硬件与软件的类比

     先声明，此文是在讨论组的一篇邮件列表，个人觉得说的挺好，故转载在此。作者liuxinyu95@gmail.com，

原文如下： 

 

 

看到有不少做软件的同志，总是对做硬件的佩服得五体投地。觉得那才是真正的底层。
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> 我来略微破除一下迷信，使得大家不要妄自菲薄。
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> 我以前在大学时做机器人的，从机构设计，机械设计，工艺加工，控制系统设计，电机设计，电路设计，单片机编程，嵌入系统编程，到上位机的控制软件，AI
> 设计等等，一个人走过全流程。所以我对硬件那边很清楚。当然我这些经历都是在2004年前，现在技术飞速发展，可能我有些观念过时了。欢迎现在有做硬件
> 的同志拍砖。
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> 如果不钻到集成电路芯片里面，搭电路这个活和搭积木区别并不大，当然这个积木更像是乐高积木。首先，由于集成电路技术的进步，如今我们很少需要像我上大
> 学的时候计算放大器的放大倍数，亲手搭建功放了，大量的集成电路厂商提供了无数芯片供你选择。这就好比一个软件库有大量的类和接口，你要做的就是选择正
> 确的芯片。厂商一般会提供datasheet，通常是一个pdf文件，里面不仅有各种参数，还有--推荐电路图。这就好比MSDN里面带有
> example代码。所以连电阻电容都不用自己考虑了，通常需要做的，就是照着推荐电路搭。
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> 这和我们拿一个类库写程序的难度没有什么太大的区别。当然还是要有一定的创造力的，也有一定的经验在里面，例如在输出上加个电容滤波，干掉噪声，放大下
> 信号等等。设计数字电路的部分就更加简单了，模拟部分可能还有些计算，数字部分基本就是按照逻辑需要来，这和我们写程序里放for, while,
> if-else相等价。
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> 比较考验经验的部分是布线。真正好的电路大多是手工布线的，但是如果你的要求不高，比如没有高频，没有大的串扰。自动布线大多数也能工作，这就好比手工
> 写程序和利用Wizard。
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> 通常，为了避免危险，做硬件的时候，会用一些模拟软件模拟一下电路的运行，这在我上学的时候还不普遍，但是据说现在已经非常好了。这好比我们做
> stub，跑UT。
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> 有时，为了调试方便会放些发光二极管，或者7段数码管显示些信息。这好比我们在程序中加log，或者print到stderr上。当然现在可能都是用液
> 晶了。
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> 然后是把电路图pcb拿到中关村去制板，（在国外没有中关村这么好的条件，只能自己动手焊接实验板了，所以国人也不要妄自菲薄）。
> 然后去采购原件，焊接。这相当于我们编译，链接。只不过成本（钱）比较高就是了。
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> 然后是单片机编程。单片机通常很弱，虽说16位，32位N年前就在推广，可是诸位猜猜国内大量用的是什么？8位的51单片机。日本呢？8位的PIC单片
> 机。用汇编？那是过去，Flanklin C51等等10年前就普及了。IDE和编译器都是free的，可以自由下载。程序非常简单，都是直来直去。复
> 杂的算法？几乎没有，因为算法可以移到上位机PC上去写。有个PID控制就非常了不起了。控制硬件一点也不神秘，基本就是照着芯片的说明书写。总共不外
> 乎以下操作：
> 1，读：从某个地址读数据
> 2，写：向某个地址写数据
> 3，中断
> 对应c语言里面超级简单，无非就相当于Linux的read, write和ioctl
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> 面向对象？想都不要想。根本用不着。顺便说下PIC单片机，虽说是8位机，但是能用的只有7位，另外1位留作它用，那程序就更简单了。
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> 后来有了嵌入系统，我觉得复杂度还是很低，因为策略就是嵌入系统里尽量做简单的事，把复杂的事情通过通讯模块传到上位机里干，上位机要么是
> Windows要么是Linux，那里才是AI和复杂的算法。嵌入系统里所做的无非是一些驱动和通讯。
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> 然后说说机械部分。这部分真正考验水平的是机构设计。我举个例子，汽车雨刷你会怎么做？
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> 水平低的方案：两个刷子，两个电机，两个控制电路。
> 水平高的方案：两个刷子，一个菱形杆机构，一个电机，一个控制电路。
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> 机构部分要用力学知识，需要一些计算。
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> 机构定好了，剩下的就平凡了。照着零件书选零件，包括齿轮，轴承，皮带，螺丝....这和对着类库选函数没有区别。
> 然后剩下的一些要加工的，就要用CAD设计下。这部分脑子里有车，铣，刨的工艺就差不多了，有时还要和工人师傅确认下。
> 3D的CAD能干的事情很多，基本装配好的样子都知道了。
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> 有时要算下应力，有ansys这样的有限元分析软件和仿真软件，也不用你亲自动手去人肉计算。然后送去工厂加工装配。
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> 自己去采购机箱，安装电路，布线。
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> 开发上位机软件。这个大家都懂我就不说了。
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> 我想说的是，因为硬件部分对大多数programmer来说是黑盒，所以大家觉得神秘，高科技，有水平。其实在今天大社会分工的背景下，
> 硬件工程师和我们软件工程师一样，都是一颗一颗的螺丝钉。他们看我们也觉得很神秘，高科技，有水平。这个我和硬件工程师谈过，确信
> 这一点。有些硬件工程师常年设计DVD的盖子，就是一按按钮就弹出来的那个托盘。他们也很枯燥郁闷。
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> 并且硬件工程师还有一点不爽的是：我们软件工程师回到家，可以下载喜欢的开源软件，业余乐乐。可是硬件工程师呢？哪样不要花钱，自己业余时间做个遥控
> 车，要比去商店买一个贵好几倍！而且老婆还要担心烙铁不要把家里弄着火了....
> 我们软件工程师这点上很节能环保呐。
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