原创 FPGA+单片机的聚合效应与成材之路

本文主要讨论现阶段已经成熟，即将成为发展热点的一种技术组合

单片机+FPGA技术

内容包括其社会经济环境，现状，可行性，发展潜力及学习和实践的方法。

但在讨论技术问题之前，先来扯点别的
这些短时间内对急于生存，急于就业，急于发展定位的人也许没用
但以后会有些参考意义的。

第0部分. 技术发展与社会发展的关系

目前，经济危机来了，每个人都处在了寒风中
但危机中并不不等于机会的绝对消失，梅花就单单开在腊月里！

经济危机，事实上是社会和技术的不断发展的结果
当然，这是一种协调出现问题后的恶果
表面的原因，是推动社会发展的经济或技术力量出现了“停滞”造成的
事实上，这种停滞和失调往往与贪婪有直接的关系
这些，就交给搞经济和搞历史的去扯吧，各有各的饭碗

无论社会出现什么样的危机，不断进步和发展却是它固有的规律
而且发展，也是解决危机的唯一出路（当然有不同的形式和主动被动模式）

从人类发展的历史看

原始社会人们与野兽物种之间“打群架”的需要（那时没有法律和警察）
奴隶社会是人类占了上风后，有剩余食物后的产物
封建社会是因为人们可以靠种植来维持生存了
资本主义和社会主义都是商品专业生产和交换的需要，只不过分配原则不同

估计现在所有的人在有生之年都还会处在商品社会的环境中
而且在近几年还都会处在世界经济危机和经济模式动荡的经济混乱阶段

所以，认清技术对于社会发展的积极作用和必要性
对明确目标找准方向很重要。

目前的经济危机与上个世纪二三十年代的经济危机是有一定的可比性的
两次都是在产业革命经过多年的高速发展后能够提供的发展动力与人们的期望值错位造成的
里面软的因素是货币和财富之间的混乱，硬的方面是核心产品（房地产）价格和价值的背离

有所不同的是：上次危机是在蒸汽机技术引发的火车，轮船技术“饱和”后诱发的
这次危机是在：航空，航天，军火，计算机直至信息化几重发展后才总”算帐“的

危机的结果是类似的：大范围的萧条，交换和生产的停滞，人们的普遍茫然甚至绝望

人们在混乱，愤怒，报复甚至发泄以后，最终将找出解决问题的办法，最终的办法还是发展

经济社会这种周期性，规律性危机的发生，从一个侧面说明了：

*** 在人类成员的构成中，“从众的，短视的，缺乏创造性的人”，占了绝大多数 ***

试想一下如果世界上人人都如爱迪生，人人都在忙着搞发明，大家怎么会没工作做？？？
当然，从另一个方面讲，如果人人都是核物理学家兼发明家和工程师，那两个人的斗欧就可能诱发核战争，也够可怕的

上个实际的经济危机，德国，美国，苏联以各自的模式主动走出了危机
而其他欧洲国家，则以改进分配模式的方法缓解了危机（福利社会）

当然，整个走出危机的过程变成了一场残酷无比的世界大战，这是副作用
但是，后来用以支持战后经济发展的几项主要技术如航空，航天（火箭），发动机，雷达，计算机等等
都是人们为走出危机而“爆发”出来的技术
战争，也起了很好的催化剂的作用

以上很多与现在具体技术主题无关的泛泛之谈，想说明的是问题是：

1. 科学和技术的发展，是走出经济危机的必由之路
2. 创新型科学和技术，是真正起作用的关键因素

小结： 经济危机下， 科学技术特别是创新技术会成为“经济感冒”的“有效药片”

危机，多创新型技术来讲，是机遇！是带有更强挑战性的机遇！！！

第1部分  技术与创新型技术

1. 技术产品不等于技术！
2. 成熟技术与新型技术对经济的贡献侧重点不同

中国的神七上天了，中国有航天技术吗？ 有！绝对货真价实！！！

中国买的波音飞机起飞了，中国有民用航空技术吗？ 只能说拥有产品，不能说拥有技术
同样， 满公路上跑的汽车，满铁路上跑的火车（高速），满网络上跑的计算机 ...
这些产品都在中国，甚至是在中国生产的，但技术不属于中国

有人说：在中国生产的就算中国的。
哈哈，哪个宾馆敢说来主宾馆的客人是它的职员啊？

他们是来消费你的，并不属于你！
这里的消费是另一个层次：你消费他的产品，他消费你的劳动力，资源和市场！

还有一个很敏感的问题：山寨技术算什么技术？
山寨技术是一种手艺，或者说是工艺！ 可以说是中国技术和市场畸形发展的产物

因为一个好的产品，是原理，设计和制造工艺的综合产物

中国把搞原理的都饿死了，把搞设计的都逼死了（扼杀了），就剩下一点工艺了（大多是引进的）
不过有些山寨还是有可取之处的，那就是改进型山寨和组合型山寨
这些山寨技术，表明了中国的设计市场在萌芽，一场以山寨促设计，以设计促原理的大潮有可能到来

可能很多人说了，既然那么多产品都是“中国制造”，那标志着中国的技术水平应该不错了
是这样的，但是这主要是一些生产工艺和成熟技术。

下一个讨论的问题是：成熟技术和创新技术的区别

一般的产品生产，采用的都是成熟技术，当然很多技术都有创新性，而且在不断创新
这与前面的产品与技术的关系类似，你不断更新着创新型的生产设备，并不等于你具备创新能力

那成熟技术难道就不是技术了吗？ 当然是，今天的成熟技术都是昨天创新的结果。

我们要讨论的是：

在不同的发展时期，成熟技术和创新技术的作用和影响力不同

成熟技术在市场需求旺盛期是主要的决定性因素
甚至到产品的后期阶段，技术的成熟程度对产品的成品率，质量和成本起生死攸关的作用
在某些情况下，创新型技术本身的特点是的它还会局部和临时地降低效率的作用

如两个正在短兵相接对抗着的士兵，你突然把其中一个的步枪换成了狙击步枪，那他可能就死定了

但是，经济危机时期却大不相同

经济危机时期的传统成熟商品和技术，就向被对方用火力压制在山沟里的部队，人多枪多不解决问题
往往更能解决问题的是如何出奇制胜，那就是创新。

归根到底，技术还是为经济服务的，其作用途径就是转化为商品
经济的发展取决于几个简单的量：

总量，增量 和 质量！

成熟的技术，往往对总量的贡献比较大
但经济的增量，却往往与新技术有关
至于质量，一般还与决策有关

比如房地产经济，就是又能产生总量，有能产生增量，但质量却很一般的技术（太成熟了，从秦朝起就搞得很NB）

说了半天也该有个小结了。

这一段落要说的意思是：

成熟技术往往在经济平稳发展期更能发挥作用
在经济危机时期，它能解决生产问题，却难以解决危机问题

相对来讲，创新型技术对解决经济危机似乎更有效些。

罗嗦了半天，都快成了一个不学无术的文痞了 ... 到现在还没有说什么叫创新技术！！！

第2部分 创新技术的特点

创新科技应该既包括新原理的发明，包括对已知原理的新应用，也包括对成熟技术的改进，甚至是对已有技术的组合

中国在创新方面的主要问题是：眼高手低，而且是手越低，眼越高。
在科技方面盲目崇洋的，往往是对科技知识一无所知的人，甚至很多是被外国的科技“水平”唬傻了的人

中国在两个环节几乎彻底扼杀了创新的可能：
一个是入世阶段， 一个是入市阶段

在入世阶段，也就是在一个创新技术从思想到实施的环节上，存在着一个很重要的“手续”，立项和审批
这当然都是官方行为，也都由权威和官僚来决定
这个环节的主要问题是：“支持新技术的研究，但不支持创新技术的研究”
理由是通用的：
1. 想法未必是可行的（因为无知，无从判断）
2. 若可行，早就有人（老外）搞出来了（不但没脑子，还没有脊椎）

在入世环节上要卡死的是已经产品化的新技术
用的手段是判定依据的混乱
1. 技术水平不够，比不上最好的（却不看是不是相对自己进步了）
2. 产品有不足之处，比不上最好的（不留改进的机会）
3. 行政与技术的较劲

这方面的例子如运十，高速机车等等 。。。
到头来中国的技术是； 放而不生（民用技术），封而不死（航天，国防技术）

其中值得思考的问题太多，全算题外 。。。

中国，还有一种“私生”的创新： 山寨技术！

山寨技术是试图用更简单的工艺，更低的成本，更高的性能来赢得市场

除了“复印”式的山寨技术以外（可惜这种形式比重很大）
山寨技术成了中国技术发展除航天军工以外的另一支生力军

山寨模式，是中国制造早期起飞的一个重要支撑

那么，中国的创新发展之路（近期）在哪里呢？
应该是“官寨技术”：大力扶持和支持 大范围，不限规模，出身，形式的，拥有技术产权的产品设计创新活动。

这里面很重要的是：怎样定义创新？

一切有改进意义和技术促进效果都是创新。

“官寨技术”的天敌是打官腔， 官员老爷们的官腔和权威老爷们的“学霸”大棒，消灭了中国的创新
当然，也带来了很多的洋技术 --- 只不过这些技术都已经做成了商品。

正如前面所讲，无论是主动还是被动，科学技术的创新发展规律是不会改变的

科技创新是人类发展的自然本能，就如同自然界中不断发芽的种子

不管你是否承认它是创新活动，不管你给它盖上多么厚的土，它都会发芽

创新的力量就如滚滚的河水，认知对了可以用来发电，估计不清就只能抗洪救灾了

如何认识创新的作用和如何客观积极地支持创新
将决定能不能把握社会发展的主动权

阻碍和敷衍，将犹如置于江心的土堆，不是被冲得无影无综，就是被江水冲到岸边河地底，变成污泥

缺乏对创新行动的支持，甚至根本就不认可普遍的创新活动的可能性很大

这就需要各种创新活动更客观更谨慎具体地逐步开展起来。

最后，用举例来说明一些简单的创新并不是那么复杂的：

早年的自动控温电熨斗等的控温技术，日光灯启辉器，都是一些很精巧的创新产品（发明级的）
后来的机械计时器技术，虽然自身的设计中规中矩，但用在了电器的控制上，就掀起了一股（机电）自动化的浪潮（应用型）
再后来的电子启辉器，家电产品的电脑化（一般是专用芯片）自动控制系统，事实上是对传统机电部件的代替升级
同样，从计算机只能打字，发工资（计算，统计和打印工资条）到现在网络信息时代，经历的也是一个不断发展更新的过程

但是，这些创新离一般的人都都很遥远，甚至可以说行业外的人几乎绝对没有机会去插手这些事情

一个新的问题又来了，创新是不是就成了某些人的专利和领地了呢，是不是只有专家和“行业贵族”才有幸参与呢

这就是下一部分要讨论的问题，科技创新的平民化机会 ...

第3部分 参与创新的机会

技术研究，产品设计，大家一般都认为是一种非常专业化的工作
只有极少一部分人才“有能力，有机会”接触和实施
这种神秘和隔离的感觉是历史发展的产物

首先是很多技术超越了人的生理能力范围，大家会感觉很神奇（俗话叫高级）
另一个是这些事情往往机会稀少，门槛很高，大家又很羡慕

但是，社会和技术都在不断进步，特别是在数字化渗透到人们生活的各个角落的时候，可以说门槛自然就消除了，机会“平民化”了

例如：多年以前，如果哪个女孩子能有幸在动态影象中（包括电影和电视）展现一下自己的形象，那很不得了了（就成了当时的明星）
这就是前些年想搞影视的人“北漂”的动力
但是，到了今天，人人都可以在一个摄像头前自如表现甚至闹鬼搞笑，谁也不会感觉神奇

其实，这是一个很不错的机会，那个“芙蓉姐姐”不就在很执着地利用着这个展现传播渠道吗。

技术工作的机会，也是如此
比如软件编程，在早些年全世界就没有几台计算机的时候，你能写几行程序打个纸带输入到计算机里让它工作起来
你就是世界领先的“科学家”了

现在，几乎人人都有机会用电脑编程了
当然你会说，现在编程都不叫“技术”了，连混饭吃都难

可你别忘了，在绝对稀有和绝对泛滥之间，是连续发展的过程，在这个过程中，曾有过很多的“平民”机会
微软的比尔盖茨， 苹果的乔布斯，还有很多很多，都是把握住了那一时期的平民机会，成就了自己的事业

他们不但超越了他们前面的巨人，如IBM，甚至还送走了他们的后来者，如compaq

事实上，在同一时期（上个世纪80年代），中国也有机会，主要是在应用软件方面，在80年代后期甚至曾组织人马准备与后来软件出口很火的

印度好好拼一下市场，但后来89年的事件打断了这个进程

不过当时国人的表现，已经展示出了相应的智力优势，如对DOS的彻底汉化，对Windows和其它应用系统的汉化等等

中国缺的是领军人物和有效组织
如现在把中国牢牢地囚禁在其中的Windows，其最成功的转型版本WindowsNT，就是10来个人用几年的时间搞出来的UNIX的山寨板
不同的是UNIX技术当时是公开的（现在也是）

历史的故事，只能在写书的人手里才能变换成商业价值，但故事却能启发大家下一步的行动，特别是在国人的自信心已经被全面阉割了的时代

。

这一部分说的是，有一些“平民”可以参与的创新机会，而且这些机会不但含金量很大，而且成功的道路也并不是那么险峻

微软是如何成功的，它是靠平民消费的浪潮推动前进的
是它的技术先进吗，可以肯定地说：不是！

首先，它不搞硬件。不但对硬件没有促进，还有制约
其次，它本身的软件也谈不上先进，早在上个世纪90年代初，SGI,SUN等公司的UNIX系统加X11图形窗口，就比现在的Windows Vista还可靠先进

它的成功在市场，它的成功在于平民化

现在大家是不是对平民化的机会都很渴望啊？

那目前就有一个很现实的平民化的技术创新机会： 用单片机技术+FPGA技术对传统机电产品进行智能化改造
至于说机会有多少，看看你自己家里用的，手边摆的机电用品有多少就知道了

第4部分 高科技技术的平民化趋势

技术的发展，让很多领域的产品和技术摆脱了过于专业化，贵族化，神秘化的局面

比如电视台现在用的几十万一台的摄象机，将来可能也就用掌中宝代替了（无磁带化，高清化）
用的，就是FPGA技术，当然单片机等也是不可少的，更可能是合二为一的技术

信息消费，已经成了现代人们的一个重要支出部分（看看自己的通讯费上网费），这种需求必定在极快地促进着视频传输技术的发展

一个话费，短信费就让移动赚海了，如果再加上高质量的视频传输，那网络经济将变成一个多大的市场啊

而不断更新的视频技术，却让计算机技术有点无法承受了
比如高清技术，现在动不动就是每秒3G的数据量（还应该更高），这让自己的主频只有3-4个G的计算机难以处理
最好的办法就是借助并行处理能力极强的FPGA技术

这么好的市场，人人可及的技术，是不是一个很现实的“平民化”机会

另外这个机会还有很多独到的特点。

1. 现在市场刚兴起。以前是技术达不到，大家看个热闹就够了，如同现在网络视频也不能苛求太清楚。但是，希望它清楚的愿望却是强烈的
2. 技术和成本刚好就位。原来的FPGA产品曾经巨贵，现在也便宜下来了，都消费得起了，甚至能更便宜（如摄象机）
3. 开发手段不断完善。开发平台，调试手段都已到位，关键是这些手段很多都是免费的（有点像饺子馆里醋，很香，但免费）
4. 很多新产品用新技术解决起来更方便。如很多数字信息的传输时钟都是以G为单位，什么差分信号啊，采样窗口啊，没有新手段还真无法实

现。

这一切的一切，是不是共同组成了一个极其平民化的创新机会。

当然，说平民化还有一个很重要的条件，那就是机会的数量，例如平民能够获得奥运冠军，但冠军只有一个，也不应该说是平民化

这里说的平民化还包括，即使现在和将来已经有很多人在从事这个行业了，对新来的人，还是有大量的机会的！！！

夸夸其谈是一个很普遍的问题，下面就来具体到一个很具体的领域来谈谈这个创新机会的具体内容。

当然，这些只是创新活动的极小的一部分，主要是面对现在大学生的就业问题
如要解决世界经济问题，是完全不够的， 最多是解决个人的经济问题

世界经济问题的解决，主要还要从能源和资源的方面入手，比如从海洋下手，这是题外话 。。。

第5部分 FPGA+单片机技术的现实可行性和机会

虽然现在几乎所有的年轻人都会使用电脑，但是，搞电路设计，产品设计，却是一件很神秘的事情
不要说一般的年轻人，就是相关专业毕业的大学生，也没几个敢说自己有这方面的能力，否则也就不会有那么多人无法就业了

同时，现在电子产品市场上新产品又多得让人眼花缭乱

在这巨大的供需反差之间，你是不是似乎看到一批批年轻的比尔盖茨和乔布斯在像你微笑
当然，你个人可能在商业上做不到他们那么成功
但是，你愿不愿意与大量的同龄人一起去共同分享他们曾一人独享的成就
我想大量的独生子女孩子都是喜欢与大家分享的，因为他们曾经承受了太多的孤独，即使成功的喜悦，独享可能也不是第一选择。

那现在来探讨一下共同大家参与产品设计和技术开发的可能性。

在传统的工业化时代，你如果说自己独立设计了一辆汽车，那肯定是你的一份毕业设计或课程作业
但今天，你如果说你搞了一个很新的电子产品，而且推向了市场，那却完全是有可能的

这是因为现在的电子产品设计不再依托庞大的工厂生产系统和昂贵的生产线，也不再需要必须形成足够的批量才能经济化生产

现在的产品讲究个性化，讲究小批量，快速改进，这些都提供了一种机会，把原来的不可能变成了一种可能

不过这里面还有很多很多问题：

1. 你能不能获得开发产品所需要的手段，包括开发平台，元气件，技术资料，相关知识等等
2. 你有没有能力承担开发成本（这可曾经是天大的问题啊）
3. 你有没有途径去加工完成你的产品（主要是开发样机和测试样机等）
4. 你有没有手段去调试完善你的产品（可要知道电子测试仪器很昂贵的啊）
5. 你有没有渠道去介绍和推广你的产品

以上这几个问题，以前不但个人难以做到，就是连一些公司甚至绝大多数公司都不能全面做到，能全面做到的拿出的产品一般人也买不起

不过，现在好象有一个“芝麻开门”的暗语，把以上问题都解决了。

FPGA + 单片机技术，综合起来就是一个具有全新功能的智能化完整系统

FPGA： 可以提供各种信号接口和控制接口，直接或者经过很少量的专用接口芯片就可以实现对控制对象进行探测和控制能力
单片机： 可以提供足够的逻辑判断和对策分析能力

两者的结合，是一种理想的互补。

这两个技术本来都是发展多年的技术，为什么说它们现在何以聚合起巨大的开发应用潜力呢？

分开来讲：

FPGA 已经发展多年了，但一度曾是高价器件，除了在一些小批量的仪器里用以外，成本总是一个障碍，另外因为用的人少，学习和开发难度都

很大

现在，随着电子制造工艺的突飞猛进，其成本直线下降，不但克服了原来价格上的“奢侈”问题，很多时候反而比用多个器件组成的系统成本

还能更低。
最主要的是，FPGA厂商都能够提供很方便的开发环境，使得原来很复杂的电路设计变成了相对简单的逻辑编程和参数设置问题
原来困扰开发人员的电路干扰，布线，阻抗匹配，电平转换，电路板设计等等都一举解决了
现在一块FPGA芯片，就可以完成原来一块很大的电路板才能实现的功能，而设计工作，则完全软件化了
特别是后期调试工作，无论是时序问题还是逻辑问题，都可以通过虚拟仪器探测软件，直接在芯片内部对各个管脚和内部的逻辑电路进行探测

和观察分析，而这些工作，曾经是需要大量昂贵的仪器设备，并通过很专业复杂的探测手段（如探测针床）才能够实现甚至难以实现的

这就带来了一个很明了的结果：无论是器件成本还是开发成本，都比原来有了绝对的降低，而能实现的功能，却随着器件的发展高速地提高

这不但对想寻求一个可以长期职业的大学生们是一个机会，同时也是我国产业更新，产品升级换代的一个机会。

FPGA，可以在电路上实现一个控制器和仪器的功能，但是，若没有计算机功能的加入，其智能化程度还是会大打折扣的。

单片机，却恰恰是一个会想不会做的聪明“侏儒”

单片机用于控制，在国内已经很普遍了，但是因为单片机本身外接接口的限制，往往造成“智力”的严重浪费

而现在最新的单片机技术，只需要一个极其省点的单独芯片，不需要其他外接电路，接上电源就可以工作
开发手段，同样也是完全软件化的

采用FPGA加单片机技术，很可能用几十元几百元的器件成本，用几乎免费（厂家支持的自由下载）的开发软件工具，就可以实现原来数十万元

才能实现的开发环境，能够具备开发原来往往是万元单位的设备和仪器

更主要的是，有了这个现实的，经济可行的开发手段，就可以用来对传统的产品进行经济有效的智能化改造，其间接推动能力，不可小视
大家早年曾经历过的电视机从手动到遥控，直至今天还每家都是多个遥控器的情况

就充分说明智能化改造的渗透力和影响力

事实上，现在的FPGA芯片内部，都可以实现称为CPU内核的的功能，可以实现单片机的功能
同时在有些单片机芯片上，也设计了类似FPGA的功能部分

但是有两个问题：
1. 合二为一的芯片不具备价格优势
2. 是更重要的，他们对新加的部分的开发平台的支持能力，还都有待改进

两者的聚合是必然的发展趋势，在他们还没有成为强强联合之前，还是分别发挥它们的优势为好，为了形式把开发搞成科研是不明智的。

前面的这些问题比较明了以后，那就进入最实质性的阶段：如何去做的问题

第6部分 入门门槛，入行门槛及发展空间

国内很多人都在学单片机，FPGA，但是真用它们做产品开发的很少，为什么？

因为很多人从开始学习始，就迷失了目标也就没有的方向

结果往往是，从一个学习板开始，到同一个学习板结束，成了永远的“业余爱好者”

这是因为学习单片机和FPGA很难吗？ 估计大家都不会这么说
但要问应用是不是很难，可能很多人都会迷茫而无奈地同意

为什么会出现这种现象，这是一个共同原因造成的必然结果。
什么原因？
那就是大家都不知道学习的技术怎么样去用，更不知道用在哪里？

这是一个非常有中国特色的现象
学员们自己没解决这个问题，他们的老师也没解决这个问题，甚至做学习板的厂家也不知道问题的答案
甚至全国从高校到公司都没有太好地解决这个问题

所以即使有很好的机遇，有大量的潜在人才，有宽容度几乎无限的市场
却只能眼巴巴地羡慕别人搞出来的东西
动心了，就去山寨 。。。

事实上，开发并不比山寨困难太多，但是有本质的区别：开发需要的是思想，山寨需要的是手艺！

之所以学而不成，知而无用
这与中国的教育方式不无关系

当教育强调灌输，高强度地全面灌输以后，人们的思维形式就改变了

比如一个人出门会坐公交车（当然现实中很多人不用，哈哈，这些人也不会搞什么技术的），你在他出门之前三个月，让他强行记住了每条线

路的沿途站点，而且反复出些偏远路线的难题对他考试。那等他出门时，就会在脑子里去找坐车的路线，而不是依靠站牌等信息

这时可能有年轻人说了，可以用电脑查询最佳路线。 对！这就是新人新技术的优势
只要通过电脑的帮助，就可以更好地去选择乘换车的路线和站点。

采用FPGA等开发产品时与上面的例子很相似，借助更新的手段，采用将更简洁的方法得到更有效的结果

当然有一点是通用的，就是如何候车，上下车，甚至车上让座等等的习惯你必须知道和遵守，这往往是老乘客的优势，不过刷卡等例外

［待续］