硬件产品经理技术知识(一)嵌入式系统

编辑导语:硬件产品经理在面对产品研发的时候,除了执行沟通以及跟进liú程以外,更是要对技术方面有着一定的了解;因为硬件行业的很多X类内容,如果什么都不懂的话,在曰常X中可能也会有所阻碍;本文作者分享了关于硬件产品经理的技术知识,我们一起来了解一下。

作为一个两年经验的硬件产品经理,经历了一款产品从零到上市的过程,积累了一点经验,我也想X输出积累下来;想在硬件PM这一X远的做下去,产品管理、市场能力以及成本X这三方面的能力要不断精进。

我认为硬件PM懂技术是有必要的。作为初级产品经理,执行的工作,硬件基础知识是沟通的基础,和研发沟通需qiú,和供应商做后续的对接都离不开技术知识;进阶到中高级产品经理,市场以及供应链管理工作中技术是桥梁,与供应商,客户的沟通离不开技术知识。

硬件行业缩略语,定义词特别多。回想自己刚入行看到RX TX IPC SPI Flash eMMC…一头雾水。看书,上网搜索硬件相关的内容,其内容的主要受众是工程师,而作为硬件PM需要对其归类并知道边界,对实现了解即可。

这也算是我发现的入行硬件PM的痛点吧!网上并没有完全zhēn对硬件PM技术知识的内容。硬件PM涉及的面非常广,嵌入式硬件、软件、算fǎ、结构、X以及ID都需要了解。对于从软件PM转型或直接入行硬件PM的同学是一个门槛。

一、首先列一个嵌入式系统的知识框架

做一款硬件产品,硬件技术方面少不了这些内容。

二、嵌入式系统

嵌入式系统是专用于某个应用或者产品的系统。它可以自成一个系统、也可以是大系统的一部分。

嵌入式系统之间的关系如下图所示。

三、嵌入式硬件

嵌入式硬件包括处理器、存储器、微X器、I/O、DAC ADC、电源、总线、定时器 计数器等等。此外根据不同的应用场景,嵌入式硬件会集成不同的传感器,例如摄像头、雷达、GPS等等。

本文主要介绍嵌入式系统,其它分内容后面会详细介绍。

四、嵌入式软件

嵌入式软件是嵌入式系统的核心。产品设计的落地,性能指标的满足都是X软件来实现的,作为硬件PM我们需要了解嵌入式软件的架构,更好的与工程师沟通。

我们是硬件PM,但是在研发工作中打交道最多的是软件工程师。作为PM我们要知道工程师的分工。提需qiú的时候要找到对应的人,拉通协作时找到对应的人。

嵌入式系统可以分为硬件层,驱动层、cāo作系统层、应用接口层、应用层。除了硬件层,其他都属于软件工程师的工作范围。在大多数X中,软件工程师会单独负责其中的一块。

  • 硬件接口层:这一层X了与嵌入式硬件交互的接口,以设备驱动程序为主。例如网络、USв、LCD、显示屏、RX、TX、键盘等等硬件的驱动;驱动层的内容也会与应用层有交互,例如WiFi账号密码的设置,RX相关显示参数的设置;
  • 核心层:cāo作系统的内核,包括系统运行最基本的模块,这一层会涉及到系统时钟、电源管理、文件管理,内存管理等内容;
  • 系统层:它X面向对象的系统资源管理功能,具有模块化和对象化的特点,例如文件管理、设备管理、网络协议。每个系统模块X标准的API接口,向用户开放,有利于系统功能的扩展;
  • 应用X层:这一层是在实现具体的X功能X基于系统功能、面向应用的系统功能调用X接口。

嵌入式软件包括嵌入式cāo作系统以及应用程序

1. 嵌入式cāo作系统

说到嵌入式cāo作系统之前,先介绍一下cāo作系统。cāo作系统是硬件与用户之间的中介,用来管理系统资源和X应用程序运行的计算机程序。

1)嵌入式系统的特点

相对于cāo作系统,嵌入式cāo作系统不要qiú全能,但必须能够有效率的发挥硬件最大的能力,使产品获得最高的性价比,嵌入式cāo作系统的特点如下:

  • 代码量小,能够在嵌入式系统有效的存储空间内运行;
  • X的API;
  • 模块间解耦,可chāi卸;
  • 强实时性,可应用于各种实时X;
  • 可靠性高,无需人工干预X运行,并能及时处理各类X和故障。

2)内核

嵌入式系统分为宏内核与微内核:

  • 典型的微内核有μCOS、Uitron这些内核小很多,只有最基本的进程管理、进程通信、内存管理组成,其他部分和内核分开。内核本身只负责客户进程和X进程之间的消息传递;
  • 典型的宏内核有Linux、Unix,这些内核相对比较庞大,内核设计者从效率的角度把基本的cāo作系统内核和设备驱动、文件系统、网络等X安排编译,它的移植能力较弱。

3)cāo作系统基本组件

无论是宏内核还是微内核都有进程管理、内存管理、中断管理以及API。

  • 进程管理:cāo作系统为进程分配资源,实现进程间共享和交换信息,保护进程资源以及实现进程间同步。在多线程系统中,进程变成了资源管理器,线程成为了程序的基本执行单元。进程管理包括进程的创建与维护、进程的调度切换、多处理器的进程管理;
  • 内存管理:虚存管理技术广泛应用于系统管理。它可以使每个程序都有一个X的虚拟存储空间,使应用程序获得比实际内存更大的编址空间;
  • 中断管理:中断管理为了提高系统效率,确保关键的功能及时执行;
  • API:包括人机界面以及cāo作系统X给用户开发的应用程序API函数。

4)嵌入式实时cāo作系统(RTOS)

在介绍之前先介绍个概念:任务调度方式。

5)任务调度

在嵌入式cāo作系统中,任务调度方式有三种:不可抢占式调度、可抢占调度、时间片X调度

  • 不可抢占式调度:一个任务一旦或者处理器资源就独占处理器运行,直至该任务结束进入等待状态;
  • 可抢占调度:基于任务优先级,当前任务必须随时让位于优先级更高且处于就绪状态的任务;
  • 时间片X调度:当两个或两个以X务有相同优先级时,某个任务运X先规定的时间,然后切换时另外的任务。

嵌入式cāo作系统分为嵌入式cāo作系统和嵌入式实时cāo作系统(RTOS),两者的主要区别是任务调度方式不同。

嵌入式实时cāo作系统的任务调度方fǎ基于可抢占调度fǎ,它真的具有实时性。

6)实时性

实时也就是cāo作系统的计算结果不仅依赖于计算的逻辑结果,也依赖于结果产生的时间,RTOS不见要qiú产生正确的结果,还要qiú结果产生的足够快。“快”是一个相对的概念,性能很强大的cāo作系统不一定是实时系统。

而实时性又分为硬实时和软实时:

  • 硬实时:必须在恰当的时间里完成相应的任务;
  • 软实时:要qiú系统以最快的速度执行,运行时间超时是可以容忍的。

7)嵌入式实时cāo作系统

RTOS是一段嵌入在目标代码中的程序,系统复位后首先执行,相当于用户的主程序,用户的其他程序都建立在RTOS之上;此外RTOS是一个标准的内核,CPU将时间、中断、IO、定时器等资源都包装起来,留给用户一个标准API,并根据各个任务的优先级,合理的在不同任务之间分配CPU时间。

此外RTOS最关键的部分就是实时多任务内核,包括任务管理、消息管理、存储管理、X管理;这些管理功能是XRTOS的API给用户调用的,跨平台移植程序修改的很少。

8)嵌入式实时cāo作系统特点

  • 微内核设计;
  • 系统能够快速进行任务切换、保证任务抢先和dedline的完成;
  • 尽量减少jìn止中断的时间;
  • X固定或者可变的内存管理机制;
  • X一个能够满足应用要qiú的实时时钟;
  • 必须X合适的进程任务调度方fǎ;
  • 允许应用程序自己修改内核。

9)常见的RTOS

  • VxWorks;
  • μC/os-II;
  • eCOS。
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