dāng)時(shí)沒(méi)有過(guò)多的想法，只想讓我看到實(shí)驗(yàn)的結(jié)果，有了結(jié)果我就有了無(wú)限的成就感和對(duì)做實(shí)驗(yàn)的熱情，所以當(dāng)看到經(jīng)過(guò)我的努力，在我的第一個(gè)fpga 實(shí)驗(yàn)里led 按照我的意圖來(lái)動(dòng)作的時(shí)候，那種喜悅之情與當(dāng)初學(xué)習(xí)單片機(jī)時(shí)候?qū)崿F(xiàn)led 閃爍的情形是多么的相似。這也是我做實(shí)驗(yàn)的一個(gè)慣例和一個(gè)經(jīng)驗(yàn)，那就是邊做實(shí)驗(yàn)邊看書，在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)問(wèn)題，遇到不懂的問(wèn)題或者原理在查找相關(guān)的文檔，我習(xí)慣動(dòng)手，要是讓我坐在實(shí)驗(yàn)室看上哪怕是1 天的純理論書籍，我的腦袋也會(huì)爆炸的，赫赫，因?yàn)闆](méi)有這么看過(guò)書，所以腦袋也一直沒(méi)有爆炸。以及后來(lái)學(xué)習(xí)ucos 嵌入式操作系統(tǒng)我也采用的這個(gè)方法，我把它叫做"階梯成就感"(在寫這篇文章的時(shí)候突然覺(jué)得這個(gè)詞語(yǔ)很符合這種情形，臨時(shí)想出來(lái)的)。抱著這種熱情，自己后來(lái)一點(diǎn)一點(diǎn)地深入的學(xué)習(xí)fpga，一些常規(guī)邏輯電路的設(shè)計(jì)，包括邏輯門電路、數(shù)據(jù)選擇器、編譯碼器、加減乘除運(yùn)算器、移位器，到后來(lái)的稍微復(fù)雜的電路設(shè)計(jì)，包括FIFO、數(shù)字跑表、頻率計(jì)、狀態(tài)機(jī)、交通等的控制、卡式電話計(jì)費(fèi)系統(tǒng)以及UART 等。

　　以上的試驗(yàn)我都是采用的verilog 語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)的。當(dāng)初接觸fpga 的時(shí)候向?qū)W習(xí)VHDL，那時(shí)同學(xué)們都用verilog，以便和他們討論問(wèn)題的方便，后來(lái)就改學(xué)習(xí)verilog 了，一學(xué)不要緊，發(fā)現(xiàn)自己深深地愛(ài)上了verilog，因?yàn)閷?duì)于我來(lái)說(shuō)，他無(wú)疑更加適合我。這也是我的一個(gè)經(jīng)驗(yàn)，那就是看看你旁邊的人用的是什么工具，他們用的工具往往不是你最喜歡的或者是不是當(dāng)前最流行的和用的最廣泛的，但是你若要和他們交流討論問(wèn)題的話，那你還是遷就一下，大環(huán)境是這樣的，和你旁邊的人所用工具一樣，交流起來(lái)也會(huì)順暢方便。來(lái)實(shí)驗(yàn)室后，因?yàn)槲覀儗?shí)驗(yàn)室的員工用的偉福的仿真器，所以軟件當(dāng)然還是用偉福提供的。偉福的軟件不怎么好，只支持匯編，比起大名鼎鼎的keil c51 那是遜了一大截。但是在前期的時(shí)候我還是選擇了偉福的軟件，因?yàn)槲也幌氲綍r(shí)候我有問(wèn)題不會(huì)的時(shí)候周邊沒(méi)有人幫助我。再后來(lái)，經(jīng)過(guò)自己的摸索和向身邊的工程師們請(qǐng)教，偉福用的已經(jīng)很熟悉了，匯編也有了自己的一套，這個(gè)時(shí)候我開始在偉福里邊嵌入keil，用c 語(yǔ)言來(lái)寫程序，但是調(diào)試的時(shí)候用偉福軟件還是有缺陷，比如說(shuō)不能夠單步執(zhí)行。所以再后來(lái)我下載了keil c51 軟件，從此以后我正式的在keil 的開發(fā)界面下寫程序了。當(dāng)然仿真的時(shí)候也可以在keil 環(huán)境下用偉福仿真器，我想偉福在制造他的產(chǎn)品的時(shí)候就已經(jīng)考慮到這點(diǎn)了，他的一些產(chǎn)品肯定要兼容主流軟件keil 的。用了keil C51 后就不想用偉福編譯軟件了，同樣的用了c 寫程序后，就不想用匯編了。但是匯編是每一個(gè)硬件研發(fā)工程師們都必需的，匯編有c 不可企及之處，有時(shí)候還非用匯編不可。匯編的運(yùn)行效率高，但是寫起來(lái)很是繁瑣，繁瑣規(guī)繁瑣，當(dāng)在某些特定的時(shí)刻，匯編發(fā)揮了他不可替代的作用。比如在將usoc 移植到單片機(jī)的時(shí)候，與處理器相關(guān)的程序還真是必須用匯編來(lái)完成。

　　再后來(lái)，開始學(xué)習(xí)sopc。從最小系統(tǒng)硬件平臺(tái)的搭建，到簡(jiǎn)單的led 閃爍程序的編寫，到sof 文件在芯片上跑起來(lái)，看著led 的亮與滅，心中一直充滿著無(wú)限的熱清。每一次接觸新知識(shí)都有一種發(fā)自內(nèi)心的激動(dòng)，每一次接觸的新東西我都是從最簡(jiǎn)單的led 閃爍開始，從單片機(jī)到fpga 到sopc 再到ucos，只有每天的一個(gè)小小的進(jìn)步才能讓我擁有對(duì)工作的熱情，只有這每天小小的看得見(jiàn)的"階梯成就感"，才能激發(fā)自己對(duì)更多知識(shí)的追求。本人比較欣賞altera 公司推出的可編程片上系統(tǒng)(即sopc)，她解放了我們搭建硬件系統(tǒng)的繁瑣，僅僅需要按照需求在系統(tǒng)里邊加上自己的IP 核和一些必須的外設(shè)。altera公司或者其他的第三方公司已經(jīng)為我們提供了性能和功能很完善的IP 核，我們所要做的只是將這些IP核加入到我們的系統(tǒng)里完成我們需要的功能。硬件系統(tǒng)完成后，需要在altera 公司為我們提供的nios IDE 環(huán)境里邊對(duì)我們的硬件系統(tǒng)進(jìn)行軟件編程，在這里，完全用c 語(yǔ)言來(lái)完成我們所需要的功能。與前邊學(xué)習(xí)單片機(jī)、fpga 一樣，第一個(gè)實(shí)驗(yàn)還是led 閃爍，然后慢慢的轉(zhuǎn)向一些比較復(fù)雜的功能設(shè)計(jì)上去，也無(wú)非是實(shí)現(xiàn)以前用verilog 實(shí)現(xiàn)過(guò)的一些功能。兩者的區(qū)別是：一種完全用verilog 語(yǔ)言來(lái)實(shí)現(xiàn)全部功能;一種需要先用sopc builder 搭建硬件系統(tǒng)，然后在nios ide 中進(jìn)行軟件的編程。這兩種方法都能夠?qū)崿F(xiàn)我們需要的功能，但是后者更方便快捷，因?yàn)樵谶@種方法里，我們使用的是"拿來(lái)主義"，IP 核已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了我們的功能，要做的僅僅是去用它而已。

　　最近一段時(shí)間在學(xué)習(xí)ucos 嵌入式操作系統(tǒng)，主要是運(yùn)用在FPGA 里面。nios 已經(jīng)為我們移植好了，不需要修改任何文件。在nios 用戶界面里進(jìn)行一些相應(yīng)的設(shè)置，就可以用它了。altera 公司為我們提供的模板里邊有幾個(gè)很好的例子，任務(wù)管理、信號(hào)量、郵箱傳遞、事件標(biāo)志、時(shí)間管理等都為我們提供了很好的模板，我們需要作的是認(rèn)真的閱讀它，研究它，必要的話對(duì)模板進(jìn)行一些改寫來(lái)完成自己的功能，這是模仿的更高的一個(gè)境地了，把他的一些東西進(jìn)行吸收轉(zhuǎn)化成為自己的東西，我想這是一個(gè)硬件愛(ài)好者和初學(xué)者非常樂(lè)于做的事情。

　　在進(jìn)行fpga 學(xué)習(xí)的時(shí)候，我遇到過(guò)事情停滯不前，沒(méi)有進(jìn)展，心情沮喪的時(shí)候。那個(gè)時(shí)候?qū)Φ讓佑布粺o(wú)所知，連對(duì)基本的原理圖也看不懂，更別說(shuō)程序在開發(fā)板上是怎么運(yùn)行的了。再到后來(lái)進(jìn)行nios 開發(fā)的時(shí)候，這種沮喪感與日俱增，每天一點(diǎn)進(jìn)步也沒(méi)有，那是一個(gè)很漫長(zhǎng)的日子，現(xiàn)在想起來(lái)，依然慶幸自己沒(méi)有絕望，沒(méi)有對(duì)自己熱愛(ài)的硬件失去信心。后來(lái)事件出現(xiàn)了轉(zhuǎn)機(jī)。有一次我和我辦公室的一個(gè)工程師聊天，談到了我的空惑，他建議我先學(xué)習(xí)單片機(jī)，自己搭建硬件平臺(tái)從最小系統(tǒng)做起。這個(gè)工程師熱心助人，學(xué)習(xí)方面的問(wèn)題他總是很耐心的為我解答，讓我受益匪淺，我很慶幸能夠在這種環(huán)境當(dāng)中學(xué)習(xí)，雖說(shuō)我不在高校，但是研究所為我提供的學(xué)習(xí)環(huán)境與硬件設(shè)施我想不是每個(gè)高校學(xué)生能夠享受到的。我想說(shuō)的是，遇到問(wèn)題的時(shí)候，當(dāng)我們感覺(jué)事情沒(méi)法進(jìn)展下去的時(shí)候，我們不妨換一種方式，多與周邊的人聊聊天。