一个具有几年嵌入式开发经验的设计人员来解答一下,也对自己的工作做一个小总结,个人认为 , 从事嵌入式底层工作要学习芯片体系结构、接口和总线技术以及操作系统相关的知识,在学习的基础上多练习,参与项目,并多思考和总结,经过项目的锻炼,一步步对软件设计有更完整和深入的理解,从而做好相关的设计工作,下面我从芯片体系结构、接口和总线以及操作系统三个方面详细总结一下:
第一,芯片体系结构
做底层软件的设计,肯定离不开启动代码相关的程序设计,学习体系结构比如ARM、PPC、MIPS和DSP等等,理解它们内核特点,指令集和芯片结构等知识,对于底层启动代码设计有很大的帮助,比如Cache、MMU和中断系统相关的程序设计,深入学习体系结构的知识,才能做好更深入的底层软件设计工作 。

第二,接口和总线技术
如果说体系结构的知识是深入学习底层软件设计的前提 , 那么接口和各种总线的知识应该是底层软件的基础知识了,比如常见的低速串行总线:I2C、SPI、UART和CAN总线,并口,比如ARM的GPMC或者PPC的Local Bus或是DSP的EMIF总线等 , 高速一点的总线比如:以太网、PCIE和RapidIO等 。做好底层的软件需要学习和了解它们的协议组成和工作机制,去思考一下它们工作的原理和具体芯片下的实现方式,这样才能让软件的每一步设计合情合理,提高工作效率 。另外接口芯片,常用的Norflash、NAND、DDR、EEPROM、LCD、键盘接口和各种交换机芯片等等,这些常用外设接口芯片的工作原理也要弄清楚一些 , 这样设计的驱动软件每一个细节才会更合理,工作效率更高 。

第三 , 操作系统知识
现在的嵌入式软件设计大多数都要跑一个操作系统,最常见的手机的安卓 , 或者各种Linux,实时性要求高一些的比如VxWorks,如果芯片资源有限,没有MMU之类的,可以考虑Ucos-II、FreeRTOS和RT-thread等轻型操作系统 。总之做好嵌入式底层 , 还需要知道这些系统大致的工作原理和特点,可以擅长其中的某一个系统配合某一个芯片平台,但对于操作系统原理还是要知道的,甚至做好了可以学习一下它们的源码,因为本身系统也是一个软件,学习一下它们的结构框架,设计思想,对于自己的软件设计也大有帮助 。
【从事嵌入式底层软件设计工作需要学习哪些,如何做好软件设计】

关于如何做好软件设计
个人认为没有捷径可以走,做好设计需要大量的实践环节 , 多参与项目的锻炼,在这期间多思考,多总结,多学习,逐步提高自己的认识和设计水平 。
总结起来 , 嵌入式底层软件设计需要学习芯片体系结构、接口和总线原理以及操作系统相关知识,不断参与项目,多思考总结,提高自己的设计能力,从而做好软件的设计 。
设计上的问题不用急于求成,很多都是因为业务变更自然而然学会的 。
特别是你在重构的时候,如果你不清楚之前的问题,你就不知道好的设计到底好在哪里 。
例如,工厂方法模式,如果我们每次创建对象都需要去修改创建的方法,写一堆 if else,你就不会想到开闭原则的好处 , 扩展会如此方便 。
设计模式等很多都是软件工程的研究领域 , 和具体的语言框架无关,语言的框架其实也是设计模式的应用 。如果你使用现成的开发框架,基本上只要按照它给定的模式开发即可,不用太多涉及设计的部分,最好的实践就是,自己从头写一个框架 。
我之前学习的时候就写过,不用很复杂,不用考虑太细 。一点一点慢慢改进,不断重构,当你自己从头写一个 Web 框架,实现了路由分发、请求响应、中间件、数据库连接等等,你就会不断应用已学过的工厂、生成器、代理、适配器等等设计模式去改进了 。
最后我想说的是 , 开发一个系统/软件,写代码只是其中的一部分工作 , 不要一上来就开始 coding,先思考、设计 , 可以画画 UML 图,理清活动状态转移的关系 , 类之间的联系等等 。后面就编码如有神了 。