从事汽车电子软件开发需要什么知识？

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随着SDV(软件定义汽车)概念的提出， 大家都认识到了软件在汽车电子领域的重要性，各大汽车主机厂纷纷成立了软件研发中心并争夺软件开发人才。上汽集团在今年年初成立了上汽软件中心(后改名为零束)，长城汽车成立了诺博、诺创、诺博，还有很多OEM也成立或者扩大了各自的软件研发中心，这里都不赘述了。

总之，这对从事汽车软件开发的同僚们是很大的利好。2019年大家经历了汽车销量下滑带来的零部件供应商效益下滑，2020年的疫情对汽车行业来说更是雪上加霜，好在从9月份开始汽车销量迎来了不错的增长，给我们汽车电子从业者们带来了更多信心。未来随着SDV的进一步推进，以及汽车新四化的逐渐开展，对软件开发人员的需求也会进一步增加。

啰嗦了这么多就是想给正在或者想要从事软件开发的大家一点信心，提升自己的开发技能、做好自己的开发工作，未来大有可为。下面回到本文的主题，想要从事汽车软件开发需要掌握哪些技能，本文讨论的scope是单片机软件开发，关于带有操作系统的Soc软件开发我们以后可以讨论。

1. 首先要对单片机(MCU)的基本构成有一个了解，如果是计算机或者电子信息相关的专业，大学应该都学过一门叫做“微机原理”的课程，那这一步就可以跳过了。如果没有学过这门课，可以自己买一本单片机原理的书来看一下，对单片机的各个组件(什么是ALU、RAM、ROM、寄存器等)有个基本的了解。
2. 接下来就是C语言编程知识了，C语言是你和MCU进行沟通的语言，通过C程序告诉MCU你要它完成什么工作(比如通过一个端口输出一个PWM)。C语言的强大之处是可以直接操控硬件，大部分操作系统都是使用C语言来编写的，包括你每天都会使用的Windows系统和Android系统(部分组件是用汇编来写的)，从世界编程流行语言排行榜上，常年霸占榜首就可以看出C语言的重要程度。相信大部分人大学应该都学过C语言这门课程，因为现在不管是不是理工科的专业，利用编程解决问题的思想还是有必要学习一下的。如果你没有学过C语言也不要方，可以自己买一本C语言的入门书籍来学习，掌握C语言的基本语法即可，更多的编程技巧可以在单片机编程的过程中强化学习。网上比较推荐《C Primer Plus》这本书来入门，本人没有看过这本书，不作评价，感兴趣的朋友可以先了解一下，再决定是否选择它作为入门书籍，鉴于目前国内的翻译水平参差不齐，英文没问题的话可以直接阅读原版。进阶的话有《C和指针》，《C陷阱与缺陷》。
3. MCU虽然很强大，但是如果只有一个MCU没有相关的外围电路它也干不了什么事情，因此我们需要能看懂和MCU交互的外围电路的原理图。比如现在让你通过MCU来控制一个LED的亮灭，首先你要看一下电路上这个LED连在了MCU的哪一个端口上了，如此你才知道通过控制哪个端口的电平状态来点亮和熄灭该LED。其次还要看一下端口输出什么电平可以点亮LED，同样的输出什么电平可以熄灭LED。我们举一个例子来说明，下图中的RGB_RED是连接到MCU的一个端口上的，通过该端口来控制红色LED的亮灭，那么如何点亮这个红色的LED呢？我们看到RGB_RED接到了一个NPN型(什么是NPN和PNP自行百度查阅)三极管的基极上(1)，当端口RGB_RED输出高电平时集电极(3)到发射极(2)就会导通，红色LED的一端是5V(P5V0)，另一端是GND，此时就会有电流流过红色LED，红色LED就会被点亮；相反，当端口RGB_RED输出低电平时集电极(3)到发射极(2)截止(不导通)，就不会有电流通过红色LED，红色LED就会熄灭。真实的项目中除了控制LED的亮灭外，还要控制LED的亮度水平(白天亮度需要更高，夜晚亮度低一些)，此时就要用到MCU的PWM(脉冲宽度调制)功能了，PWM其实就是一个频率和占空比可以调节的方波，通过调节占空比的大小(0%-100%)来调节LED的亮度。原理也很简单，调节占空比其实就是调节加在LED上面的电压：假设最大电压是5V，那50%占空比对应的就是2.5V，输出的电压和占空比是一个线性的关系。
4. 有了上面的这些基础就可以开始简单的MCU编程了，推荐想要入门的同学可以买一个MCU开发板(最好带有CAN、LIN、SPI、I2C这些常用通信接口)，开发板上有丰富的外围电路设备以及编写好的程序例程，跟着这些例程可以快速地掌握相关的开发技能。想要从事汽车电子领域的MCU软件开发工作，还需要掌握该领域内常用的一些通信接口，比如和整车其他模块交互的CAN、LIN网络，以及MCU和板上资源交互的I2C、SPI等串行通信接口。这些内容可以在具体的例程项目中去学习，也不是一朝一夕的事情，需要大家沉下心去钻研。

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