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Arm那些事儿 | 从51设计转到Arm开发,紧张并兴奋着

2018/04/20
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文 / 付丽华

周一,华容准时出现在新公司的行政部,办理了入职手续之后,然后被领到了硬件研发部,是一个临窗的位置。一桌、一椅、一台电脑,办公条件果然很简单,但是对于研发的工作来说,足够了。

环顾四周,不足 20 平方米的房间很是拥挤,沿着墙壁,一排桌子,桌子上有 4 台电脑,除了自己的桌面比较干净之外,其他的桌面上均堆满了物品,以电路板和工具居多。背后的墙壁也是拥挤的,依着墙壁,是一排金属货架,货架上是一些仪器仪表,以数字示波器最为抢眼,架子的底部有一个大块头儿的设备,没见过,也不认识。其余的空间,被一些纸箱子塞满,有封口的,也有未封口,有些纸箱灰尘较大,从破损处可以看到些绿油油的电路板。靠近门口的地方,两个铁皮的文件柜,柜门锁着。


研发部的全部家当,一目了然。

落座之后,简单地清理了一下桌面的卫生和键盘、显示器上的灰尘,摆放好事先准备好空白的记事本和笔,算是就绪了。就绪了,准备去找部门经理,一转身才发现,顶头上司就站在身后,手里拿着一个 PDA,连同一张即时贴一起递了过来。


“再次认识一下,我是隋昕,硬件部的经理。这个样机,你可以随便拆,但是不建议带出去。纸条上有服务器的 IP 和共享文件的名称,有你目前所需的相关工具软件、程序源代码和文档,按照说明文档安装就可以。如果遇到问题,可以来找我。”


隋昕的语调依旧是平稳的。

“谢谢!”华容接过物品,连忙致谢。
“以后是同事了,不必客气!”说完,转身回到自己的座位上。
忽然好像想起了什么,又转过椅子,歪着头对华容说:
“常用的办公软件,可以安装自己习惯的,也可以用公司的,如果需要可以到行政部去要。补充一下,实习期内,只开放内网,禁止使用个人的外接存储设备。”
没有寒暄,干净利落,华容暗想,但愿这个人写程序的风格也是如此。

“可以随意拆样机”,这是自己求之不得的,现在得到明确的指示,华容立即找来工具,开始行动。


拆解并不顺利,问题出现在工具上,原以为是十字型的螺丝刀,但是试了几次,螺丝就是纹丝不动,起初怀疑是力气不够,但是拧下一个螺丝才需要多大的力气呀?肯定是哪里出现了问题,仔细观察之后才发现,螺丝是内六角的。找到了相应的工具,拆解便十分顺利。

轻轻取下电路板,一体式的硅胶按键从主板上脱离开来,PDA 主板的真面目展现在眼前:
长度不到自己的指尖,目测宽度不足 50mm;
电路板左侧和右侧,是贴片的接插件,阻容元件全部是极小的贴片,尺寸比自己用过的 0805 还要小很多;
中央有两个面积较大的贴片器件,一个是 144 管脚的 QFP,丝印的字符是 LPC2214,另一个是 48 管脚 TSSOP,名称是 SST39VF1601。


顶部有一颗芯片,看起来像是 QFN,字符太小,看不清楚,附近有一颗 SOP 的芯片,字符也是不清楚。

翻过来,这一面比较简单:底部是一张带有锅仔片的贴纸,上面是液晶屏,平整地贴在电路板上,看不到接口,但可以断定,绝对不是普通的插针焊接。面对如此“尤物”,却无处下手。


情急之下,打算用指甲轻轻地翘起来看一下,没成功,一时不知如何是好,耳边传来浑厚的男低音:
“液晶屏下面有背胶,很牢固,需要用工具。”

华容一惊,来人已经在自己的旁边的椅子中落座,熟练地打开电脑,看来是它的主人到了。
小心地放下手里的东西,华容向邻居打招呼。
“你好,我是华容,第一天上班,请多关照。”
邻居并未起身,低着头在桌面上找东西,边找边说:“我是陈晟,比你小,以后叫我小陈就行。”

“哦,陈工,你好!”
对方没有反应。
华容有点儿纳闷,这个研发部的工程师们看起来都很有特点,部门经理表现得异常平静,这位邻居看起来也不大热情,难道自己要被冷处理吗?
“把板子给我。”邻居又开口了。

华容小心翼翼地递过板子,对方接过板子,放在桌子上,一只手按着电路板,另一只手用镊子熟练地在液晶屏周围划了一圈,然后用镊子的尖头,轻轻一翘,液晶屏便于主板分离,顺势将屏幕上翻,露出接口。


“拿去,看个够。”


说完,将电路板推给华容。


华容刚想说:“谢谢”,但谢字还未出口,对方又补充了一句:“这个活儿容易伤手,你得悠着点。”言语虽短,但是听起来很温暖。

来不及多想,华容迫不及待地再次观察整个电路板,同时也有了新的发现,于是一边看,一边用笔勾勒着框图,一边记录。


记录完毕,上网查 LPC2214 的资料。


一年以来,开发基于 ARM 的产品,一直是自己的梦想,如今梦想变成了现实,ARM 芯片和电路板就在自己的手里,这种激动时溢于言表的。不过,接触 ARM 之前,听过两种天壤之别的观点:

观点 1:ARM 很难。
难度之一是软件方面,用起来很麻烦。使用之前,必须重新配置参数,有几百个寄存器,因此单单就寄存器配置而言,这个过程是相当复杂。
难度之二是对硬件方面,PCB 的布线要求极其严格。如:数据线必须等长,否则会导致莫名其妙的数据错误等等。
看到的事实好像也验证了该说法,公司里的顶级高手工程师,做了 10 块样板,结果全军覆没,唯一可以运行起来的是手中的试验板。

观点 2:ARM7 上手很容易 .
如果 51 底子厚,第一天熟悉 ARM 开发环境,保证第二天就可以上手。事实同样证明了该观点,近 2 千台的手持机正在被用户使用。
两个观点,出自用过 ARM7 的两位工程师,都有发言权。
如今产品在手,到底是何种难度?

首先看看差别吧,翻看数据手册,只是看了概述部分,便差点儿惊掉下巴:


首先,是工作频率。


由于具有倍频功能,同样是 11.0592 MHz 的晶振,51 的时钟周期是固定的,约为 0.09us,而 ARM 则可以通过倍频设置 ,实现最大为 6 倍 的 CPU 操作频率,这是要上天的节奏啊!有了这个频率,基本不用考虑运算速度的问题,除非特别需要,否则根本没有必要殚精竭虑地考虑算法问题。

其次,是 I/O 口的使用。


与 51 大不相同,LPC2214 共有 144 个管脚,竟然可以最多可以设置 112 个管脚为 GPIO 类型,也就说可以根据需要,将相应的 I/O 口配置为输入、输出或者双向的;而 51 单片机的 I/O 口类型,通常情况下则是固定的。

 

再次,是“谜一样”的工作电压。


这颗芯片的工作电压竟然是 2 个,分别是 3.3V 和 1.8V。其中 1.8V 用于 CPU 工作,而 I/O 的操作电压则是 3.3V。为什么是这样呢?华容不解,于是在电压的记录上,用红笔画了一个圈儿。

第四,是关于芯片的容量。
256KB 的 ROM 和 16KB 的 RAM,这是华容见过的最土豪的配置。有了这个资源,基本不必顾虑程序的代码量和变量数量的问题,因为 ROM 和 RAM 是足够的,可以“随心所欲”地写程序,可以很“任性”地“挥霍”变量。

最后一点,芯片具有掉电模式。


这就意味着可以进行休眠,虽然没有明确说明休眠时的功耗数据,但是从 PDA 的操作方式看,该机具有休眠模式,通过按键可以唤醒,既然有了这样的设计,那么参数应该是很不错的。华容又用红笔,将“休眠”圈了起来。

的确复杂,在土豪的 ARM 处理器面前,华容觉得自己非常“寒酸”,说是捉襟见肘也不为过。此时,她相信了第一种说法,ARM 的确很难。对于自己来说,最大的难处是思路上的转换,而思路上转换说起来容易做起来难。


如何实现快速转变呢?这是当务之急。


华容起身来到窗前,遥望窗外风景。由于身处高层,这里的视野很开阔,景物尽收眼底。低头俯瞰二环公路,二环上车流不息;越过二环,便是河边的绿化带,树木葱绿,高大而茂密;越过树梢,可见波光粼粼的浑河,对岸则是忙碌的工地,一个建筑群正在拔地而起。

“午饭时间到了,想看风景,可以午饭后去看。”身后飘来了邻居的提醒。


听到友好的提示,华容才发觉一个上午就这么过去了。在工作量充实的情况下,时间总是过得很快,揉了揉发涩的眼睛,华容起身离开,紧跟着来到食堂。


公司提供免费的午餐,虽然是平淡的家常菜,但是很符合华容的口味。打饭的时候,竟然遇见了两位熟人,令华容激动不已。其中一位是原来 SD 公司销售部的某大区的经理——陆俊,虽然交往不多,但毕竟是熟悉的面孔,在陌生的公司里能够见到以前的同事,简直有他乡遇故知的兴奋。还有一个比较熟悉的身影——林鸿阳,真是人生何处不相逢。


熟人见面,分外热情,即便是在狭小的餐厅里,站着用餐,三人也是格外高兴。不用猜也知道,华容任职硬件研发部,陆俊在销售部,至于林鸿阳的情况,没等华容发问,他已经自报家门,任职生产部。

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电子产业图谱

1996毕业于华东理工大学自控系,同年7月进入某大型国企担任电气员。2000年转行从事硬件研发相关工作;后从事RFID相关产品的研发、设计,曾参与中国自动识别协会RFID行业标准的起草;历任硬件工程师、主管设计师、项目经理、部门经理;2012年至今,就职于沈阳工学院,担任电子信息工程专业教师,研究方向:自动识别技术。已经出版教材《自动识别技术概论》,职场故事《51的蜕变 》。