要学习嵌入式,现在需要学习哪些基本课程?
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发布时间：2022-04-23 14:59
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时间：2022-05-23 02:08
由于很多人总问这个问题，所以这里做一个总结供大家参考。这里必须先说明，以下的步骤都是针对Linux系统
的，并不面向WinCE。也许你会注意到，现在做嵌入式的人中，做linux研究的人远比做WinCE的人多，很多产家
提供的资料也是以linux为主。我一直很难理解，其实WinCE的界面比linux的界面好看多了，使用起来也很方便
，更为重要的是，WinCE的开发和Windows下的开发基本一样，学起来简单得多，但是学linux或者使用linux做嵌
入式的人就是远比WinCE多。在和很多工作的人交流时我了解到，他们公司从没考虑使用WinCE，因为成本高，都
是使用linux进行开发。我读研究生的的实验室中也没有使用WinCE的，大都研究linux，也有少部分项目使用
vxwork，但是就没有听说过使用WinCE的，原因就是开源！当然现在WinCE6.0听说也开源，不过在成本和资源上
linux已经有了无人能挡的优势。与此相对应的是，越来越多的电子厂商已经开始使用linux开发产品。举个例子
，Google近期开发的智能手机操作系统Android其实就是使用linux-2.6.23内核进行改进得到的。
第一，学习基本的裸机编程。
对于学硬件的人而言，必须先对硬件的基本使用方法有感性的认识，更必须深刻认识该硬件的控制方式，如
果一开始就学linux系统、学移植那么只会马上就陷入一个很深的漩涡。我在刚刚开始学ARM的时候是选择ARM7（
主意是当时ARM9还很贵），学ARM7的时候还是保持着学51单片机的思维，使用ADS去编程，第一个实验就是控制
led。学过一段时间ARM的人都会笑这样很笨，实际上也不是，我倒是觉得有这个过程会好很多，因为无论做多复
杂的系统最终都会落实到这些最底层的硬件控制，因此对这些硬件的控制有了感性的认识就好很多了学习裸机的
编程的同时要好好理解这个硬件的构架、控制原理，这些我称他为理解硬件。所谓的理解硬件就是说，理解这个
硬件是怎么组织这么多资源的，这些资源又是怎么由cpu、由编程进行控制的。比如说，s3c2410中有AD转换器，
有GPIO（通用IO口），还有nandflash控制器，这些东西都有一些寄存器来控制，这些寄存器都有一个地址，那
么这些地址是什么意思？又怎么通过寄存器来控制这些外围设备的运转？还有，norflash内部的每一个单元在这
个芯片的内存中都有一个相应的地址单元，那么这些地址与刚刚说的寄存器地址又有什么关系？他们是一样的吗
？而与norflash相对应的nandflash内部的储存单元并不是线性排放的，那么s3c2410怎么将nandflash的地址映
射在内存空间上进行使用？或者简单地说应该怎么用nandflash？再有，使用ADS进对ARM9行编程时都需要使用到
一个初始化的汇编文件，这个文件究竟有什么用？他里面的代码是什么意思？不要这个可以吗？诸如此类都是对
硬件的理解，理解了这些东西就对硬件有很深的理解了，这对以后更深一步的学习将有很大的帮助，如果跳过这
一步，我相信越往后学越会觉得迷茫，越觉得这写东西深不可测。因为，你的根基没打好。不过先声明一下，本
人并没有使用ADS对ARM9进行编程，我是学完ARM7后直接就使用ARM9学linux系统的，因此涉及使用ADS对ARM9进
行编程的问题我很难回答^_^，自己去研究研究吧。
对于这部分不久将提供一份教程，这个教程中的例程并不是我为我们所代理的板子写的，是我在我们学院实
验室拿的，英培特为他们自己的实验箱写的，不过很有借鉴意义，可以作为一份有价值的参考。
第二，使用linux系统进行一些基本的实验。
在买一套板子的时候一般会提供一些linux的试验例程，好好做一段时间这个吧，这个过程也是很有意义的
，也是为进一步的学习积累感性认识，你能想象一个从没有使用过linux系统的人能学好linux的编程吗？好好按
照手册上的例程做一做里面的实验，虽然有点娃娃学走路，有点弱智，但是我想很多高手都会经历这个过程。
在这方面我们深蓝科技目前没有计划提供相应的例程，主要是开发板的提供商会提供很丰富的例程，我们
不做重复工作，只提供他们没有的、最有价值的东西给大家。
第三，研究完整的linux系统的的运行过程。
所谓完整的linux系统包括哪些部分呢？
三部分：bootloader、linux kernel（linux内核）、rootfile（根文件系统）。
那么这3部分是怎么相互协作来构成这个系统的呢？各自有什么用呢？三者有什么联系？怎么联系？系统的
执行流程又是怎么样的呢？搞清楚这个问题你对整个系统的运行就很清楚了，对于下一步制作这个linux系统就
打下了另一个重要的根基。介绍这方面的资料网上可以挖掘到几吨，自己好好研究吧。
第四，开始做系统移植。
上面说到完整的linux有3部分，而且你也知道了他们之间的关系和作用，那么现在你要做的便是自己动手学
会制作这些东西。
当然我不可能叫你编写这些代码，这不实现。事实上这个3者都能在网下载到相应的源代码，但是这个源代
码不可能下载编译后就能在你的系统上运行，需要很多的修改，直到他能运行在你的板子上，这个修改的过程就
叫移植。在进行移植的过程中你要学的东西很多，要懂的相关知识也很多，等你完成了这个过程你会发现你已经
算是一个初出茅庐的高手了。
在这个过程中如果你很有研究精神的话你必然会想到看源代码。很多书介绍你怎么阅读linux源代码，我不
提倡无目的地去看linux源代码，用许三多的话说，这没有意义。等你在做移植的时候你觉得你必须去看源代码
时再去找基本好书看看，这里我推荐一本好书倪继利的《linux内核的分析与编程》，这是一本针对linux-
2.6.11内核的书，说得很深，建议先提高自己的C语言编程水平再去看。
至于每个部分的移植网上也可以找到好多吨的资料，自己研究研究吧，不过要提醒的是，很多介绍自己经验
的东西都或多或少有所保留，你按照他说的去做总有一些问题，但是他不会告诉你怎么解决，这时就要靠自己，
如果自己都靠不住就找我一起研究研究吧，我也不能保证能解决你的问题，因为我未必遇到过你的问题，不过我
相信能给你一点建议，也许有助你解决问题。
这一步的最终目的是，从源代码的官方主页上（都是外国的，悲哀）下载标准的源代码包，然后进行修改，
最终运行在板子上。
盗用阿基米德的一句话：“给我一根网线，我能将linux搞定”。
第五，研究linux驱动程序的编写。
移植系统并不是最终的目的，最终的目的是开发产品，做项目，这些都要进行驱动程序的开发。
Linux的驱动程序可以说是五花八门，linux2.4和linux2.6的编写有相当大的区别，就是同为linux2.6但是
不同版本间的驱动程序也有区别，因此编写linux的驱动程序变都不是那么容易的事情，对于最新版本的驱动程
序的编写甚至还没有足够的参考资料。那么我的建议就是使用、移植一个不算很新的版本内核，这样到时学驱动
的编程就有足够的资料了。这部分的推荐书籍可以参考另一篇文章《推荐几本学习嵌入式linux的书籍》。
第六，研究应用程序的编写。
做作品做项目除了编写驱动程序，最后还要编写应用程序。现在的趋势是图形应用程序的开发，而图形应用
程序中用得最多的还是qt/e函数库。我一直就使用这个函数库来开发自己的应用程序，不过我希望你能使用国产
的MiniGUI函数库。盗用周杰伦的广告词就是“支持国产，支持MiniGUI”。MiniGUI的编程比较相似Windows下的
VC编程，比较容易上手，效果应该说是相当不错的，我曾使用过来开发ARM7的程序。不过MiniGUI最大的不好就
是没有像qtopia这样的图形操作平台，这大大*了他的推广，我曾经幻想过与北京飞漫公司（就是MiniGUI的
版权拥有者）合作使用MiniGUI函数库开发像qtopia这样的图形操作平台，不过由于水平有限这只能是幻想了，
呵呵。完成这一步你基本就学完了嵌入式linux的全部内容了。
还有一个小小的经验想和大家分享。我在学习嵌入式linux的过程中很少问人，客观原因是身边的老师、同
学师兄都没有这方面的高手，主观原因是我不喜欢问人，喜欢自己研究解决问题。这样做有个好处，就是可以提
高自己解决问题的能力，因为做这些东西总有很多问题你难以理解，别人也没有这方面的经验，也不是所有问题
都有人给你答案，这时必须要自己解决问题，这样，个人的解决问题能力就显得非常关键了。因此我的建议就是
一般的问题到网上搜索一下，确实找不到答案了就问问高手，还是不行了就自己去研究，不要一味去等别人帮你
解决问题。记住，问题是学习的最好机会。另外笔者推荐你可以用嵌视科技qs-pte9
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时间：2022-05-23 03:26
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时间：2022-05-23 05:01
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时间：2022-05-23 06:52
1.1 有哪些设备使用单片机或Linux
所有的电子产品，所用技术都可以认为要么是单片机，要么是Linux；GUI方面主要是QT/Android，它们都是运行于Linux之上的。我们说的单片机不使用操作系统，但是使用单片机设备肯定远远超过Linux。很多人也是先学习单片机，从单片机进入电子工程师行业，日常生活中，有哪些产品使用单片机、Linux呢？下面举一些例子：
我们设计一个产品时，是使用单片机还是Linux，取决于成本：硬件成本、软件成本、维护成本、升级成本。而不应该根据个人偏好来选择：我喜欢单片机，所以就排斥使用Linux；我喜欢Linux，就排斥使用单片机。为了有更多的选择，我们需要既懂单片机，又懂Linux。
1.2 在硬件操作上单片机和Linux是类似的
以点灯为例，
无论是单片机还是Linux，我们要做的事情都一样：
看原理图，确定引脚是哪一个，确定它输出什么电平才可以
看芯片手册，确定要怎么操作寄存器
写程序
但是，怎么编写程序，单片机和Linux有很大不同。
1.3 在单片机中点灯、使用LCD
使用单片机开发程序时，我们一上来就写一个main函数，下面是一些简化的代码：
LED程序里面的init_led、led_on、led_off函数是你一个人写的，爱取什么名就取什么名，爱怎么写就怎么写。
LCD程序里的函数也是你写的，完全是自由发挥。
很多单片机项目不是很复杂，2、3个人从上到下统统搞定，里面的函数大多时间是直接去读写寄存器。
很多单片机项目严重依赖于硬件，换一个芯片后怎么办？重写一套代码呗。
在单片机程序里，没有应用程序、驱动程序的概念，很可能一个人包揽了硬件设计、模块调试(或称之为驱动)、功能开发(或称之为应用)的全部活。
1.4 在Linux中点灯、使用LCD
在Linux中，不允许应用开发人员直接去操作硬件，比如你想点个灯，不好意思，你无法直接访问寄存器；你需要通过驱动程序来访问寄存器。
为什么？有几大原因：
Linux系统中运行着众多程序，必须保证质量差的程序无法破坏系统：假设你写的程序比较烂，那我不能让你去随便访问寄存器，把系统搞崩溃了怎么办？你本意是去点灯，但是你看错了寄存器，你把电源关了怎么办？所以这些操作硬件的活，还是交给信得过的人来做吧：交给驱动工程师，他既懂硬件又懂软件。
保证程序的可移植性：编写应用程序时，大家都使用统一的函数，以后换一个芯片时，应用程序不用变；只需要根据这个接口提供驱动程序就可以了。
团队协作：使用Linux系统的项目一般比较大，术业有专攻，一个人不太可能从上到下都全部掌握。比如做人脸识别项目，有擅长做图像处理的，他可不管你要用多少种摄像头，有图像给他就可以。而多种摄像头的硬件操作方法各有不同，这些交给驱动程序工程师。
所以，在Linux中应用程序和驱动程序是分开的。
以LED、LCD程序为例，简化的代码如下
请点击输入图片描述
也许你已经大概猜出来了，应用程序怎么调用驱动程序？通过标准的接口：
open：打开驱动程序。
read/write：读、写数据。
ioctl：传入各种参数，获得各种参数。
mmap：内存映射，比如映射之后，应用程序可以直接读写LCD的显存。
你看！从这些接口里，我们根本看不到寄存器的操作。底层的程序驱动会根据这些调用，去设置寄存器、操作硬件。
所以，我高大上的应用工程师，干嘛苦哈哈地去看原理图、看在片手册、读写寄存器，搞不好还要去调试硬件BUG。这些脏活、累活就交给驱动工程师吧。客户的需求千变万化，我996时间都不够用了。
我上懂软件、下懂硬件的驱动工程师，肯定不能把这么重要的活交给你去做了，把我的系统搞崩溃了怎么办。
开玩笑、开玩笑、开玩笑的，有应用工程师、驱动工程师的优劣之分，大家都是为了做出产品。现在有一个趋势，一个任务从上到下你都需要懂，这就是所谓的全栈工程师。
还是以LED为例，应用程序和驱动程序的协作如下图所示：
在Linux中，“一切皆文件”，要访问某个硬件，也是要打开文件、读写文件。应用程序要根据标准的文件接口：open/read/write/ioctl/mmap等来访问驱动程序。
既然如此，怎么写驱动程序呢？最简单的方法就是：APP要调用open来打开驱动程序，那驱动‘程序里就提供一个xxx_open函数来初始化硬件；APP要调用write来写数据，驱动程序里就提供一个xxx_write函数来接收数据并操作硬件。
用xxx_open、xxx_write来构成一个驱动程序，这就是驱动框架。
怎么实现这些xxx_open、xxx_write函数？我们要做的事情跟单片机是类似的，一样要去看电路图、看芯片手册，然后在这些函数里读写寄存器：这称为硬件操作。
所以，Linux驱动程序= 驱动框架 + 硬件操作。
有单片机基础的人，对硬件操作比较熟悉了，把重点放在驱动框架上就可以。
高能预警：驱动框架可不简单，对于LED来说是简单，但是还有更复杂的驱动程序，它要考虑“通用”，这很要命。
第2章 嵌入式Linux快速入门
这几天在群里跟学员聊天，有一位学员的学习方法很好：先观其广，再究其深。有时候要“不求甚解”，很多时候保持疑问先学下去，这些疑问就自然解决了。
比如课程中涉及汇编知识，如果你要彻底弄清楚，你需要去学习《ARM架构与编程》；当你学完这本书，你的同学搞不好已经可以上手工作了。
2.1 短期的目标是什么
我们先把学习目标定下来：快速了解嵌入式Linux开发的流程，知道要学什么，具备跟从业者交流的能力。
2.2 一个嵌入式Linux系统的组成
下面我们用类比和逻辑推导出嵌入式Linux系统的组成，没错，“推导”。
从上图可以知道：
组成：嵌入式Linux系统= bootloader + linux内核 + 根文件系统(里面含有APP)。
bootloader：它的目的是启动内核，去哪等读内核？读到哪里？去Flash等外设读内核，存到内存里去。所以需要有Flash里外设的驱动能力，为了调试方便还会有网络功能。所以，可以认为 booloader = 裸机集合，它就是一个复杂的单片机程序。
Linux内核：Linux内核的最主要目的是去启动APP，APP保存在哪里？保存在“根文件系统”里。“根文件系统”又保存在哪里？在Flash、SD卡等设备里，甚至可能在网络上。所以Linux内核要有这些Flash、SD卡里设备的驱动能力。
不仅如此，Linux内核还有进程调度能力、内存管理等功能。
所以：Linux内核 = 驱动集合 + 进程调度 + 内存管理等。
2.3 要学习bootloader吗
Bootloader有很多种，常用的叫u-boot。
在实际工作中，对于u-boot基本上是修修改改，甚至不改。但是u-boot本身是很复杂的，比如为了便于调试，它支持网络功能；有些内核是保存在FAT32分区里，于是它要能解析FAT32分区，读FAT32分区的文件。
花那么多精力去学习u-boot，但是工作中基本用不到，这对初学者很不友善。
所以，对于初学者，我建议：理解u-boot的作用、会使用u-boot的命令，这就可以了。
如果你的工作就是修改、完善bootloader，那么再去研究它吧。
2.4 要学习Linux内核、要学习驱动程序吗
之前我们说过Linux内核 = 驱动集合 + 进程调度 + 内存管理等，如果要学习Linux内核，从驱动程序入手是一个好办法。
但是人人都要学习Linux内核、人人都要学习Linux驱动吗？显然不是。
作为初学者，懂几个简单的驱动程序，有利于工作交流；理解中断、进程、线程的概念，无论是对驱动开发、应用程序开发，都是很有好处的。
所以对于初学者，建议前期只学习这几个驱动：LED、按键、中断。
LED驱动程序：这是最简单的驱动程序。
按键驱动程序：它也比较简单，从它引入“中断”。
中断：从“中断”它可以引入：休眠-唤醒、进程/线程、POLL机制、异步通知等概念。这些概念无论是对驱动开发，还是对应用开发，都很重要。
所以，对于初学者，我建议必须学习这几个驱动：LED、按键、中断。
入门之后，如果你想从事内核开发、驱动开发，那么可以去钻研几个驱动程序(输入系统、I2C总线、SPI总线等)，掌握若干个大型驱动程序后，你对内核的套路就有所了解了，再去研究其他部分(比如进程管理、文件系统)时你会发现套路是如此通用。
摄像头(VL42)、声卡ALSA驱动是Linux中比较复杂的2类驱动，它们是很难的，如果工作与此相关再去研究。
2.5，要学习Linux应用程序吗？先学一些基础技能
要学，即使以后你只想研究内核，一些基本的应用开发编写能力也是需要的：
基本设备的访问，比如LCD、输入设备
进程、线程、进程通信、线程同步与互斥
休眠-唤醒、POLL机制、信号
网络编程
①②③部分的知识，跟驱动有密切的关系，它们是相辅相承的。
掌握了基本驱动开发能力、基本应用开发能力之后，在工作中你就可以跟别人友好沟通了，不至于一脸懵*。
2.6，应用程序是怎么启动的？要了解一下根文件系统
你辛辛苦苦写出了应用程序，怎么把它放到板子上，让它开机就自动启动？
你写的程序，它依赖于哪些库，这些库放到板子上哪个目录？
怎么做一个可升级的系统？即使升级中途断电了，也要保证程序至少还可以运行老的版本？
这些都需要我们了解一下根文件系统。
先了解一下init进程：它要读取配置文件，根据配置文件启动各个APP。
了解了init进程，你就了解了根文件系统的组成，就可以随心所欲裁剪系统，为你的项目制作出最精简的系统。
第3章 学习方法
3.1 先不要打破砂锅问到底
嵌入式涉及的东西太多太杂了，如果心里没有主线，碰到什么都要去研究个透彻，最终反而忘记自己要学什么了。
嵌入式涉及硬件知识、软件知识，软件里涉及汇编、ARM架构、C语言、Makefile、Shell；又分为bootloader、内核、驱动、基本的APP、GUI。
比如我们会用到Makefile，了解它的基本规则，会用我们提供的Makefile就可以。
不需要深入研究那些make函数，因为在工作中都有现成的Makefile给你使用，不需要自己去编写一套Makefile。何必花上好几天去深入研究它呢？
比如我们会用到bootloader，难道又要花上几个月来深入研究u-boot吗？工作中基本不需要改u-boot，会用那几个命令就可以。
甚至有些学员先去买本shell的书来学习shell命令，何必？我们在视频中用到什么命令，你不懂时再去百度一下这些命令就可以了。
不要脱离初学者的主线：应用基础、驱动基础。有了这2个基础后，你想深入研究某部分时，再去花时间吧。
3.2 思路要清晰，不怕抄代码
视频里的代码，请你一定要自己去写一次、写多次。为什么我现在写驱动那么熟？我2009年在华清远见上课时，
每次上课我都要给学生写一次那些驱动，十几次下来闭着眼睛都知道内核的套路了。
记不住那些函数？我也记不住，我都是去参考同类的驱动程序，这又不是闭卷考试。
但是要理清楚思路，你写这个程序要完成什么功能、怎么实现这些功能？这个要弄清楚。
有了思路后再写代码，不知道怎么写？没关系，看看视频，看看示例，然后关闭视频看看能否自己写出来。
3.3 对自己的方向很了解，我只能带你到这里了
我的专长是操作系统，是快速地带领大家掌握一些项目开发的基础知识。
如果你决定深入研究某方面时，我并不能带你多久。你要去看源码，去看这方面的专业书籍。
比如想深入钻研内核的内存管理时，它有页表映射(你需要阅读ARM架构的手册)、SLAB分配器、vmalloc/malloc实现、mmap实现、缺页中断、父进程子进程之间的页面管理等等，内容非常多。有时候连书籍都没有，你需要直接啃代码。
当你想从事某个行业时，就需要深入研究行业相关的知识。
比如CAN总线，它可以写成一本书：CAN协议、CAN报文、Socket CAN、车身网络拓扑结构，CAN应用报文，CAN网络管理报文，CAN诊断报文。
想做物联网网关，需要深入研究MQTT，MQTT协议相对简单，但是MQTT英文原版协议有130多页，中文版有近100页，是一本小书了。
每个行业都有自己的业务逻辑，在掌握基本的编程能力之一，你需要结合具体的业务去深入学习。
