如何學(xué)習(xí)嵌入式Linux？

很多初學(xué)者會(huì)問，嵌入式Linux怎么學(xué)？下面就來討論討論這個(gè)問題。

嵌入式Linux可以分為兩部分：底層系統(tǒng)、應(yīng)用開發(fā)。

對(duì)于應(yīng)用開發(fā) ： C語言、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、JAVA什么的需學(xué)好。嵌入式應(yīng)用開發(fā)和PC上的應(yīng)用開發(fā)并沒有什么特別要注意的。也許你說在嵌入式上要做些優(yōu)化，是的，要優(yōu)化，但是未經(jīng)優(yōu)化的程序和PC上的程序開發(fā)沒什么差別。另外，當(dāng)你有能力去優(yōu)化時(shí)，你已經(jīng)不用來問這個(gè)問題了。具體到某個(gè)例子，比如說開發(fā)界面，在PC上我們用VC；在嵌入式Linux里也許我們用QT也用Android，這個(gè)時(shí)候你應(yīng)該去學(xué)學(xué)QT、Android的編程。但是基礎(chǔ)還是C或JAVA，在此基礎(chǔ)上去熟悉它們的接口。你學(xué)過VC的話，也是要花時(shí)間去了解那些類、控件的。

如果你想學(xué)習(xí)底層系統(tǒng)，這是我的專長，倒是可以說一點(diǎn)。

在回答這個(gè)問題之前，我先回答：不少人問我，到底是學(xué)驅(qū)動(dòng)還是學(xué)應(yīng)用？ 我只能說憑興趣，并且驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用并不是截然分開的。

1. 我們說的驅(qū)動(dòng)，其實(shí)并不局限于硬件的操作，還有操作系統(tǒng)的原理、進(jìn)程的休眠喚醒調(diào)度等概念。 想寫出一個(gè)好的應(yīng)用，想比較好的解決應(yīng)用碰到的問題，這些知識(shí)你應(yīng)該懂 2. 做應(yīng)用門檻低，特別是現(xiàn)在的ANDROID，純JAVA。做應(yīng)用的發(fā)展路徑個(gè)人認(rèn)為就是業(yè)務(wù)純熟。比如在通信行業(yè)、IPTV行業(yè)、手機(jī)行業(yè)，你了解行業(yè)的需求。所以，當(dāng)領(lǐng)導(dǎo)的人，多是做應(yīng)用的。 3. 做驅(qū)動(dòng)，其實(shí)我不想稱為“做驅(qū)動(dòng)”，而是想稱為“做底層系統(tǒng)”，做好了這是通殺各行業(yè)。我工作幾年，做過手機(jī)、IPTV、會(huì)議電視，但是這些產(chǎn)品對(duì)我毫無差別，因?yàn)槲抑蛔龅讓?。他們的業(yè)務(wù)跟我沒關(guān)系。當(dāng)應(yīng)用出現(xiàn)問題，他們解決不了時(shí)，我就會(huì)從內(nèi)核角度給他們出主意，給他們提供工具。 做底層的發(fā)展方向，個(gè)人認(rèn)為是技術(shù)專家。 4. 其實(shí)，做底層還是做應(yīng)用，之間并沒有一個(gè)界線，有底層經(jīng)驗(yàn)，再去做應(yīng)用，你會(huì)感覺很踏實(shí)。有了業(yè)務(wù)經(jīng)驗(yàn)，你再了解一下底層，很快就可以組成一個(gè)團(tuán)隊(duì)。

回到怎么學(xué)的問題上。嵌入式Linux底層系統(tǒng)包含哪些東西？不要急，舉一個(gè)例子你就知道了。

1. 電腦一開機(jī)，那些界面是誰顯示的？是BIOS，它做什么？一些自檢，然后從硬盤上讀入windows，并啟動(dòng)它。類似的，這個(gè)BIOS對(duì)應(yīng)于嵌入式Linux里的bootloader。這個(gè)bootloader要去Flash上讀入Linux內(nèi)核，并啟動(dòng)它。

2. 啟動(dòng)windows的目的是什么？當(dāng)然是上網(wǎng)聊天什么的了。這些上網(wǎng)、聊天工具在哪？在C盤、D盤上。所以, windows要先識(shí)別出C盤、D盤。在Linux下我們稱為根文件系統(tǒng)。

3. windows能識(shí)別出C盤、D盤，那么肯定能讀寫硬盤才行。這涉及的東西稱為驅(qū)動(dòng)程序。當(dāng)然不僅僅是硬盤，還有網(wǎng)卡、USB等等。嵌入式Linux能從Flash上讀出并執(zhí)行應(yīng)用程序，肯定也得有Flash的驅(qū)動(dòng)程序啊，當(dāng)然也不僅僅是Flash。

先說到這里吧，嵌入式LINUX里含有bootloader, 內(nèi)核, 驅(qū)動(dòng)程序、根文件系統(tǒng)這4大塊。

一、bootloader：

它就是一個(gè)稍微復(fù)雜的裸板程序。但是要把這裸板程序看懂寫好一點(diǎn)都不容易。Windows下好用的工具弱化了我們的編程能力。

很多人一玩嵌入式就用ADS、KEIL。你能回答這幾個(gè)問題嗎？

1. 一上電，CPU從哪里取指令執(zhí)行？ 答：一般從Flash上指令。

2. 但是Flash一般是只能讀不能直接寫的，如果我用到全局變量，這些全局變量在哪里？ 答：全局變量應(yīng)該在內(nèi)存里

3. 那么誰把全局變量放到內(nèi)存里去？ 答：長期用ADS、KEIL的朋友，你能回答嗎？這需要"重定位"。在ADS或KEIL里，重定位的代碼是制作這些工具的公司幫你寫好了。 你可曾去閱讀過？

4. 內(nèi)存那么大，我怎么知道把"原來存在Flash上的內(nèi)容"讀到內(nèi)存的"哪個(gè)地址去"？ 答：這個(gè)地址用"鏈接腳本"決定，在ADS里有scatter文件，KEIL里也有類似的文件。但是，你去研究過嗎？

5. 你說重定位是把程序從Flash復(fù)制到內(nèi)存，那么這個(gè)程序可以讀Flash??？ 答：是的，要能操作Flash。當(dāng)然不僅僅是這些，還有設(shè)置時(shí)鐘讓系統(tǒng)運(yùn)行得更快等等。 先自問自答到這里吧，bootloader這一個(gè)裸板程序，其實(shí)有3部分要點(diǎn)：

1. 對(duì)硬件的操作 2. 對(duì)ARM體系處理器的了解 3. 程序的基本概念：重定位、棧、代碼段數(shù)據(jù)段BSS段什么的。

對(duì)硬件的操作，需要看原理圖、芯片手冊(cè)。這需要一定的硬件知識(shí)，不求你能設(shè)計(jì)硬件，但是至少能看懂; 不求能看懂模擬電路， 但是要能看懂數(shù)字電路。這方面的能力我是在學(xué)校里學(xué)到的，微機(jī)原理、數(shù)字電路這2本書(書名忘了)就足夠了。但是我懷疑你有無耐心把這2本書看完。我不知道現(xiàn)在有沒有更快捷的書。想速成的話，就先放掉這塊吧，不懂就問GOOGLE、發(fā)貼。

另外，芯片手冊(cè)是肯定要讀的，別去找中文的，就看英文的。開始是非常痛苦，以后就會(huì)發(fā)現(xiàn)那些語法、詞匯一旦熟悉后， 讀任何芯片手冊(cè)都很容易。

對(duì)ARM體系處理器的了解, 看杜春蕾的吧，里面講有匯編指令，有異常模式、MMU等。也就這3塊內(nèi)容需要你了解。

程序的基本概念，王道當(dāng)然是去看編譯原理了?？上?，這類書絕對(duì)是天書級(jí)別的。勸你若非超級(jí)天才還是別去看了。就看我寫的<嵌入式Linux應(yīng)用開發(fā)完全手冊(cè)>和第1期視頻吧，別擔(dān)心，不用花錢。照著視頻把硬件相關(guān)的實(shí)驗(yàn)做了，這些概念就清楚了。我還沒有發(fā)現(xiàn)第2套講這些概念的書或視頻，允許我盲目吹噓一回。 對(duì)于bootloader，我學(xué)習(xí)時(shí)是先看了，然后自己寫程序把各個(gè)硬件的實(shí)驗(yàn)都做了一遍，比如GPIO、時(shí)鐘、 SDRAM、UART、NAND。把它們都弄清楚了，組臺(tái)在一起就很容易看懂u-boot了 ?？偨Y(jié)一下，看懂硬件原理圖、看芯片手冊(cè)，這需要你自己去找資料。剩下的，就按<嵌入式Linux應(yīng)用開發(fā)完全手冊(cè)>和第1期視頻的章 節(jié)目錄去學(xué)習(xí)吧。

二、內(nèi)核：

想速成的人，先跨過內(nèi)核的學(xué)習(xí)，直接學(xué)習(xí)怎么寫驅(qū)動(dòng)。

想成為高手，內(nèi)核必須深刻了解。注意，我說的是了解，我沒奢望去寫出一個(gè)內(nèi)核。

要對(duì)里面的調(diào)度機(jī)制、內(nèi)存管理機(jī)制、文件管理機(jī)制等等有所了解。

推薦兩本書：

1. 通讀,請(qǐng)看薄的那本(浮燥的社會(huì)講求速度, 呵), 2. 選讀, 想了解哪一塊就讀哪一節(jié)

三、驅(qū)動(dòng)：

驅(qū)動(dòng)包含兩部分：硬件本身的操作、驅(qū)動(dòng)程序的框架。

又是硬件，還是要看得懂原理圖、讀得懂芯片手冊(cè)，多練吧。 說到驅(qū)動(dòng)框架，有一些書介紹一下。LDD3,即，老外寫的那本，里面介紹了不少概念，值得一讀。但是，它的作用 也就限于介紹概念了。我基本上是入門之前用它來熟悉一下概念，入門后就扔掉了。

驅(qū)動(dòng)方面比較全的介紹，應(yīng)該是宋寶華的了，老實(shí)說我只看過目錄，有不少人說好，這里推薦一下。

要想深入了解某一塊，絕對(duì)是超5星級(jí)推薦。你別指望把它讀完，1800多頁，上下兩冊(cè)呢。我是某一塊不清楚 時(shí)，就去翻一下它。任何一部分，這書都可以講上2、3百頁，非常詳細(xì)。并且是以某個(gè)目標(biāo)來帶你分析內(nèi)核源碼。它以linux 2.4為例，但是原理相通，同樣適用于其它版本的linux。 還有沒有其他介紹？呵呵，當(dāng)然有了，韋東山Linux視頻第2期。<嵌入式Linux應(yīng)用開發(fā)完全手冊(cè)>里對(duì)驅(qū)動(dòng)講得不多，不夠深入。 于是我錄制了這期視頻。不僅僅教你怎么寫怎么改驅(qū)動(dòng)，還教你為什么這樣寫這樣改驅(qū)動(dòng)。

每一個(gè)驅(qū)動(dòng)都是現(xiàn)場(chǎng)編寫:

1. 用繪圖板畫圖講解──相當(dāng)于學(xué)校里老師在黑板上畫圖講解，很直觀 絕對(duì)不是對(duì)著PPT念。
2. 用source insight當(dāng)場(chǎng)寫程序，從第1行開始寫，每一課都是這樣。我講了20多個(gè)驅(qū)動(dòng)，就寫了20多個(gè)程序。
3. 寫完就編譯、測(cè)試。
4. 很全面，字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)、塊設(shè)備、網(wǎng)卡驅(qū)動(dòng)3大類齊全，硬件介紹、驅(qū)動(dòng)框架分析、測(cè)試3大類齊全。

培訓(xùn)機(jī)構(gòu)里教的內(nèi)容，遠(yuǎn)不及這期視頻豐富。我在多個(gè)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)講過課，從沒看到哪個(gè)老師敢每一課都當(dāng)場(chǎng)講解當(dāng)場(chǎng)編寫代碼 當(dāng)場(chǎng)測(cè)試，除我之外！也沒看到哪個(gè)培訓(xùn)機(jī)構(gòu)講完這些內(nèi)容──因?yàn)闀r(shí)間不夠，講完起碼要一個(gè)月，但是這部分基本只有2周授課時(shí)間。 把你手上的開發(fā)板所涉及的硬件，都去嘗試寫一個(gè)驅(qū)動(dòng)吧。有問題就先"痛苦地思考"，思考的過程中你會(huì)把很多不相關(guān)的知識(shí)串聯(lián)起來，最終貫通。

四、根文件系統(tǒng)：

大家有沒有想過這2個(gè)問題：
1. 對(duì)于Linux做出來的產(chǎn)品，有些用作監(jiān)控、有些做手機(jī)、有些做平板。那么內(nèi)核啟動(dòng)后，掛載根文件系統(tǒng)后，應(yīng)該啟動(dòng)哪一個(gè)應(yīng)用程序呢？ 答：內(nèi)核不知道也不管應(yīng)該啟動(dòng)哪一個(gè)用戶程序。它只啟動(dòng)init這一個(gè)應(yīng)用程序，它對(duì)應(yīng)/sbin/init。 顯然，這個(gè)應(yīng)用程序就要讀取配置文件，根據(jù)配置文件去啟動(dòng)用戶程序(監(jiān)控、手冊(cè)界面、平板界面等等，這個(gè)問題提示我們，文件系統(tǒng)的內(nèi)容是有一些約定的，比如要有/sbin/init，要有配置文件 。

2. 你寫的hello,world程序，有沒有想過里面用到的printf是誰實(shí)現(xiàn)的？ 答：這個(gè)函數(shù)不是你實(shí)現(xiàn)的，是庫函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。它運(yùn)行時(shí)，得找到庫。

這個(gè)問題提示我們，文件系統(tǒng)里還要有庫。 簡(jiǎn)單的自問自答到這里，要想深入了解，可以看一下busybox的init.c，就可以知道init進(jìn)程做的事情了。 當(dāng)然，也可以看<嵌入式Linux應(yīng)用開發(fā)完全手冊(cè)>里構(gòu)建根文件系統(tǒng)那章。 說一下我的學(xué)習(xí)經(jīng)歷吧。

1. 我在學(xué)校時(shí)讀的是物理電子專業(yè)，其實(shí)課程里沒有教怎么設(shè)計(jì)電路，只是教了些電子電路方面的知識(shí)。PCB的設(shè)計(jì)是在實(shí)驗(yàn)室里自學(xué)的，只設(shè)計(jì)過2層板，現(xiàn)在忘記得差不多了。但是保留了看原理圖、看芯片手冊(cè)的能力。
2. 選修了軟件學(xué)位，對(duì)軟件設(shè)計(jì)挺感興趣，但是也只是學(xué)了C語言、數(shù)據(jù)庫而已。憑著興趣做了不少競(jìng)賽題。沒能力去參加競(jìng)賽，但是把C語言練得很扎實(shí)。
3. 在實(shí)驗(yàn)室、在第1家公司，就是設(shè)計(jì)些簡(jiǎn)單的PCI卡，寫一下windows的驅(qū)動(dòng)程序
4. 在第2家公司，用51單片機(jī)做車載電話，開始走上純軟件的道路。
5. 開始感到單片機(jī)的不足，辭職半年閉門學(xué)Linux，從red hat怎么操作開始。步驟就是先看，再自己寫裸板程序操作硬件，接著到分析u-boot。同時(shí)看，對(duì)LINUX框架有所了解。 在寫裸板時(shí)，建議各位加強(qiáng)對(duì)中斷的理解，內(nèi)核就是用中斷來完成各種功能的。
6. 分析完u-boot，就開始進(jìn)行簡(jiǎn)單的驅(qū)動(dòng)編程了，這時(shí)候，能力還很弱。
7. 開始去中興上班，工作2年，編寫各類驅(qū)動(dòng)、解決各類問題(驅(qū)動(dòng)問題、幫助定位應(yīng)用問題)，能力得到煅煉。

總結(jié)一下：

1. 硬件方面的書: 微機(jī)原理、數(shù)字電路，高校里的教材。
2. Linux方面的書： <嵌入式Linux應(yīng)用開發(fā)完全手冊(cè)> ，老外寫的那本。
3. 視頻: 韋東山Linux視頻第1期(基于S3C2440錄制): ARM實(shí)驗(yàn),u-boot,文件系統(tǒng),初級(jí)驅(qū)動(dòng) 韋東山Linux視頻第1期(基于S3C6410錄制): 裸板程序 韋東山Linux視頻第2期: 高級(jí)驅(qū)動(dòng)