從1951年開(kāi)始，我先后在空軍部隊(duì)擔(dān)任雷達(dá)操縱員、雷達(dá)教員、雷達(dá)科長(zhǎng)。那個(gè)時(shí)候，電子行業(yè)正處于電子管時(shí)代，當(dāng)時(shí)中國(guó)還沒(méi)有能力制造自己的電子管，包括雷達(dá)在內(nèi)的很多產(chǎn)品都是舶來(lái)品。1965年，我從空軍導(dǎo)彈學(xué)院制導(dǎo)雷達(dá)專(zhuān)業(yè)本科畢業(yè)，隨后在1978年進(jìn)入空五所，先后任工程師、高工。1995年我到了退休年紀(jì)，先后在專(zhuān)注于中央空調(diào)、醫(yī)療儀器、現(xiàn)場(chǎng)總線和GPS汽車(chē)定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)的公司做軟硬件的開(kāi)發(fā)工作。

接觸IT行業(yè)是從1990年開(kāi)始的，那時(shí)利用計(jì)算機(jī)做工控主要以PC機(jī)為主，單片機(jī)為輔，在PC機(jī)的擴(kuò)展槽上插工控板進(jìn)行數(shù)據(jù)采集和各種控制。我的入門(mén)之作，就是這樣的一塊數(shù)據(jù)采集板。那時(shí)的機(jī)器語(yǔ)言基本使用匯編，我用的是8086匯編。在90年代中期左右，C語(yǔ)言流行起來(lái)，逐漸代替了匯編。

回顧近十多年來(lái)，在計(jì)算機(jī)工控行業(yè)，變化最大的當(dāng)屬單片機(jī)了。以前，PC機(jī)較單片機(jī)控制更為方便，而且顯示打印也都容易實(shí)現(xiàn)；而現(xiàn)在，單片機(jī)已成為計(jì)算機(jī)工控的主流。80年代出現(xiàn)的名為單板機(jī)的電子板，就是單片機(jī)的前身，最早的單片機(jī)只有4位機(jī)，但很快就被8位機(jī)所代替。單片機(jī)的巨大變化可以從以下幾個(gè)方面看到：

1) 集成度越來(lái)越高。早期的單片機(jī)其實(shí)不能稱(chēng)之為‘機(jī)’，因?yàn)樗贿^(guò)是一個(gè)CPU單芯片，需要靠眾多的外圍芯片共同組成一個(gè)智能系統(tǒng)。而目前的單片機(jī)，不僅CPU功能更強(qiáng)、更快，還集成了原屬于外圍的大量電路，利用幾十上百K的Flash代替片外ROM，幾十上百K的RAM代替片外存儲(chǔ)器，用RTC代替片外實(shí)時(shí)鐘，有多位的AD/DA變換器，有UART、SPI、IIC、Can等多種通信接口。以前的開(kāi)發(fā)工程師需要花費(fèi)大量時(shí)間挑選眾多的外圍芯片，并將它們有機(jī)組合，制成復(fù)雜的PCB圖。那時(shí)，甚至還有不少專(zhuān)門(mén)的硬件工程師。而如今，行業(yè)內(nèi)很少有這種分工了，現(xiàn)在的工程師們將主要精力放在了軟件編寫(xiě)上。

 
2) 速度越來(lái)越快。早期的單片機(jī)系統(tǒng)晶振頻率不高，執(zhí)行一條指令要多個(gè)時(shí)鐘周期，而目前不少單片機(jī)，其系統(tǒng)時(shí)鐘可以由鎖相環(huán)控制，可以高出晶振頻率的許多倍，一條指令只用一個(gè)時(shí)鐘周期即可完成。

3) 編譯環(huán)境越來(lái)越友好，編程語(yǔ)言也由匯編的一統(tǒng)天下，改由眾多的C語(yǔ)言代替。后來(lái)又出現(xiàn)了uCOS等操作系統(tǒng)，使編譯更加方便，如今有的單片機(jī)也有了像高級(jí)語(yǔ)言才有的多線程、多任務(wù)了，任務(wù)之間還有通信功能和消息傳遞機(jī)制。

4) 編程越來(lái)越方便快捷。早期的單片機(jī)存儲(chǔ)代碼，需要專(zhuān)用的編程器寫(xiě)入，紫外線擦除，費(fèi)時(shí)費(fèi)力。進(jìn)入新世紀(jì)后，不少種類(lèi)的單片機(jī)，采用在線編程，不僅快捷，而且對(duì)老用戶的設(shè)備在線升級(jí)也很方便。

5) 衡量計(jì)算機(jī)的水平，有時(shí)用處理二進(jìn)制的位數(shù)來(lái)表示，位數(shù)多表示速度快和處理能力強(qiáng)。單片機(jī)從最初的4位，很快升到8位。此后穩(wěn)定了較長(zhǎng)時(shí)間，之間也有過(guò)16位機(jī)但不普及。近年來(lái)16位和32位已屢見(jiàn)不鮮了。

6) 體積越來(lái)越小。不僅單片機(jī)，各種電氣器件，也由分立變?yōu)橘N片，插腳也由直插改為扁平，這些變化不僅生產(chǎn)方便，縮小體積，也使分布參數(shù)降低，有利于克服各種寄生干擾。

7) 不同功能的單片機(jī)模塊應(yīng)運(yùn)而生。近年來(lái)，大批內(nèi)置專(zhuān)用功能的單片機(jī)出現(xiàn)在市場(chǎng)上，如Philips的116x系列，它裝有USB1.1或2.0USB協(xié)議的內(nèi)核，用戶只要對(duì)其端口發(fā)送簡(jiǎn)單指令，即可啟動(dòng)與USB對(duì)口的USB數(shù)據(jù)傳輸。再如內(nèi)部裝有手機(jī)內(nèi)核的通信模塊，我曾經(jīng)用過(guò)的M260和UB603，它們內(nèi)置TCP/IP網(wǎng)絡(luò)協(xié)議，用戶只要對(duì)它的UART端口發(fā)送簡(jiǎn)單指令和IP地址，就可以和異地的服務(wù)器進(jìn)行TCP/IP連接，并進(jìn)行GPRS數(shù)據(jù)傳遞，有的還支持域名連接。從而極大縮短了產(chǎn)品開(kāi)發(fā)周期。

8) 各種內(nèi)藏專(zhuān)用功能的單片機(jī)大量涌現(xiàn)。如Cypress的CY系列，屬于內(nèi)藏USB功能的單片機(jī)。還有如iTrax的iSuite系列、uNav的GM10系列，屬于內(nèi)藏GPS功能的單片機(jī)。這些單片機(jī)的內(nèi)核、存儲(chǔ)器、IO口等資源都對(duì)用戶開(kāi)放，以便用戶二次開(kāi)發(fā)，而且調(diào)用內(nèi)藏功能也很方便，這不僅縮短了開(kāi)發(fā)周期，也使產(chǎn)品的體積和可靠性進(jìn)一步提高。

十多年間，計(jì)算機(jī)和互聯(lián)網(wǎng)的出現(xiàn)極大改變了人類(lèi)的生活和工作習(xí)慣。與此同時(shí)，中國(guó)電子工程師的整體素質(zhì)也發(fā)生了很大進(jìn)步，特別是對(duì)PC機(jī)的使用、互聯(lián)網(wǎng)的操作以及軟件開(kāi)發(fā)水平。隨著VB、VC、.NET等軟件的普及，上位機(jī)控制、界面制作都有了飛躍式的提高。

在這么多年的設(shè)計(jì)生涯中，我認(rèn)為開(kāi)發(fā)主要在于創(chuàng)新。舉個(gè)例子，醫(yī)療儀器公司生產(chǎn)的血流變儀，是測(cè)量人體血液黏度的儀器。在一個(gè)放入血液的容器中有個(gè)圓盤(pán)，由直流電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。電壓高轉(zhuǎn)速快，血液黏度高阻力大轉(zhuǎn)速慢，由此推出黏度和電壓的關(guān)系，血液黏度在不同的轉(zhuǎn)速呈現(xiàn)的阻力不同，醫(yī)學(xué)上叫切變率。原來(lái)測(cè)量過(guò)程是給出不同的電壓梯度，在不同的速度下逐次測(cè)量。測(cè)量全程需幾分鐘。醫(yī)院提出時(shí)間太長(zhǎng)。如果工藝不改，提高速度是很難的，因?yàn)槊總€(gè)梯度都要在速度穩(wěn)定下來(lái)測(cè)量，才能保證精度，由于電機(jī)的慣性作用，測(cè)量的周期已經(jīng)達(dá)到極限。經(jīng)過(guò)實(shí)驗(yàn)，我們提出一個(gè)叫做儲(chǔ)能釋放的工藝模式，首先將電機(jī)加速到一個(gè)速度上限，然后斷電，電機(jī)靠慣性旋轉(zhuǎn)歷經(jīng)各個(gè)速度梯度，最后停止。這樣做既滿足了切變率的各段要求，時(shí)間也作到了最短，測(cè)量一次僅需40-50秒。該工藝模式成功的關(guān)鍵是找出描繪全程的數(shù)學(xué)模型，相信有電工基礎(chǔ)的朋友，不難猜出這個(gè)模型。

當(dāng)然項(xiàng)目過(guò)程中困難也很常見(jiàn)，2007年，我們?cè)谧鲆粋€(gè)用單片機(jī)通過(guò)USB接口讀取攝像頭圖像的項(xiàng)目，該攝像頭專(zhuān)為PC機(jī)生產(chǎn)，廠商可以提供PC機(jī)讀取圖像的驅(qū)動(dòng)程序，可以對(duì)攝像頭的100多個(gè)寄存器進(jìn)行初始化并進(jìn)行一系列參數(shù)設(shè)置。但該驅(qū)動(dòng)程序無(wú)法用在單片機(jī)上，如果想自己動(dòng)手編制單片機(jī)的驅(qū)動(dòng)，就必須了解這100多個(gè)寄存器的功能和說(shuō)明，但廠家拒絕免費(fèi)提供這些資料，聲稱(chēng)要付費(fèi)5萬(wàn)美金。最后，我們終于通過(guò)自己的努力解決了這個(gè)難題。整個(gè)過(guò)程比較復(fù)雜，這里不再贅述，感興趣的朋友可以與我私下進(jìn)行交流。

有些人曾問(wèn)過(guò)我工程師應(yīng)通過(guò)什么途徑和手段來(lái)進(jìn)一步提高設(shè)計(jì)能力水平，我認(rèn)為，應(yīng)該“在戰(zhàn)爭(zhēng)中學(xué)習(xí)戰(zhàn)爭(zhēng)”。我的編程水平的提高，主要來(lái)源于廠家提供的DEMO源程序。此外，作為一名電子工程師者，除了專(zhuān)業(yè)方面的技能外，要想取得成就，敬業(yè)精神也非常重要。