早些年,高等院校确确实实培养了一大批嵌入式系统师资队伍,但其中不少教师长期脱离一线科研,而从事嵌人式科研工作的教师,常常忙于繁重的科研工作,难以深人到嵌入式系统基础课程的教学改革之中. 由此造成的局面是: 一方面,毕业生苦于找不到合适的工作;另一方面,企业抱怨找不到急需的嵌入式人才。

作为高校的有益补充,十多年前就涌现出不少专业的机构从事嵌入式培训,孜孜不倦地用心打造"精英人才",这类培训针对性强,立竿见影,但嵌入式学习毕竟不是一蹴而就的,经过魔鬼训练速成的"人才"真的能够胜任实际的工作么?

企业究竞需要什么样的嵌入式人才,嵌入式人才培养存在哪些难点,有没有行之有效的方法来应对呢?

提到培训机构,很多人或多或少会有些偏见,今天借这个机会谈一谈十几年来身处培训行业的感受。

众所周知,培训机构,特别是我所从事的职业教育,相对于传统学历教育,其优势主要在于快速实用的课程体系研发,以及具备实战研发经验的专业师资。毋庸置疑,从最初高深莫测的专业嵌入式设备,到现在充满想象力、层出不求的智能硬件,嵌入式技术的发展早已超乎我们当年的想像。面对诸多挑战,只有掌握了最新、最实用的技术, 才能从容地胜任嵌入式研发岗位。

华清远见教育集团一直与各大芯片厂商保持很好的合作关系,因此可以提前获得大量最新的技术资料,从几年前的一年一次大升级到现在一年两次大升级,课程升级已经成为例行的日常工作。研发中心几十人的团队,其主要工作就是跟踪最新技术热点,并快速体现在课程内容和实验平台中。

"兴趣学习"是我们课程设计的重要原则。嵌入式产品已经不是从前"冷冰冰"的专业设备,实战训练中充满活力的"酷炫"产品对我们的学员有足够的吸引力。例如学员可以自己动手做智能电视、平板电脑、智能手环、智能手表,甚至是四轴飞行器和智能小车,这些可以直接激发学员强大的学习兴趣和动力 。

我们的师资来源主要是一线的资深研发工程师,经过系统的授课技能培训 而成为专业讲师,他们有很好的一线研发经验,这対学员来说非常重要;同时,他们对公司用人需求也非常了解,知道如何把学员培养成为公司需要的技术人才 。 当然,我们对学员也是有一定要求的,报名前会进行严格的专业基础测试,只有通过了测试,才可以参加专业的课程学习 。

目前,嵌入式教学的难点是,以MCU和嵌入式处理器为代表的嵌入式技术发展很快,而教师、课件、实验环境很难同步跟进。随着物联网概念的进入,ZigBee、Wi-Fi和蓝牙等无线技术和MEMS传感器技术,这些原本自成一体的嵌入式系统变成了智能联网系统,因此传统的8051単片机教学和"ARM十Linux"的嵌入式教学亟需改革。同时,随着嵌入式教学内容的不断扩充,教学和实验课时也显得捉襟见肘。尽管口袋实验室以帮助学生利用课余时间完成作业,各类嵌入式和物联网大赛能够提升部分学生的素质,但是如何提高一批学生的整体能力依然是个难题。

嵌入式教学和人才培养是应用性很强的工作,不仅仅是高校和培训机构所为,嵌入式和物联网企业、行业协会以及科技媒体应群策群力。嵌入式系统联谊会和中国软件行业协会嵌入式系统分会,自2000年以来举办过多次嵌入式和物联网教育的专题研讨会,组织高校教师面对面进行经验交流,,一起梳理思路、寻找对策,对嵌入式教学改革起到了积极推动作用。

现在企业提到的嵌入式工程师的工作一般是指嵌入式软件编程.着重点在驱动和系统软件两个层面,以ARM处理器的嵌入式软件编程为主流。驱动层面需要与硬件电路进行交互,一般在厂商提供的外围接口资料基础上实现时序等功能;系统软件层面需要运行和移植嵌入式操作系统,特別是多任务调度系统的实现更加复杂。

目前,高校中电子信息类的专业都会接触到电路结构和C路言,覆盖了驱动层面的工作;计算机类的专业都会接触到系统架构的知识,覆盖了系统软件层次的工作。但是,这两类专业的应届毕业生在接触实际工作时并非游刃有余,主要原因在于学校的实验课程设置。其实,在实验过程中学生哪怕只是驱动了简単的 A/D转换器或 D/A 转换器,都会对整个嵌人式开发工作形成方法学的概念, 延展到多种应用领域后会很容易上手, 但实际上,学校购买嵌入式开发板时厂商都会提供源代码,学生仅仅是在开发板上运行了一遍源码,而并没有深人到开发层面,故而导致完全没有方法学的概念。

电子信息领域的工程技术人员需要不断学习和更新知识,所以企业更看重的是工程师的学习能力, 规模较大的企业,一般乐于接收学习能力强的应届毕业生,从而培养专业能力和团队情感;规模较小的企业,则更愿意付出较大代价来吸收经验丰富的工程师.以便快速推出产品。在相对小众的领域(比如航空航天系统)中,往往需要高标准的实时操作系统,这类开发费用较高,因此高校和培训机构在实时操作系统领域的投人相对较少。

嵌入式系统具有与众不同的特点,它至少汇集了电气、电子、计算机、控制、机械、工业设计等多种学科技术,而且是与应用需求高度结合的。在嵌入式系统人才培养的重点内容选择、知识结构设计、教学或培训的方法方式、实践训练的配套等方面,教育界和业界普遍认同的原则是以实际应用需求为导向,结合本学科优势,利用师资在嵌入式领域的科研或产品研发方面的经验和基础,针对性地开展人才培养工作。

如果根据所依赖的实验平台来组织课程体系,嵌入式人才培养一般有两种思路:一是以某种现成开发板为基础,讲授嵌入式开发相关技术,比如选定以ARM、Intel、TI等提供的开发板为实验平台,重点讲授平台及处理器特征特点、扩展接口板开发技术、操作系统内核精简优化技术、其他系统软件开发优化技术,以及应用程序开发技术等;二是以SoC为指导思想,不基于现成的成熟平台,而是深入更底层的硬件设计与实现技术,再向上伸展到操作系统、系统软件、应用软件等。两种思路并无优劣之分,相对来讲,后者对教师的要求更高一些,学生也觉得难度更大一些。

如果根据教学方法来细分,那么嵌入式系统教学一般有两种方式:一是“Bottom Up”(即从局部到全局的教学方法),先教学生一些基础的、共性的知识,然后一层层往上,教给学生嵌入式系统综合开发技术;二是“TopDown”(即从全局到局部的教学方法),往往采用案例驱动的模式,先从全局需求出发,逐一展开各项技术的讲授。同样,两种方法也无优劣之分,可根据具体情况选用一种或两种结合。

虽然经过多年的实践,嵌入式系统人才培养已经积累了不少经验,渐入正轨。但是,随着各种软硬件技术和开发工具、教育教学手段不断提高,人才需求更为复合化、适用化,嵌入式系统人才培养又面临着新一轮的挑战。“物联网”的兴起,以及“工业4.0”、“互联网+”,亦或是“新硬件时代”、“创客”等新概念、新技术、新架构的不断涌现,无不使得嵌入式系统人才培养面临更多难点。

首先,嵌入式系统产品形态进一步演化,涉及的技术越来越复杂、交叉和深入,给嵌入式系统培养体系中知识结构的重组和更新带来新困难。因此,嵌入式系统人才培养要比以前更讲究学科交叉,要比以前更注重新技术的融合,以及软硬件知识的垂直整合。

其次,嵌入式系统在当今创业创新生态环境形成的过程中占据较高地位,给人才培养目标定位带来新困难。因此,嵌入式系统人才培养要比以前更注重创新应用开发,更注重挖掘学生创新思想,激发学生创新灵感。基于Arduino、IntelEdison或PCduino的创客空间值得重视。再次,师资队伍学缘结构更新、师资个体综合能力提升,也面临新困难。在嵌入式系统技术日新月异的新常态下,以前身怀绝技的老师由于长期在教学一线,来不及紧跟业界动态,逐渐脱离新技术的发展。科研和教学互动的良性闭环尚未成熟,因此,嵌入式系统人才培养要比以前更注重与业界的结合,只有这样才能培养出符合业界需要的嵌入式人才。

最后,嵌入式系统的内涵和外延要重新定位。教育界和业界应共同深入探讨,如何更好地培养业界所需要的嵌入式系统人才。

物联网,特别工业互联网的出现, 需要大量熟悉嵌入式软件与系统开发的人才, 目前,嵌入式软件与系统的人才培养依然分散在大学里的不同学科,通常嵌入式软件人才由计算机学科、软件工程学科培养,而嵌入式硬件人才由电子科学与技术学科、微电子学科培养。这种分离式培养模式使得人才很难具有练合性,自然也就很难适应物联网、工业互联网的综合性人才需求。因此,需要将嵌入式软件与硬件融合在一起,进行人才培养。

近十年的软件工程专科人才培养模式为嵌入式软件与系统的人才培养提供了合适的参考。嵌入式系统开发设计可以借鉴软件的模型驱动开发摸式,硬件的实现可以借鉴基于语言的软件编程方法。譬如,硬件描述语言VeriIog可以像写程序那样写硬件系统,方便地实现系统电路,使用工具可以轻松地嵌入到 FPGA,同时还能实现LUT的优化。

嵌入式系统的设计应该从系统级开始。首先,对嵌入式系统以功能和性能为基础进行规范建模,通过软硬件划分原理、方法与技术対嵌入式系统软硬件合理进行划分,形成嵌入式系统的软件部分和硬件部分,在此基础上进行软件和硬件仿真,最后基于通用的嵌入式系统仿真平台进行软件和硬件的融合仿真,在仿真正确的基础上进行嵌入式系统实理。这种建模、设计、仿真、实现的开发方法是典型的软件开发模式,用在嵌入式系统开发上,不仅可以加快嵌人式系统的开发,而且能够提高开发成功率。

随着嵌入式半导体厂家的不断推广,ARM 处理器越来越普及,对于嵌入式芯片的使用和开发也越来越容易。但目前存在的问题是,学生实战的机会比较少,参与的更多的是学校的演示和功能性的测试,不能称为真正的产品,而对于产品本身的设计选型、功能定义、需求定义、软硬件开发,以及功能样机测试、认证等缺乏足够的认识。因此,需要鼓励学生走出去,到公司进行实习;同时,希望更多的企业能够开发一些项目的窗口给毕业生实践。在大学期间,多从事一些项目开发工作,既利于毕业生找到更为理想的工作,又便于企业实际项目用人,有效地减少双方磨合的时间。

对于缺乏实际工作经验的大学生而言,哪些工作较为适合呢? 比如功能需求分析、软硬件功能样机测试、文档整理等。刚开始如果能力不足,可以做一些基础性的测试工作(比如芯片的基本功能验证等),从熟悉数据手册、设计文档,测试半导体厂家官方开发板和用例程序开始,慢慢积累开发经验。

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