系统级单芯片（SoC）以数百万逻辑闸来取代传统面板上的大部份组件，这是由于超集成电路（VLSI）的微米或奈米技术已经足够实现一般SoC的功能，同时能节省电能和成本，这也促使信息家电、消费性电子、网络通讯市场的不断蓬勃发展。

在过去十年前的商业思维里，计算平台非UNIX工作站，就是个人计算机，鲜少人会想到计算平台可以缩小到只有手掌一样大。不过，这里所说的计算平台至少包含软件操作系统、储存装置、中央处理器、输出入通讯端口、显示设备、人机接口，传统的袖珍型计算器是使用8051 CPU，没有软件操作系统，所以其功能是无法和SoC比拟的。

硬件变软件

这么多的功能全由SoC负责管控，所以面板体积可以缩小、电能和成本可以降低。不过，这其中的关键是硬件的工作都转化成软件的工作了。为何会如此？因为为了保持设计上的弹性（这一点是SoC与ASIC最大的不同），SoC里面有许多缓存器（registers），这些缓存器所储存的数据实际上就是硬件线路的描述，程序设计者透过这些缓存器就可以设定（configure）SoC的功能。

这些缓存器提供的设定项目包罗万象，譬如：有支持以太网络的SoC内部缓存器组中会有设定MAC接收和传送控制器的缓存器、纪录MAC接收和传送状态的缓存器、决定讯框（frame）地址和大小的缓存器、设定默认地址过滤封包的缓存器......等。这种转变，对硬件厂商而言似乎是一大福音，不过，SoC所带来的软件开发成本却是硬件厂商始料未及的。

孰是韧体？孰是软件？

就技术面而言，使用SoC所开发出来的新产品一般都统称为嵌入式系统，因为这些新产品都需要嵌入式操作系统（embedded system）。在传统的观念里，所谓软件是指含ISO第三层（网络层）以上的软件堆栈（stack），而韧体是指ISO第二层（数据链结层）。

过去的硬件工程师大多数会自己设计简单的汇编语言和C语言，用来验证电路设计的正确性。在那个时代里，软件操作系统是很昂贵的、很神秘的。他们最常使用的CPU是8051、8088......等之类的8-bit微控制器，他们直接使用微控制器的指令集来写程序，这些程序叫韧体（firmware），其所设计出来的功能都很简单。迄今，虽然16-bit、32-bit的微控制器或微处理器已经很流行，但是因为成本考虑，8-bit微控制器仍然是体温计、玩具、袖珍型计算器、家电....等产品的控制核心。

多年之后，仍然有人沿习传统，将嵌入式操作系统称作韧体，而单独将ISO第七层（应用层）叫作软件。这是因为Windows操作系统的关系，用户只能藉用VC++、VB或其它应用软件开发用户的应用程序，由于微软至今仍然不公开他的Windows源代码，所以用户只能触及应用层。就因为Windows操作系统的魅力无法挡，许多人只懂得要学VC++、VB或其它应用软件来开发应用程序，结果大多数人都成为「软件工程师」。

但是遇到目前的经济萧条，很多企业纷纷削减了信息设备的采购与投资，首当其冲的就是中高阶计算机设备和应用软件的需求量锐减，而嵌入式系统却起而代之。大多数软件工程师现在都陷入必须转型的困境，但是要向何处转型呢？除了放弃程序设计的生涯以外，转往嵌入式系统成为「韧体工程师」，似乎成为唯一的一条路。

韧体的重要性

俗称的软件和韧体最大的不同在于：韧体与硬件关系密切（hardware dependent），但是软件与硬件无关（hardware independent）。软件之所以与硬件无关是因为韧体是它们两者之间的桥梁，所以韧体工程师是很珍贵的，他必须既懂硬件还要懂各种低阶程序语言，包含C、C++、汇编语言、Java......等。甚至他还要协助硬件工程师侦测电路，所以他也要懂得如何使用示波器、逻辑分析仪、电表来测量讯号。有时，当利用FPGA开发SoC时，韧体工程师甚至要了解如何利用IC设计软件在缓存器转换层（RTL）去整合C语言、汇编语言、Verilog语言。除此之外，为了找出通讯协议堆栈（protocol stack）程序的错误，他还必须熟悉各种通讯协议标准。但是这种万能的人才目前实在很稀少。

如何转型成韧体工程师？

许多软件工程师出身自数据库应用、网页设计、商用应用、工业控制、人机接口......等，他们已经专精于某些特定应用技术或软件，有些人懂FoxPro、VB，有些人懂PHP、.NET，有些人懂8051汇编语言，可是他们大多数都不精通C语言。要知道目前大多数的嵌入式系统是采用SoC的汇编语言、C语言设计的。所以，他们必须重新温习C语言，并学习SoC的汇编语言才行。

因为大多数软件工程师都具有一定程度的程序设计的经验，所以要重新温习C语言并不是难事。不过，温习的重点应该放在与硬件、韧体相关的部份：

1. Volatile修饰词与SoC的缓存器息息相关，所以必须了解。

2. 一般软件工程师对队列（queue）和链结串行（linked lists）的设计很陌生，因为他们所使用的应用软件已经帮他们设计好了，他们只要懂得如何使用应用函式（API）就行了。但是，嵌入式操作系统里面的队列和链结串行是以C程序的原始码呈现的，所以必须了解它们的逻辑，才能应用得当。

3. 指针（pointer）、结构（structure）、数组（array）是C语言里面最常使用的工具，一般软件工程师虽然了解但都不够熟练，所以必须加强。

目前SoC的IP核心有许多品牌，例如：ARM、MIPS、x86、PowerPC、SH、M-Core.........等，所以要视目标产品是选用何种SoC和IP核心，再来决定要学习哪一种SoC汇编语言。而SoC缓存器的设定大都是透过C语言完成的，所以也要研读SoC的技术手册和它的样版程序。

结语

在人力银行的网站上，有成千上万的软件工程师在找工作，想转换跑道。但是，同时在人力银行网站上，有经验的韧体工程师在谋职者却不超过一百人。联发科和威盛的DVD芯片专利之诉讼，争执点就在韧体上。物以稀为贵，韧体工程师的身价势必会不断攀高的。目前的一般软件工程师只要有勇气、信心、热情，想要转换成韧体工程师不应该是难事才对。

（作者为电子产业资深研发工程师，现为诚君工作室负责人：su2b08@saturn.seed.net.tw）