嵌入式工程师是这样炼成的

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成为嵌入式工程师是很多在校学生的梦想，怎样才会达成这一目标？这个过程到底有多难？你需要在大学里做哪些知识储备？我们听Marinna讲述她的工程师之路
           
          参加工作已经三年了，可是到现在，我仍然不确定自己算不算一名合格的工程师。合格的工程师应该是什么样子的呢？热爱自己的职业，认真负责，保持一颗包容和不停止学习的心。反观我呢，最喜欢的状态是，窝在家里整天整天的看电视剧和吃东西。真的很佩服那些在空闲时间还能全心捣鼓技术的，还有那些自始至终能够保持旺盛精力的人，因为我一旦回了家，特别是回了老家或者男友家，整个状态就松懈下来了，只想着最好闲居在村庄，看看电视养养花，聊度余生。
           
          究其原因，可能是工作对于我来说并非全然的享受，而始终伴随着几乎无法消除的焦虑感。我有很强烈的意愿，去设计出非常精准美观的电路板，去编写出非常优质完善的程序，而同时也明白，从经验也从直觉，要达到这样的目的，自己需要长时间集中精力，并且做好调试过程中艰苦攻坚的准备。虽然创作是快乐的，虽然专心做事情的时候很容易就忘了时间，可是它还是一项辛苦的工作，身体和思维都有闹着要休息的时候。
           

       

           
          从事过硬件开发的人应该都有体验，调试电路板有的时候是很令人抓狂的，经常是好像没有任何地方弄错，但是电路就是不按照你设想的那样工作。你检查过原理设计和PCB板设计，也检查过器件的型号和值，还仔细验证过每一根接线的通断，一句一句重新厘清程序的含义……但就是找不出问题在哪里。为什么？！为什么？！明明everything都没弄错，但就是结果不对？！时间一小时一小时的过去，你想扯住自己的头发往墙上撞，你想把电路板砸个稀巴烂，你握紧了拳头指关节咔咔作响，但最终你还是重重的捶了一下桌子，又拿起了万用表或者示波器的探头！
        这可以算是每个硬件工程师必须经历的过程，当你有能力按步就班的定位到问题所在，并且采用可行的方式验证并修复它，恭喜你，你终于跨过了硬件工程师的第一道坎！
           
          破茧成蝶总是痛苦的，可做个硬件工程师非得搞得跟浴火重生一样吗？我庆幸自己坚持了下来，成为苦逼硬件工程师大军中的一员，但也会想，是不是有硬件工程师的系统训练，过程就会走得没有那么艰难。
           
          硬件工程师的系统训练，本来应该在大学校园里面，通过专业课来完成。可感觉大学的课程和实际严重脱离，动手实践环节太薄弱，几乎对职业发展没有任何直接的帮助。教材都是二十年前的绝不更新，老师教课的时候照本宣科，学生上完了课水平还是老样子。对大学教育失望的人十之有八九，真要吐槽起来，段子一箩筐一箩筐的！以前和第一份工作的前辈工程师聊天，他说日本的大学单片机课程，是学生要使用各种各样的器件搭出一个单片机来，不仅仅是要学习怎么使用单片机的外设，怎么使用汇编或者C语言编程，而是真正去理解单片机是怎么工作的，它的CPU寄存器是干什么用的，内存是怎么映射的，时钟是怎么产生的……一门课程上下来，就是真的通了，学生都可以设计单片机烧写的硬件和程序了。可反观咱们的单片机课程，把课本上的例子烧进去，半字不改，灯亮了就算完事。还说二十年超英赶美，呵呵，不把基础建设做好，空中楼阁再漂亮，也是千疮百孔一推即倒。（可别在比不过人家的时候就说，这都是帝国主义的阴谋。。。）
           

       

           
          如果有像日本课程这样的系统训练，设计和调试硬件应该会轻松得多，因为你能够做到心里有数。当问题出现，比如RS232、SPI或者I2C协议不通的时候，首先你已经理解了它们的电气特性，知道它们的电平值应该是什么样子，哪些引脚应该是推挽输出状态，哪些引脚应该是高阻态输入，哪些引脚应该是开漏的；你理解它们的上拉下拉电阻和速率功耗之间的关系，懂得观察它们的上升下降沿来修改电路的参数，懂得观察它们的时序，使得程序设计时数据不会发生遗漏也不会造成时间的浪费；你明白外设寄存器对应的协议特征是什么样子的，这样设置的原因是什么，它们和系统内存映射、时钟以及功耗的关系是什么……这些东西听起来又简单又繁琐，可正是这些构建了复杂电路板稳定工作的基础。由简到繁，由易到难，应该比马上立刻要得出某种结果要轻松一些。
        但是目前的大学教育也不是一无是处，它提供的高等数学训练是工程师工作的必备技能。以我读的测控系来说，高等数学、概率论、控制理论等等，在实际的项目中常常会用到，PID运算几乎是每个控制类项目的标配，而傅立叶变换和香农定理几乎是传感器采集类项目的标配，在嵌入式操作系统比如Linux中，总能发现经典的数学原理的应用，比如哈希散列。这些数学知识需要很长时间和很多练习，而公司几乎不会为员工提供这样的培训。
           
          大学教育重理论轻实践，就算是动手也只是走个过场，好在高校会组织各种各样的电子类比赛。大四那一年我加入了学校的机器人队，如果说我的本科前三年都充满着对未来的迷茫，那大四那一年就像是看见了漆黑天空的一点点晨曦。在机器人大赛中，我才真正有机会拿起电烙铁，参与电路板设计的全过程，课本上完全搞不明白的概念，也才一点一点得到了验证。
           

       

           
          准备比赛的过程，像是参加魔鬼训练一样。刚刚进队的时候，真的是彻彻底底小白一只，连电容电阻长什么样子都不知道，师兄师姐给我们上的培训第一课，是认识电子元器件；把各种各样的分立元件和芯片认全了，就开始学习焊接技术，还记得某年龄上的师弟资历上的师兄说过，电路50%的问题是焊接造成的，这绝对是至理名言；等差不多焊接水平过关了就开始学习单片机的使用，包括电路的设计和程序的编写和烧录；后期则是各种各样电机、传感器和设备的使用，以及算法的调试。半年的时间，完全不够用，技术水准还达不到能够设计出完善的电路板和程序的地步，现在回头看，我那时候采用的电路实现简直一塌糊涂，程序的设计漏洞百出。虽然最终比赛的结果并不理想，但是那段经历却是受益终身。
           
          经过全身心准备的比赛最终失利，心里还是会非常难受，现在偶尔还忍不住对自己搞暴力精神分析，想找出当初失败的原因。
           
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          往期回顾：
          《大一新生，你慢慢来》之三：你的理想，你的大学，你玩对了吗？
          《大一新生，你慢慢来》之二：大学的专业，未必是职业生涯的筹码
          《大一新生，你慢慢来》之一：大学四年，我庆幸没有选择安逸

李小路

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