一位以linux為例的嵌入式大神的學(xué)習(xí)心得總結(jié)（干貨）

嵌入式系統(tǒng)是一個非常廣泛的定義，從技術(shù)層面來說可以分為硬件層，驅(qū)動層，系統(tǒng)層和應(yīng)用層。硬件層，就是原理圖、PCB圖、電路板那些。

驅(qū)動層，主要工作是對MCU寄存器進行讀寫、總線的使用以及對傳感器什么外設(shè)的操作等，簡單說就是編寫直接操作硬件的代碼。

系統(tǒng)層，把前面的驅(qū)動層封裝起來，并弄出個接口（驅(qū)動接口），同時加上進程控制、內(nèi)存管理、文件系統(tǒng)、網(wǎng)絡(luò)通信四樣?xùn)|西，再把這些東西再封裝起來，最后提供接口給應(yīng)用層。當(dāng)然，由于嵌入式系統(tǒng)是專用設(shè)備，具有可裁剪的特性，所以上面五樣?xùn)|西不一定都有。

應(yīng)用層，只要是涉及人機交互界面的都屬于這里，其中一種就是手機移動開發(fā)。

在驅(qū)動和硬件這兩個層次做出來的產(chǎn)品，我們現(xiàn)在稱之為智能硬件。

比如無人機：

簡單來看，無人機就是硬件層+驅(qū)動層，可能會有操作系統(tǒng)，還有應(yīng)用層的人機界面。

智能插座也不過是一個單片機+繼電器+手機APP組成。

嵌入式分為廣義和狹義兩種。廣義的嵌入式就是片上系統(tǒng)（system on a chip），包括單片機、PSOC、NIOS、Microblaze等。而狹義的嵌入式就是ARM9、cortex A8等特定的跑操作系統(tǒng)的芯片。這里主要介紹狹義嵌入式的學(xué)習(xí)路線。

還是主流的方法，先學(xué)會使用它，再深入研究底層。

常用的嵌入式操作系統(tǒng)有Linux、WIN CE、安卓、Vxworks、QNX、OSE等，目前資料最多的是linux，所以下面以linux為例。

一、安裝虛擬機和Linux系統(tǒng)。

一般人用的電腦都會裝Windows系統(tǒng)，要想在Windows上跑其它系統(tǒng)，得安裝虛擬機。而目前主流的虛擬機有vmware、VirtualBox、hyperV等，你可以隨便選一個安裝。然后去官網(wǎng)下載個人版的Linux鏡像（.iso文件）并把它安裝在虛擬機里面即可，這里給出主流Linux系統(tǒng)的官網(wǎng)鏈接：ubuntu、fedora、centos、debian、suse。如果你沒有用過linux的話，推薦使用ubuntu。因為RedHat要收費，并改名為RHEL，所以這里不作介紹。

二、學(xué)會使用Linux常用命令。

這里，必須改改在Windows下點鼠標(biāo)的習(xí)慣，在linux下做事得用命令行。此外，在Linux下載軟件，不需要在百度下載，而是用linux自帶的軟件包管理工具（如：apt-get、dnf、rpm等）。如果你用ubuntu的話，得修改軟件源（下載軟件的網(wǎng)址），因為國外的源比較慢，百度上有詳細(xì)說明。接下來，得學(xué)會最基本的命令，如：ls、cd、find、grep、ps、diff、fdisk、ifconfig等。跟著教材多操作幾遍就會了，沒有很深的理論知識，不需要掌握所有的命令，也不需要記住所有命令的選項，用到的時候會查就可以了。有空的話可以上ubuntu社區(qū)或者linux公社。

三、學(xué)會使用Linux常用工具。

1、編輯器（寫代碼必備的）。有g(shù)edit，vim，emacs，sublime等，推薦學(xué)vim。

2、gcc和gdb。gcc是編譯器，gdb就是代碼調(diào)試器。

3、makefile、autoconf、automake。這里可不像VC++6.0這種工具，點個鼠標(biāo)就給你編譯好。在Linux下，你得用makefile和make工具，來編譯代碼。其中autoconf和automake可以自動生成makefile。

4、ssh、tftp。如果你在ARM開發(fā)板上弄了個Web服務(wù)器，那么，你就可以用這些工具去訪問它。其中，ssh工具建議用SecureCRT或者MobaXterm。

5、samba。要想用Linux跟windows交換數(shù)據(jù)，還可以搭建samba服務(wù)器。

6、版本控制器。有svn，cvs，git等，推薦學(xué)git。有了git，你就不必手動備份代碼了。

四、學(xué)會編寫shell腳本。

在實際工作中，復(fù)雜的系統(tǒng)管理操作，不會一行一行地敲命令，而是用腳本（命令是基礎(chǔ)）。腳本也是一種編程語言，只不過是解釋型語言。相比C/C++、C#、JAVA這類高級語言，腳本要易學(xué)很多（因為增加了語法糖）。在Linux下，shell也有很多種，如：bsh、bash、csh、tcsh、ksh、zsh等，一般是學(xué)bash，其它的遇到再學(xué)也不遲，因為都是大同小異的。此外，bash語法比較奇特，很多符號（如：$#，$0，$？等）比較難記，不過也沒必要特意去死記它，有個印象就可以了，用到的話再查手冊，這里重點掌握正則表達(dá)式。如果有時間的話，建議再學(xué)python腳本，python的語法要容易很多，用途也比bash廣很多。

五、學(xué)會Linux下C編程。

盡管學(xué)會bash已經(jīng)能做很多事情了，但是驅(qū)動和內(nèi)核開發(fā)還是用C語言，因為那時候系統(tǒng)還沒起來，bash是用不了的。此外，C語言的執(zhí)行效率比bash要高，網(wǎng)絡(luò)編程的Socket也常常用C語言開發(fā)。在這里，得掌握基本的文件操作、進程/線程控制、Socket等。推薦《Linux環(huán)境C程序設(shè)計》、《UNIX環(huán)境高級編程》、《UNIX網(wǎng)絡(luò)編程 卷1》、《UNIX網(wǎng)絡(luò)編程 卷2》，或許這些教材有點難，但是，請不要鉆牛角尖，不懂的暫時跳過，在學(xué)完下一階段的理論之后，再來看，之前不懂的東西就變得容易。

六、增強理論知識。

因為有的人打著嵌入式硬件工程師的名號裝逼，其實嵌入式硬件就是普通硬件工程師做的工作。我們這里都是討論軟件方面的內(nèi)容，而且嵌入式是以軟件為主導(dǎo)的（工資上有較大差距）。

1、單片機。不想學(xué)單片機的話，可以學(xué)計算機組成原理。

2、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。主要掌握表和樹，其中鏈表會在操作系統(tǒng)的調(diào)度算法中用到。

3、操作系統(tǒng)。全部都是重點，必須深入研究，才會對Linux有個較全面的認(rèn)識。

4、編譯原理。有時間的話，最好多看看，沒空的話，也得了解一下。對于提高編程能力，有一定的幫助。

5、數(shù)據(jù)庫。除了基本的數(shù)據(jù)庫理論之外，還得掌握SQLite或者Oracle。

6、ARM體系結(jié)構(gòu)。介紹ARM的架構(gòu)和指令集，在移植uboot和驅(qū)動中會用到，不做這兩項工作的話，可以不學(xué)。

7、計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。開發(fā)中用到的tcp、udp、ssh、tftp、http、rtp就會涉及到網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的知識，也就是socket套接字編程。

8、接口應(yīng)用。如：串口、zmodem、IIC、SPI、1-wire、USB、HDMI、CAN、IIS、PCIE、藍(lán)牙、陀螺儀等。

學(xué)完上面這些理論之后，得再復(fù)習(xí)一下linux下C編程，你會有更大的收獲。

下面第七、八、九階段，使用開發(fā)板自帶的bootloader即可，暫時不必研究它。

七、文件系統(tǒng)。

在學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)原理的時候，已經(jīng)有介紹文件系統(tǒng)了，而且不需要深入研究文件系統(tǒng)的具體算法，只需要了解其特性再學(xué)會使用它就可以了。如：NFS、FAT32、NTFS、yaffs2、ext4、ZFS等。

八、內(nèi)核裁剪。

一般初學(xué)，可以先掌握內(nèi)核剪裁（具體工作就是填寫若干個選項）。剪裁只是去掉內(nèi)核部分不需要的功能，以減少代碼體積。這里只要求你對內(nèi)核的各個功能選項都很熟悉就可以了。如果剪裁還不能滿足要求的話，得閱讀內(nèi)核源碼，修改內(nèi)核了。推薦《Understanding the Linux Kernel》和《Linux Kernel Development》。閱讀內(nèi)核源碼，推薦windows下的source insight或者eclipse。

九、驅(qū)動開發(fā)。

由于系統(tǒng)還沒起來，所以驅(qū)動能用到的API（內(nèi)核的部分API，如：kprintk、kmalloc等）并不多，很多函數(shù)還是得自己寫的，其中，會經(jīng)常訪問臨界資源，所以得掌握自旋鎖、睡眠鎖。此外，驅(qū)動程序出問題的話，整個系統(tǒng)就掛掉了，所以還要掌握各種調(diào)試驅(qū)動的方法，如：goto語句、日志系統(tǒng)、KDB等。接下來就要熟悉掌握字符設(shè)備和塊設(shè)備的驅(qū)動程序了。推薦《小白的博客》和《Linux Device Drivers》（不建議看中文版）。

十、移植bootloader。

單片機也有bootloader，在keil C下的startup.a51，主要是做一些初始化工作。那么，在ARM上面的bootloader也是一樣的功能，同樣，也沒有那么重要所以把它排在后面。常用的bootloader有vivi和uboot，一般學(xué)習(xí)uboot，主要掌握uboot的啟動流程和移植。在經(jīng)過前面的學(xué)習(xí)，那么uboot對你來說已經(jīng)非常容易的了，一般只需要學(xué)會使用uboot或者用已經(jīng)移植好的uboot，不需要深入研究它。推薦看uboot自帶的幫助文檔以及《深入理解BootLoader》。閱讀uboot源碼，推薦windows下的source insight或者eclipse。

十一、圖形界面開發(fā)。

常用的GUI圖形庫有：GTK++、QT、JAVA、安卓等。有C++基礎(chǔ)的，建議學(xué)習(xí)QT，不會C++的，建議學(xué)JAVA。在前期的GUI開發(fā)，可以不需要使用開發(fā)板，而2440下適合跑QT，如果要跑JAVA、安卓的話，建議換一塊開發(fā)板，可以考慮Exynos4412開發(fā)板。此外，你還可以用python自帶的TKinter來開發(fā)圖形界面。

因為安卓系統(tǒng)是在Linux的基礎(chǔ)上封裝了一層API，所以，如果做安卓驅(qū)動，就得掌握Linux（上面前十個階段）。如果只做安卓app，你只需要使用android studio或者eclipse配合安卓模擬器（最好用安卓手機），就可以了，不需要學(xué)習(xí)Linux，也不需要開發(fā)板。

在你做過幾個GUI項目之后，再學(xué)習(xí)UML和設(shè)計模式，這會大大增強你的代碼架構(gòu)能力。

十二、Web開發(fā)。

有的時候得在ARM板上搭個Web服務(wù)器，這里，得學(xué)習(xí)HTML、CSS、Javascript、XML、Ajax、PHP等?？雌饋韮?nèi)容很多，但其實并不多，因為這些語言都很容易上手。初學(xué)可以使用Adobe的Dreamweaver做開發(fā)，上手之后一個sublime text配合firefox瀏覽器就可以了（還要學(xué)習(xí)MVC模式）。此外，還得會用bash或者python編寫CGI程序，這樣才可以在網(wǎng)頁上調(diào)用到底層的C語言接口。推薦《瘋狂HTML 5/CSS3/JavaScript講義》。

十三、最后

這里沒有涉及流程圖繪制軟件、文檔生成工具等（這兩個東西在工作中會經(jīng)常用到）。

由上文可知，嵌入式軟件涉及很多計算機相關(guān)的知識，就算你掌握了上面所提及的知識，那也只是打開一扇小小的窗戶而已，還有很多事情做不了的。比如：二維碼識別、視頻采集卡等。

嵌入式的工作也分成幾個崗位，分別是系統(tǒng)工程師、驅(qū)動工程師、軟件工程師、UI工程師。

系統(tǒng)工程師：熟悉操作系統(tǒng)的內(nèi)核原理、熟讀內(nèi)核源碼。主要職責(zé)為系統(tǒng)打補丁或者添加新功能，如：熱升級、提高系統(tǒng)的容錯性等。一般的公司是不做這種開發(fā)的。

驅(qū)動工程師：熟悉各種外設(shè)的驅(qū)動開發(fā)，為內(nèi)核和GUI提供接口。由于很多IC廠商提供了相關(guān)芯片的驅(qū)動程序，而導(dǎo)致很多驅(qū)動工程師下崗（需求量減少）。

軟件工程師：熟悉各種編程語言和GUI圖形庫、框架（不是會查文檔就可以的，而是要求非常熟悉框架）。由于項目需求經(jīng)常變更，開發(fā)效率跟不上變化，所以軟件工程師的需求量大大增加。