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韋東山嵌入式linux應用開發完全手冊

發布時間:2023-01-25 18:48:14

Ⅰ 各位老師們 幫我推薦幾本嵌入式應用方面的好書吧

是做應用程序開發嗎,那就看《unix環境高級編程》這本書,不過在看這本書之前看本國內編的 linux c 編程,有個過渡。
偏下層,可以看看韋東山的《嵌入式linux應用開發完全手冊》,也可以找國嵌的視頻 先入門,對入門來說,國嵌的視頻還是有很大幫助的。
這些做完了之後,也了解嵌入式了,再怎麼學自己就有把握了。祝你好運。

Ⅱ 適合初學者學習的嵌入式教程

原文鏈接:網頁鏈接

嵌入式Linux學習路線圖

我是1999年上的大學,物理專業。在大一時,我們班裡普遍彌漫著對未來的不安,不知道學習了物理後出去能做什麼。你當下的經歷、當下的學習,在未來的一天肯定會影響到你。畢業後我們也各自找到了自己的職業:出國深造轉行做金融、留校任教做科研、設計晶元、寫程序、創辦公司等等,這一切都離不開在校時學到的基礎技能(數學、IT、電子電路)、受過煅煉的自學能力。

所以,各位正在迷茫的在校生,各位正在嘗試轉行的程序員,未來一定有你的位置,是好是壞取決於你當下的努力與積累。

我不能預言幾年後什麼行業會熱門,也不能保證你照著本文學習可以發財。我只是一個有十幾年經驗的程序員,給對編程有興趣的你,提供一些建議。

1.程序員的三大方向

程序員的方向,一般可以分為3類:專業領域、業務領域、操作系統領域。你了解它們後,按興趣選擇吧。

對於專業領域,我提供不了建議。

業務,也就是應用程序,它跟操作系統並不是截然分開的:

①開發實體產品時,應用程序寫得好的人,有時候需要操作系統的知識,比如調度優先順序的設置、知道某些函數可能會令進程休眠。

②寫應用程序的人進階為系統工程師時,他需要從上到下都了解,這時候就需要有操作系統領域的知識了,否則,你怎麼設計整個系統的方案呢?

③做應用程序的人,需要了解行業的需求,理解業務的邏輯。所以,當領導的人,多是做應用的。一旦鑽入了某個行業,很難換行業。

④而操作系統領域,做好了這是通殺各行業:他只負責底層系統,在上面開發什麼業務跟他沒關系。這行很多是技術宅,行業專家。

⑤操作系統和業務之間並沒有一個界線。有操作系統經驗,再去做應用,你會對系統知根知底,碰到問題時都有解決思路。有了業務經驗,你再了解一下操作系統,很快就可以組成一個團隊自立門戶,至少做個CTO沒問題。

1.1 專業領域

它又可以分為下面2類。

1.1.1 學術研究

比如語音、圖像處理、人工智慧,這類工作需要你有比較強的理論知識,我傾向於認為這類人是「科學家」,他們鑽研多年,很多時候是在做學術研究。

在嵌入式領域,需要把他們的成果用某種演算法表達出來,針對某種晶元進行優化,這部分工作也許有專人來做。

1.1.2 工程實現

也有這樣一類人,他們懂得這些專業領域的概念,但是沒有深入鑽研。可以使用各類開源資料實現某個目標,做出產品。比如圖像處理,他懂得用opencv里幾百個復雜函數來實現頭像識別。有時候還可以根據具體晶元來優化這些函數。

「專業領域」不是我的菜,如果你要做這一塊,我想最好的入門方法是在學校學習研究生、博士課程。

1.2 業務領域

換句話說,就是應用程序,這又可以分為下面2類。

1.2.1 界面顯示

做產品當然需要好的界面,但是,不是說它不重要,是沒什麼發展後勁。

現在的熱門詞是Android APP和IOS APP開發。你不要被Android、IOS兩個詞騙了,它們跟以前的VC、VB是同一路貨色,只是、僅僅是一套GUI控制項的實現。

希望沒有冒犯到你,我有理由。

一個程序需要有GUI界面,但是程序的內在邏輯才是核心。Android、IOS的開發工具給我們簡化了GUI的開發,並提供了這些控制項的交互機制,封裝並提供了一些服務(比如網路傳輸)。但是程序內部的業務邏輯、對視頻圖像聲音的處理等等,這才是核心。另外別忘了伺服器那邊的後台程序:怎樣更安全地保存數據、保護客戶的隱私,怎樣處理成千上萬上百萬的並發訪問,等等,這也是核心。

但是,從Android、IOS APP入門入行,這很快!如果你是大四,急於找到一份工作,那麼花上1、2個月去學習Android或IOS,應該容易找到工作,畢竟APP的需求永遠是最大的,現在這兩門技術還算熱門。在2011、2012年左右,Android程序員的起薪挺高,然後開始下滑。Android APP的入門基本只要1個月,所以懂的人也越來越多。2013、2014年,IOS開發的工資明顯比Android高了,於是各類IOS培訓也火曝起來。中華大地向來不缺速成人才,估計再過一陣子IOS工程師也是白菜價了。

會Android、IOS只是基本要求,不信去51job搜搜Android或IOS,職位要求里肯定其他要求。

1.2.2 業務邏輯

舉個簡單例子,做一個打卡軟體,你需要考慮這些東西:

①正常流程是上班下班時都要打卡

②有人忘記了怎麼辦?作為異常記錄在案,推送給管理員

③請假時怎麼處理?

④加班怎麼處理?

對於更復雜的例子,視頻會議系統里,各個模塊怎麼對接,各類協議怎麼兼容,你不深入這個行業,你根本搞不清楚。

應用開發的職位永遠是最多的,入門門檻也低。基本上只要你會C語言,面試時表現比較得體,一般公司都會給你機會。因為:

①你進公司後,還需要重新培訓你:熟悉它們的業務邏輯。

②你要做的,基本也就是一個個模塊,框架都有人給你定好了,你去填代碼就可以了。

說點讓你高興的事:軟體公司里,做領導的基本都是寫應用程序的(當然還有做市場的)。寫應用程序的人,對外可以研究市場接待客戶,對內可以管理程序員完成開發,不讓他做領導讓誰做?

如果你的志向是寫應用程序,那麼我建議你先練好基本功:數據結構、演算法是必備,然後憑興趣選擇資料庫、網路編程等等進行深入鑽研。

最後,選擇你看好的、感興趣的行業深耕個10年吧。做應用開發的人選擇了某個行業,後面是很難換行業的,選行很重要!

1.3 操作系統領域

UCOS太簡單,VxWorks太貴太專業,Windows不玩嵌入式了,IOS不開源,所以對於操作系統領域我們也只能玩Linux了。

在嵌入式領域Linux一家獨大!

Android呢?Android跟QT一樣,都是一套GUI系統。只是Google的實力太強了,現在Android無處不在,所以很多時候Linux+Android成了標配。注意,在這里我們關心的是Android的整個系統、裡面的機制,而不是學習幾個API然後開發界面程序。操作系統領域所包含的內容,簡單地說,就是製作出一台裝好系統的專用「電腦」,可以分為:

①為產品規劃硬體:

按需求、性能、成本選擇主晶元,搭配周邊外設,交由硬體開發人員設計。

②給單板製作、安裝操作系統、編寫驅動

③定製維護、升級等系統方案

④還可能要配置、安裝Android等GUI系統:

⑤為應用開發人員配置開發環境

⑥從系統角度解決疑難問題


這個領域,通常被稱為「底層系統」或是「驅動開發」。

先解決2個常見誤區:

①這份工作是寫驅動程序嗎?

看看上面羅列的6點,應該說,它包含驅動開發,但遠遠不只有驅動開發。

②我們還需要寫驅動嗎?不是有原廠嗎?或者只需要改改就可以?

經常有人說,晶元原廠都做好驅動了,拿過來改改就可以了。如果,你的硬體跟原廠的公板完全一樣,原廠源碼毫無BUG,不想優化性能、削減成本,不想做一些有特色的產品,那這話是正確的。


但是在這個不創新就是找死的年代,可能嗎?!原因有二:

①即使只是修改代碼,能修改的前提是能理解;能理解的最好煅煉方法是從零寫出若干驅動程序。

②很多時候,需要你深度定製系統。


以前做聯發科手機只需要改改界面就可以出貨了,現在山寨廠一批批倒下。大家都使用原廠的方案而不加修改時,最後只能拼成本。

舉個例子,深圳有2家做交通攝像頭、監控攝像頭的廠家,他們曾經找我做過4個項目:

①改進廠家給的SD卡驅動性能,使用DMA。

②換了Flash型號後,系統經常出問題,需要修改驅動BUG。

③觸摸屏點擊不準,找原因,後來發現是旁路電容導致的。

④裁減成本,把4片DDR換為2片DDR,需要改bootloader對DDR的初始化。

這些項目都很急,搞不定就無法出貨,這時候找原廠?除非你是中興華為等大客戶,否則誰理你?


我在中興公司上班時,寫驅動的時間其實是很少的,大部分時間是調試:系統調優,上幫APP工程師、下幫硬體工程師查找問題。我們從廠家、網上得到的源碼,很多都是標準的,當然可以直接用。但是在你的產品上也許優化一下更好。比如我們可以把攝像頭驅動和DMA驅動揉合起來,讓攝像頭的數據直接通過DMA發到DSP去。我們可以在軟體和硬體之間起橋梁作用,對於實體產品,有可能是軟體出問題也可能是硬體出問題,一般是底層系統工程師比較容易找出問題。


當硬體、軟體應用出現問題,他們解決不了時,從底層軟體角度給他們出主意,給他們提供工具。再比如方案選擇:晶元性能能否達標、可用的BSP是否完善等等,這只能由負責整個方案的人來考慮,他必須懂底層。


在操作系統領域,對知識的要求很多:

①懂硬體知識才能看懂電路圖

②英文好會看晶元手冊

③有編寫、移植驅動程序的能力

④對操作系統本身有一定的理解,才能解決各類疑難問題

⑤理解Android內部機制

⑥懂匯編、C語言、C++、JAVA


它絕對是一個大坑,沒有興趣、沒有毅力的人慎選。

①這行的入門,絕對需要半年以上,即使全天學習也要半年。

②它的職位,絕對比APP的職位少

③並且你沒有1、2年經驗,招你到公司後一開始你做的還是APP。


優點就是:

①學好後,行業通殺,想換行就換行;想自己做產品就自己做產品。

②相比做應用程序的人,不會被經常變動的需求搞得天天加班。

③門檻高,當然薪水相對就高。


操作系統領域,我認為適合於這些人:

①硬體工程師想轉軟體工程師,從底層軟體入門會比較好

單片機工程師,想升級一下。會Linux底層的人肯定會單片機,會單片機的人不一定會Linux。

③時間充足的學生:如果你正讀大二大三,那麼花上半年學習嵌入式Linux底層多有益處。

④想掌握整個系統的人,比如你正在公司里寫APP,但是想升為系統工程師,那麼底層不得不學。

⑤想自己創業做實體產品的工程師,你有錢的話什麼技術都不用學,但是如果沒錢又想做產品,那麼Linux底層不得不學。

⑥做Linux APP的人,沒錯,他們也要學習。

這部分人不需要深入,了解個大概就可以:bootloader是用來啟動內核,Linux的文件系統(第1個程序是什麼、做什麼、各目錄幹嘛用)、APP跟驅動程序的調用關系、工具鏈,有這些概念就可以了

本文中,就把操作系統默認為Linux,講講怎麼學習嵌入式Linux+Android系統。


1.4 嵌入式Linux+Android系統包含哪些內容

嵌入式Linux系統包含哪些東西?不要急,舉一個例子你就知道了。

①電腦一開機,那些界面是誰顯示的?

是BIOS,它做什麼?一些自檢,然後從硬碟上讀入windows,並啟動它。

類似的,這個BIOS對應於嵌入式Linux里的bootloader。這個bootloader要去Flash上讀入Linux內核,並啟動它。


②啟動windows的目的是什麼?

當然運行應用程序以便上網、聊天什麼的了。

這些上網程序、聊天程序在哪?

在C盤、D盤上。

所以,windows要先識別出C盤、D盤。在Linux下我們稱之為根文件系統。

③windows能識別出C盤、D盤,那麼肯定有讀寫硬碟的能力。


這個能力我們稱之為驅動程序。當然不僅僅是操作硬碟,還有網卡、USB等等其他硬體。嵌入式Linux能從Flash上讀出並執行應用程序,肯定也得有Flash的驅動程序啊,當然也不僅僅是Flash。


簡單地說,嵌入式LINUX系統里含有bootloader、內核、驅動程序、根文件系統、應用程序這5大塊。而應用程序,我們又可以分為:C/C++、Android。

所以,嵌入式Linux+Android系統包含以下6部分內容:

①bootloader

②Linux內核

③驅動程序

④使用C/C++編寫的應用程序

⑤Android系統本身

⑥Android應用程序


Android跟Linux的聯系實在太大了,它的應用是如此廣泛,學習了Linux之後沒有理由停下來不學習Android。在大多數智能設備中,運行的是Linux操作系統;它上面要麼安裝有Android,要麼可以跟Android手機互聯。現在,Linux+Android已成標配。


2. 怎麼學習嵌入式Linux操作系統

本文假設您是零基礎,以實用為主,用最快的時間讓你入門;後面也會附上想深入學習時可以參考的資料。


在實際工作中,我們從事的是「操作系統」周邊的開發,並不會太深入學習、修改操作系統本身。

①操作系統具有進程管理、存儲管理、文件管理和設備管理等功能,這些核心功能非常穩定可靠,基本上不需要我們修改代碼。我們只需要針對自己的硬體完善驅動程序

②學習驅動時必定會涉及其他知識,比如存儲管理、進程調度。當你深入理解了驅動程序後,也會加深對操作系統其他部分的理解

③Linux內核中大部分代碼都是設備驅動程序,可以認為Linux內核由各類驅動構成


但是,要成為該領域的高手,一定要深入理解Linux操作系統本身,要去研讀它的源代碼。

在忙完工作,閑暇之餘,可以看看這些書:

①趙炯的《linux內核完全注釋》,這本比較薄,推薦這本。他後來又出了《Linux 內核完全剖析》,太厚了,搞不好看了後面就忘記前面了。

②毛德操、胡希明的《LINUX核心源代碼情景分析》,此書分上下冊,巨厚無比。當作字典看即可:想深入理解某方面的知識,就去看某章節。

③其他好書還有很多,我沒怎麼看,沒有更多建議


基於快速入門,上手工作的目的,您先不用看上面的書,先按本文學習。


2.1 入門路線圖

假設您是零基礎,我們規劃了如下入門路線圖。前面的知識,是後面知識的基礎,建議按順序學習。每一部分,不一定需要學得很深入透徹,下面分章節描述。

2.2 學習驅動程序之前的基礎知識

2.2.1 C語言

只要是理工科專業的,似乎都會教C語言。我見過很多C語言考試90、100分的,一上機就傻了,我懷疑他們都沒在電腦上寫過程序。

理論再好,沒有實踐不能幹活的話,公司招你去幹嘛?

反過來,實踐出真知,學習C語言,必須練練練、寫寫寫!

當你掌握基本語法後,就可以在電腦上練習一些C語言習題了;

當你寫過幾個C程序後,就可以進入下一階段的裸機開發了。


①不需要太深入

作為快速入門,只要你會編寫「Hello, world!」,會寫冒泡排序,會一些基礎的語法操作,暫時就夠了。

指針操作是重點,多練習;

不需要去學習過多的數據結構知識,只需要掌握鏈表操作,其他不用學習,比如:隊列、二叉樹等等都不用學;不需要去學習任何的函數使用,比如文件操作、多線程編程、網路編程等等;這些知識,在編寫Linux應用程序時會用,但是在操作系統特別是驅動學習時,用不著!

永往直前吧,以後碰到不懂的C語言問題,我們再回過頭來學習。

在後續的「裸機開發」中,會讓你繼續練習C語言,那會更實戰化。

C語言是在寫代碼中精進的。


②可以在Visual Studio下學習,也可以在Linux下學習,後者需要掌握一些編譯命令,我們暫時沒有提供C語言的教程,找一本C語言書,網上找找免費的C語言視頻(主要看怎麼搭建環境),就可以自學了。


2.2.2 PC Linux基本操作:

對於PC Linux,我們推薦使用Ubuntu,在它上面安裝軟體非常簡便。

我們的工作模式通常是這樣:在Windows下閱讀、編寫代碼,然後把代碼上傳到PC Linux去編譯。實際上,Ubuntu的桌面系統已經很好用了,我們拿到各種智能機可以很快上手,相信Ubuntu的桌面系統也可以讓你很快上手。為了提高工作效率,我們通常使用命令行來操作Ubuntu。


不用擔心,你前期只需要掌握這幾條命令就可以了,它們是如此簡單,我乾脆列出它們:

①cd : Change Directory(改變目錄)

cd 目錄名 // 進入某個目錄cd .. // cd 「兩個點」:返回上一級目錄cd - // cd 「短橫」:返回上一次所在目錄

②pwd : Print Work Directory(列印當前目錄 顯示出當前工作目錄的絕對路徑)

③mkdir : Make Directory(創建目錄)

mkdir abc // 創建文件夾abcmkdir -p a/b/c // 創建文件夾a,再a下創建文件夾b,再在b下創建文件夾c

④rm : Remove(刪除目錄或文件)

rm file // 刪除名為file的文件rm -rf dir // 刪除名為dir的目錄

⑤ls : List(列出目錄內容)

⑥mount : 掛載

mount -t nfs -o nolock,vers=2 192.168.1.123:/work/nfs_root /mntmount -t yaffs /dev/mtdblock3 /mnt

⑦chown : Change owner(改變文件的屬主,即擁有者)

chown book:book /work -R //對/work目錄及其下所有內容,屬主改為book用戶,組改為book

⑧chmod : Change mode(改變許可權),下面的例子很簡單粗暴

chmod 777 /work -R // 對/work目錄及其下所有內容,許可權改為可讀、可寫、可執行

⑨vi : Linux下最常用的編輯命令,使用稍微復雜,請自己搜索用法。


要練習這些命令,你可以進入Ubuntu桌面系統後,打開終端輸入那些命令;或是用SecureCRT、putty等工具遠程登錄Ubuntu後練習。


2.2.3 硬體知識

我們學習硬體知識的目的在於能看懂原理圖,看懂通信協議,看懂晶元手冊;不求能設計原理圖,更不求能設計電路板。

對於正統的方法,你應該這樣學習:

①學習《微機原理》,理解一個計算機的組成及各個部件的交互原理。

②學習《數字電路》,理解各種門電路的原理及使用,還可以掌握一些邏輯運算(與、或等)。

③《模擬電路》?好吧,這個不用學,至少我在工作中基本用不到它,現在全忘光了。


就我個人經驗來說,這些課程是有用的,但是:

①原理有用,實戰性不強。

比如《微機原理》是基於x86系統,跟ARM板子有很大差別,當然原理相通。

我是在接觸嵌入式編程後,才理解了這些課程。

②每本書都那麼厚,內容都很多,學習時間過長,自學有難度。


針對這些校園教材的不足,並結合實際開發過程中要用到的知識點,我們推出了《學前班_怎麼看原理圖》的系列視頻:

學前班第1課第1節___怎麼看原理圖之GPIO和門電路.wmv

學前班第1課第2.1節_怎麼看原理圖之協議類介面之UART.wmv

學前班第1課第2.2節_怎麼看原理圖之協議類介面之I2C.wmv

學前班第1課第2.3節_怎麼看原理圖之協議類介面之SPI.wmv

學前班第1課第2.4節_怎麼看原理圖之協議類介面之NAND Flash.wmv

學前班第1課第2.5節_怎麼看原理圖之協議類介面之LCD.wmv

學前班第1課第3節___怎麼看原理圖之內存類介面.wmv

學前班第1課第4.1節_怎麼看原理圖之分析S3C2410開發板.wmv

學前班第1課第4.2節_怎麼看原理圖之分析S3C2440開發板.wmv

學前班第1課第4.3節_怎麼看原理圖之分析S3C6410開發板.wmv


即使你只具備初中物理課的電路知識,我也希望能通過這些視頻,讓你可以看懂原理圖,理解一些常見的通信協議;如果你想掌握更多的硬體知識,這些視頻也可以起個索引作用,讓你知道缺乏什麼知識。


這些視頻所講到的硬體知識,將在《裸板開發》系列視頻中用到,到時可以相互對照著看,加深理解。


2.2.4 要不要專門學習Windows下的單片機開發

很多學校都開通了單片機的課程,很多人都是從51單片機、AVR單片機,現在比較新的STM32單片機開始接觸嵌入式領域,並且使用Windows下的開發軟體,比如keil、MDK等。

問題來了,要不要專門學習Windows下的單片機開發?

①如果這是你們專業的必修課,那就學吧

②如果你的專業跟單片機密切相關,比如機械控制等,那就學吧

③如果你只是想從單片機入門,然後學習更廣闊的嵌入式Linux,那麼放棄在Windows下學習單片機吧!


理由如下:

①Windows下的單片機學習,深度不夠

Windows下有很好的圖形界面單片機開發軟體,比如keil、MDK等。

它們封裝了很多技術細節,比如:

你只會從main函數開始編寫代碼,卻不知道上電後第1條代碼是怎麼執行的;

你可以編寫中斷處理函數,但是卻不知道它是怎麼被調用的;

你不知道程序怎麼從Flash上被讀入內存;

也不知道內存是怎麼劃分使用的,不知道棧在哪、堆在哪;

當你想裁剪程序降低對Flash、內存的使用時,你無從下手;

當你新建一個文件時,它被自動加入到工程里,但是其中的機理你完全不懂;

等等等。


②基於ARM+Linux裸機學習,可以學得更深,並且更貼合後續的Linux學習。實際上它就是Linux下的單片機學習,只是一切更加原始:所有的代碼需要你自己來編寫;哪些文件加入工程,需要你自己來管理。

在工作中,我們當然傾向於使用Windows下更便利的工具,但是在學習階段,我們更想學習到程序的本質。


一切從零編寫代碼、管理代碼,可以讓我們學習到更多知識:

你需要了解晶元的上電啟動過程,知道第1條代碼如何運行;

你需要掌握怎麼把程序從Flash上讀入內存;

需要理解內存怎麼規劃使用,比如棧在哪,堆在哪;

需要理解代碼重定位;

需要知道中斷發生後,軟硬體怎麼保護現場、跳到中斷入口、調用中斷程序、恢復現場;

你會知道,main函數不是我們編寫的第1個函數;

你會知道,晶元從上電開始,程序是怎麼被搬運執行的;

你會知道,函數調用過程中,參數是如何傳遞的;

你會知道,中斷發生時,每一個寄存器的值都要小心對待;

等等等。


你掌握了ARM+Linux的裸機開發,再回去看Windows下的單片機開發,會驚呼:怎麼那麼簡單!並且你會完全明白這些工具沒有向你展示的技術細節。


驅動程序=Linux驅動程序軟體框架+ARM開發板硬體操作,我們可以從簡單的裸機開發入手,先掌握硬體操作,並且還可以:

①掌握如何在PC Linux下編譯程序、把程序燒錄到板子上並運行它

②為學習bootloader打基礎:掌握了各種硬體操作後,後面一組合就是一個bootloader


2.2.5 為什麼選擇ARM9 S3C2440開發板,而不是其他性能更好的?

有一個錯誤的概念:S3C2440過時了、ARM9過時了。

這是不對的,如果你是軟體工程師,無論是ARM9、ARM11、A8還是A9,對我們來說是沒有差別的。

一款晶元,上面有CPU,還有眾多的片上設備(比如UART、USB、LCD控制器)。我們寫程序時,並不涉及CPU,只是去操作那些片上設備。

所以:差別在於片上設備,不在於CPU核;差別在於寄存器操作不一樣。

因為我們寫驅動並不涉及CPU的核心,只是操作CPU之外的設備,只是讀寫這些設備的寄存器。

之所以推薦S3C2440,是因為它的Linux學習資料最豐富,並有配套的第1、2期視頻。


2.2.6 怎麼學習ARM+Linux的裸機開發

學習裸機開發的目的有兩個:

①掌握裸機程序的結構,為後續的u-boot作準備

②練習硬體知識,即:怎麼看原理圖、晶元手冊,怎麼寫代碼來操作硬體


後面的u-boot可以認為是裸機程序的集合,我們在裸機開發中逐個掌握各個部件,再集合起來就可以得到一個u-boot了。

後續的驅動開發,也涉及硬體操作,你可以在裸機開發中學習硬體知識。


注意:如果你並不關心裸機的程序結構,不關心bootloader的實現,這部分是可以先略過的。在後面的驅動視頻中,我們也會重新講解所涉及的硬體知識。


推薦兩本書:杜春蕾的《ARM體系結構與編程》,韋東山的《嵌入式Linux應用開發完全手冊》。後者也許是國內第1本涉及在PC Linux環境下開發的ARM裸機程序的書,如果我說錯了,請原諒我書讀得少。


對於裸機開發,我們提供有2部分視頻:

①環境搭建

第0課第1節_剛接觸開發板之介面接線.wmv

第0課第2節_剛接觸開發板之燒寫裸板程序.wmv

第0課第3節_剛接觸開發板之重燒整個系統.wmv

第0課第4節_剛接觸開發板之使用vmwae和預先做好的ubuntu.wmv

第0課第5節_剛接觸開發板之u-boot打補丁編譯使用及建sourceinsight工程.wmv

第0課第6節_剛接觸開發板之內核u-boot打補丁編譯使用及建sourceinsight工程.wmv

第0課第7節_剛接觸開發板之製作根文件系統及初試驅動.wmv

第0課第8節_在TQ2440,MINI2440上搭建視頻所用系統.wmv

第0課第9節_win7下不能使用dnw燒寫的替代方法.wmv

.................

原文鏈接:網頁鏈接

Ⅲ 學習linux系統,看那幾本書比較好

《鳥哥的Linux私房菜 基礎學習篇(第三版)》,鳥哥著

學習 Linux ,就要學習 Linux 的精華。而 Linux 的精華,則在於 Linux 的內核。本書以 Linux 2.6 版架構為基礎,分門別類地向初學者介紹了 Linux 內核的架構、編程思想、以及功能模塊。在本書的指導下學習,對於你讀懂 Linux 操作系統的精華部分,會取得事半功倍的效果。

Ⅳ 初學者如何學習嵌入式

作為一個新人,怎樣學習嵌入式Linux

原文鏈接:網頁鏈接

作為一個新人,怎樣學習嵌入式Linux?被問過太多次,特寫這篇文章來回答一下。

在學習嵌入式Linux之前,肯定要有C語言基礎。匯編基礎有沒有無所謂(就那麼幾條匯編指令,用到了一看就會)。C語言要學到什麼程度呢?越熟當然越好,不熟的話也要具備基本技能。比如寫一個數組排序、輸入數字求和什麼的。學C語言唯一的方法是多寫程序多練習,編譯出錯沒關系,自己去解決;執行出錯沒關系,自己去分析。以前我是用VC來練習C語言的,經常去嘗試著寫一些C語言競賽的題目。它們是純C、純數學、純邏輯的題目,不涉及界面這些東西,很適合煅煉你的編程能力。

回到主題,首先我們要明白你的目的是什麼,大概來說所謂嵌入式Linux可以分為兩部分:底層系統、應用開發。如果你是想做應用開發,那麼你去把C語言、數據結構、JAVA什麼的學好吧。嵌入式應用開發和PC上的應用開發並沒有什麼特別要注意的。也許你說在嵌入式上要做些優化,是的,要優化,但是未經優化的程序和PC上的程序開發沒什麼差別。另外,當你有能力去優化時,你已經不用來問這個問題了。具體到某個例子,比如說開發界面,在PC上我們用VC;在嵌入式Linux里也許我們用QT也許用Android,這個時候你應該去學學QT、Android的編程。但是基礎還是C或JAVA,在此基礎上去熟悉它們的介面。你學過VC的話,也是要花時間去了解那些類、控制項的。

如果你的目的是想學習底層系統,這是我的專長,倒是可以說一點。
在回答這個問題之前,我先回答:不少人問我,到底是學驅動還是學應用?

我只能說憑興趣,並且驅動和應用並不是截然分開的


  1. 我們說的驅動,其實並不局限於硬體的操作,還有操作系統的原理、進程的休眠喚醒調度等概念。 想寫出一個好的應用,想比較好的解決應用碰到的問題,這些知識你應該懂

  2. 做應用門檻低,特別是現在的ANDROID,純JAVA。做應用的發展路徑個人認為就是業務純熟。比如在通信行業、IPTV行業、手機行業,你了解行業的需求。所以,當領導的人,多是做應用的。

  3. 做驅動,其實我不想稱為「做驅動」,而是想稱為「做底層系統」,做好了這是通殺各行業。我工作幾年,做過手機、IPTV、會議電視,但是這些產品對我毫無差別,因為我只做底層。他們的業務跟我沒關系。當應用出現問題,他們解決不了時,我就會從內核角度給他們出主意,給他們提供工具。 做底層的發展方向,個人認為是技術專家。

  4. 其實,做底層還是做應用,之間並沒有一個界線,有底層經驗,再去做應用,你會感覺很踏實。有了業務經驗,你再了解一下底層,很快就可以組成一個團隊。

回到怎麼學的問題上。嵌入式Linux底層系統包含哪些東西?不要急,舉一個例子你就知道了。


  1. 電腦一開機,那些界面是誰顯示的?是BIOS,它做什麼?一些自檢,然後從硬碟上讀入windows,並啟動它。類似的,這個BIOS對應於嵌入式Linux里的bootloader。這個bootloader要去Flash上讀入Linux內核,並啟動它。

  2. 啟動windows的目的是什麼?當然是上網聊天什麼的了。這些上網、聊天工具在哪?

    在C盤、D盤上。所以, windows要先識別出C盤、D盤。在Linux下我們稱為根文件系統。

  3. windows能識別出C盤、D盤,那麼肯定能讀寫硬碟才行。這涉及的東西稱為驅動程序。當然不僅僅是硬碟,還有網卡、USB等等。嵌入式Linux能從Flash上讀出並執行應用程序,肯定也得有Flash的驅動程序啊,當然也不僅僅是Flash。

先說到這里吧,嵌入式LINUX里含有bootloader, 內核, 驅動程序、根文件系統這4大塊。

一、bootloader:

它就是一個稍微復雜的裸板程序。但是要把這裸板程序看懂寫好一點都不容易。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。你能回答這幾個問題嗎?

1. 一上電,CPU從哪裡取指令執行?

答:一般從Flash上指令。

2. 但是Flash一般是只能讀不能直接寫的,如果我用到全局變數,這些全局變數在哪裡?

答:全局變數應該在內存里

3. 那麼誰把全局變數放到內存里去?

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,重定位的代碼是製作這些工具的公司幫你寫好了。你可曾去閱讀過?

4. 內存那麼大,我怎麼知道把"原來存在Flash上的內容"讀到內存的"哪個地址去"?

答:這個地址用"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復制到內存,那麼這個程序可以讀Flash啊?

答:是的,要能操作Flash。當然不僅僅是這些,還有設置時鍾讓系統運行得更快等等。


自問自答到這里吧,bootloader這一個裸板程序,其實有3部分要點:

  1. 對硬體的操作

  2. 對ARM體系處理器的了解

  3. 程序的基本概念:重定位、棧、代碼段數據段BSS段什麼的。


對硬體的操作,需要看原理圖、晶元手冊。這需要一定的硬體知識,不求你能設計硬體,但是至少能看懂; 不求能看懂模擬電路,但是要能看懂數字電路。這方面的能力我是在學校里學到的,微機原理、數字電路這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、發貼。

另外,晶元手冊是肯定要讀的,別去找中文的,就看英文的。開始是非常痛苦,以後就會發現那些語法、詞彙一旦熟悉後,讀任何晶元手冊都很容易。對ARM體系處理器的了解, 看杜春蕾的<ARM體系架構與編程>吧,裡面講有匯編指令,有異常模式、MMU等。也就這3塊內容需要你了解。

程序的基本概念,王道當然是去看編譯原理了。可惜,這類書絕對是天書級別的。勸你若非超級天才還是別去看了。就看我寫的<嵌入式Linux應用開發完全手冊>和第1期視頻吧,別擔心,不用花錢。照著視頻把硬體相關的實驗做了,這些概念就清楚了。我還沒有

發現第2套講這些概念的書或視頻。

對於bootloader,我學習時是先看了<ARM體系架構與編程>,然後自己寫程序把各個硬體的實驗都做了一遍,比如GPIO、時鍾、SDRAM、UART、NAND。把它們都弄清楚了,組台在一起就很容易看懂u-boot了

總結一下,看懂硬體原理圖、看晶元手冊,這需要你自己去找資料。剩下的,就按<嵌入式Linux應用開發完全手冊>和第1期視頻的章節目錄去學習吧。


二、內核:

想速成的人,先跨過內核的學習,直接學習怎麼寫驅動。

想成為高手,內核必須深刻了解。注意,我說的是了解,我沒奢望去寫出一個內核。

要對裡面的調度機制、內存管理機制、文件管理機制等等有所了解。

推薦兩本書:

1. 通讀<linux內核完全注釋>,請看薄的那本(浮燥的社會講求速度, 呵),

2. 選讀<Linux內核情景分析>, 想了解哪一塊就讀哪一節


三、驅動:

驅動包含兩部分:硬體本身的操作、驅動程序的框架。

又是硬體,還是要看得懂原理圖、讀得懂晶元手冊,多練吧。


說到驅動框架,有一些書介紹一下。LDD3,即<Linux設備驅動>,老外寫的那本,裡面介紹了不少概念,值得一讀。但是,它的作用也就限於介紹概念了。我基本上是入門之前用它來熟悉一下概念,入門後就扔掉了。

驅動方面比較全的介紹,應該是宋寶華的<linux設備驅動開發詳解>了,老實說我只看過目錄,有不少人說好,這里推薦一下。要想深入了解某一塊,<Linux內核情景分析>絕對是超5星級推薦。你別指望把它讀完,1800多頁,上下兩冊呢。我是某一塊不清楚時,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。並且是以某個目標來帶你分析內核源碼。它以linux 2.4為例,但是原理相通,同樣適用於其它版本的linux。

還有沒有其他介紹?呵呵,當然有了,韋東山Linux視頻第2期。<嵌入式Linux應用開發完全手冊>里對驅動講得不多,不夠深入。於是我錄制了這期視頻。不僅僅教你怎麼寫怎麼改驅動,還教你為什麼這樣寫這樣改驅動。

每一個驅動都是現場編寫:

  1. 用繪圖板畫圖講解──相當於學校里老師在黑板上畫圖講解,很直觀絕對不是對著PPT念。

  2. 用source insight當場寫程序,從第1行開始寫,每一課都是這樣。我講了20多個驅動,就寫了20多個程序。

  3. 寫完就編譯、測試。

  4. 很全面,字元設備驅動、塊設備、網卡驅動3大類齊全,硬體介紹、驅動框架分析、測試3大類齊全。

培訓機構里教的內容,遠不及這期視頻豐富。我在多個培訓機構講過課,從沒看到哪個老師敢每一課都當場講解當場編寫代碼,當場測試,除我之外!也沒看到哪個培訓機構講完這些內容──因為時間不夠,講完起碼要一個月,但是這部分基本只有2周授課時間。

把你手上的開發板所涉及的硬體,都去嘗試寫一個驅動吧。有問題就先"痛苦地思考",思考的過程中你會把很多不相關的知識串聯起來,最終貫通。


四、根文件系統:

大家有沒有想過這2個問題:

1. 對於Linux做出來的產品,有些用作監控、有些做手機、有些做平板。那麼內核啟動後,掛載根文件系統後,應該啟動哪一個應用程序呢?

答:內核不知道也不管應該啟動哪一個用戶程序。它只啟動init這一個應用程序,它對應/sbin/init。顯然,這個應用程序就要讀取配置文件,根據配置文件去啟動用戶程序(監控、手冊界面、平板界面等等)這個問題提示我們,文件系統的內容是有一些約定的,比如要有/sbin/init,要有配置文件

2. 你寫的hello,world程序,有沒有想過裡面用到的printf是誰實現的?

答:這個函數不是你實現的,是庫函數實現的。它運行時,得找到庫。這個問題提示我們,文件系統里還要有庫。

簡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進程做的事情了。當然,也可以看<嵌入式Linux應用開發完全手冊>里構建根文件系統那章。


說一下我的學習經歷吧。

  1. 我在學校時讀的是物理電子專業,其實課程里沒有教怎麼設計電路,只是教了些電子電路方面的知識。PCB的設計是在實驗室里自學的,只設計過2層板,現在忘記得差不多了。但是保留了看原理圖、看晶元手冊的能力。

  2. 選修了軟體學位,對軟體設計挺感興趣,但是也只是學了C語言、資料庫而已。憑著興趣做了不少競賽題。沒能力去參加競賽,但是把C語言練得很扎實。

  3. 在實驗室、在第1家公司,就是設計些簡單的PCI卡,寫一下windows的驅動程序

  4. 在第2家公司,用51單片機做車載電話,開始走上純軟體的道路。

  5. 開始感到單片機的不足,辭職半年閉門學Linux,從red hat怎麼操作開始。步驟就是先看<ARM體系架構與編程>,再自己寫裸板程序操作硬體,接著到分析u-boot。同時看<linux內核完全注釋>,對LINUX框架有所了解。在寫裸板時,建議各位加強對中斷的理解,內核就是用中斷來完成各種功能的。

  6. 分析完u-boot,就開始進行簡單的驅動編程了,這時候,能力還很弱。

  7. 開始去中興上班,工作2年,編寫各類驅動、解決各類問題(驅動問題、幫助定位應用問題),能力得到煅煉。

總結一下:

1. 硬體方面的書: 微機原理、數字電路,高校里的教材。畢業多年,忘名了。

2. Linux方面的書:

<ARM體系架構與編程>

<嵌入式Linux應用開發完全手冊>

<Linux設備驅動>,老外寫的那本

<linux設備驅動開發詳解>

<linux內核完全注釋>

<Linux內核情景分析>


3. 視頻:

視頻信息請看網頁鏈接


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版權聲明:本文為博主「韋東山」的原創文章,遵循CC 4.0 BY-SA版權協議,轉載請附上原文出處鏈接及本聲明。

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Ⅳ 嵌入式新手入門最佳視頻教程

原文鏈接:網頁鏈接

我是1999年上的大學,物理專業。在大一時,我們班裡普遍彌漫著對未來的不安,不知道學習了物理後出去能做什麼。你當下的經歷、當下的學習,在未來的一天肯定會影響到你。畢業後我們也各自找到了自己的職業:出國深造轉行做金融、留校任教做科研、設計晶元、寫程序、創辦公司等等,這一切都離不開在校時學到的基礎技能(數學、IT、電子電路)、受過煅煉的自學能力。

所以,各位正在迷茫的在校生,各位正在嘗試轉行的程序員,未來一定有你的位置,是好是壞取決於你當下的努力與積累。

我不能預言幾年後什麼行業會熱門,也不能保證你照著本文學習可以發財。我只是一個有十幾年經驗的程序員,給對編程有興趣的你,提供一些建議。

1.程序員的三大方向

程序員的方向,一般可以分為3類:專業領域、業務領域、操作系統領域。你了解它們後,按興趣選擇吧。

對於專業領域,我提供不了建議。

業務,也就是應用程序,它跟操作系統並不是截然分開的:

①開發實體產品時,應用程序寫得好的人,有時候需要操作系統的知識,比如調度優先順序的設置、知道某些函數可能會令進程休眠。

②寫應用程序的人進階為系統工程師時,他需要從上到下都了解,這時候就需要有操作系統領域的知識了,否則,你怎麼設計整個系統的方案呢?

③做應用程序的人,需要了解行業的需求,理解業務的邏輯。所以,當領導的人,多是做應用的。一旦鑽入了某個行業,很難換行業。

④而操作系統領域,做好了這是通殺各行業:他只負責底層系統,在上面開發什麼業務跟他沒關系。這行很多是技術宅,行業專家。

⑤操作系統和業務之間並沒有一個界線。有操作系統經驗,再去做應用,你會對系統知根知底,碰到問題時都有解決思路。有了業務經驗,你再了解一下操作系統,很快就可以組成一個團隊自立門戶,至少做個CTO沒問題。

1.1 專業領域

它又可以分為下面2類。

1.1.1 學術研究

比如語音、圖像處理、人工智慧,這類工作需要你有比較強的理論知識,我傾向於認為這類人是「科學家」,他們鑽研多年,很多時候是在做學術研究。

在嵌入式領域,需要把他們的成果用某種演算法表達出來,針對某種晶元進行優化,這部分工作也許有專人來做。

1.1.2 工程實現

也有這樣一類人,他們懂得這些專業領域的概念,但是沒有深入鑽研。可以使用各類開源資料實現某個目標,做出產品。比如圖像處理,他懂得用opencv里幾百個復雜函數來實現頭像識別。有時候還可以根據具體晶元來優化這些函數。

「專業領域」不是我的菜,如果你要做這一塊,我想最好的入門方法是在學校學習研究生、博士課程。

1.2 業務領域

換句話說,就是應用程序,這又可以分為下面2類。

1.2.1 界面顯示

做產品當然需要好的界面,但是,不是說它不重要,是沒什麼發展後勁。

現在的熱門詞是Android APP和IOS APP開發。你不要被Android、IOS兩個詞騙了,它們跟以前的VC、VB是同一路貨色,只是、僅僅是一套GUI控制項的實現。

希望沒有冒犯到你,我有理由。

一個程序需要有GUI界面,但是程序的內在邏輯才是核心。Android、IOS的開發工具給我們簡化了GUI的開發,並提供了這些控制項的交互機制,封裝並提供了一些服務(比如網路傳輸)。但是程序內部的業務邏輯、對視頻圖像聲音的處理等等,這才是核心。另外別忘了伺服器那邊的後台程序:怎樣更安全地保存數據、保護客戶的隱私,怎樣處理成千上萬上百萬的並發訪問,等等,這也是核心。

但是,從Android、IOS APP入門入行,這很快!如果你是大四,急於找到一份工作,那麼花上1、2個月去學習Android或IOS,應該容易找到工作,畢竟APP的需求永遠是最大的,現在這兩門技術還算熱門。在2011、2012年左右,Android程序員的起薪挺高,然後開始下滑。Android APP的入門基本只要1個月,所以懂的人也越來越多。2013、2014年,IOS開發的工資明顯比Android高了,於是各類IOS培訓也火曝起來。中華大地向來不缺速成人才,估計再過一陣子IOS工程師也是白菜價了。

會Android、IOS只是基本要求,不信去51job搜搜Android或IOS,職位要求里肯定其他要求。

1.2.2 業務邏輯

舉個簡單例子,做一個打卡軟體,你需要考慮這些東西:

①正常流程是上班下班時都要打卡

②有人忘記了怎麼辦?作為異常記錄在案,推送給管理員

③請假時怎麼處理?

④加班怎麼處理?

對於更復雜的例子,視頻會議系統里,各個模塊怎麼對接,各類協議怎麼兼容,你不深入這個行業,你根本搞不清楚。

應用開發的職位永遠是最多的,入門門檻也低。基本上只要你會C語言,面試時表現比較得體,一般公司都會給你機會。因為:

①你進公司後,還需要重新培訓你:熟悉它們的業務邏輯。

②你要做的,基本也就是一個個模塊,框架都有人給你定好了,你去填代碼就可以了。

說點讓你高興的事:軟體公司里,做領導的基本都是寫應用程序的(當然還有做市場的)。寫應用程序的人,對外可以研究市場接待客戶,對內可以管理程序員完成開發,不讓他做領導讓誰做?

如果你的志向是寫應用程序,那麼我建議你先練好基本功:數據結構、演算法是必備,然後憑興趣選擇資料庫、網路編程等等進行深入鑽研。

最後,選擇你看好的、感興趣的行業深耕個10年吧。做應用開發的人選擇了某個行業,後面是很難換行業的,選行很重要!

1.3 操作系統領域

UCOS太簡單,VxWorks太貴太專業,Windows不玩嵌入式了,IOS不開源,所以對於操作系統領域我們也只能玩Linux了。

在嵌入式領域Linux一家獨大!

Android呢?Android跟QT一樣,都是一套GUI系統。只是Google的實力太強了,現在Android無處不在,所以很多時候Linux+Android成了標配。注意,在這里我們關心的是Android的整個系統、裡面的機制,而不是學習幾個API然後開發界面程序。操作系統領域所包含的內容,簡單地說,就是製作出一台裝好系統的專用「電腦」,可以分為:

①為產品規劃硬體:

按需求、性能、成本選擇主晶元,搭配周邊外設,交由硬體開發人員設計。

②給單板製作、安裝操作系統、編寫驅動

③定製維護、升級等系統方案

④還可能要配置、安裝Android等GUI系統:

⑤為應用開發人員配置開發環境

⑥從系統角度解決疑難問題


這個領域,通常被稱為「底層系統」或是「驅動開發」。

先解決2個常見誤區:

①這份工作是寫驅動程序嗎?

看看上面羅列的6點,應該說,它包含驅動開發,但遠遠不只有驅動開發。

②我們還需要寫驅動嗎?不是有原廠嗎?或者只需要改改就可以?

經常有人說,晶元原廠都做好驅動了,拿過來改改就可以了。如果,你的硬體跟原廠的公板完全一樣,原廠源碼毫無BUG,不想優化性能、削減成本,不想做一些有特色的產品,那這話是正確的。


但是在這個不創新就是找死的年代,可能嗎?!原因有二:

①即使只是修改代碼,能修改的前提是能理解;能理解的最好煅煉方法是從零寫出若干驅動程序。

②很多時候,需要你深度定製系統。


以前做聯發科手機只需要改改界面就可以出貨了,現在山寨廠一批批倒下。大家都使用原廠的方案而不加修改時,最後只能拼成本。

舉個例子,深圳有2家做交通攝像頭、監控攝像頭的廠家,他們曾經找我做過4個項目:

①改進廠家給的SD卡驅動性能,使用DMA。

②換了Flash型號後,系統經常出問題,需要修改驅動BUG。

③觸摸屏點擊不準,找原因,後來發現是旁路電容導致的。

④裁減成本,把4片DDR換為2片DDR,需要改bootloader對DDR的初始化。

這些項目都很急,搞不定就無法出貨,這時候找原廠?除非你是中興華為等大客戶,否則誰理你?


我在中興公司上班時,寫驅動的時間其實是很少的,大部分時間是調試:系統調優,上幫APP工程師、下幫硬體工程師查找問題。我們從廠家、網上得到的源碼,很多都是標準的,當然可以直接用。但是在你的產品上也許優化一下更好。比如我們可以把攝像頭驅動和DMA驅動揉合起來,讓攝像頭的數據直接通過DMA發到DSP去。我們可以在軟體和硬體之間起橋梁作用,對於實體產品,有可能是軟體出問題也可能是硬體出問題,一般是底層系統工程師比較容易找出問題。


當硬體、軟體應用出現問題,他們解決不了時,從底層軟體角度給他們出主意,給他們提供工具。再比如方案選擇:晶元性能能否達標、可用的BSP是否完善等等,這只能由負責整個方案的人來考慮,他必須懂底層。


在操作系統領域,對知識的要求很多:

①懂硬體知識才能看懂電路圖

②英文好會看晶元手冊

③有編寫、移植驅動程序的能力

④對操作系統本身有一定的理解,才能解決各類疑難問題

⑤理解Android內部機制

⑥懂匯編、C語言、C++、JAVA


它絕對是一個大坑,沒有興趣、沒有毅力的人慎選。

①這行的入門,絕對需要半年以上,即使全天學習也要半年。

②它的職位,絕對比APP的職位少

③並且你沒有1、2年經驗,招你到公司後一開始你做的還是APP。


優點就是:

①學好後,行業通殺,想換行就換行;想自己做產品就自己做產品。

②相比做應用程序的人,不會被經常變動的需求搞得天天加班。

③門檻高,當然薪水相對就高。


操作系統領域,我認為適合於這些人:

①硬體工程師想轉軟體工程師,從底層軟體入門會比較好

②單片機工程師,想升級一下。會Linux底層的人肯定會單片機,會單片機的人不一定會Linux。

③時間充足的學生:如果你正讀大二大三,那麼花上半年學習嵌入式Linux底層多有益處。

④想掌握整個系統的人,比如你正在公司里寫APP,但是想升為系統工程師,那麼底層不得不學。

⑤想自己創業做實體產品的工程師,你有錢的話什麼技術都不用學,但是如果沒錢又想做產品,那麼Linux底層不得不學。

⑥做Linux APP的人,沒錯,他們也要學習。

這部分人不需要深入,了解個大概就可以:bootloader是用來啟動內核,Linux的文件系統(第1個程序是什麼、做什麼、各目錄幹嘛用)、APP跟驅動程序的調用關系、工具鏈,有這些概念就可以了

本文中,就把操作系統默認為Linux,講講怎麼學習嵌入式Linux+Android系統。


1.4 嵌入式Linux+Android系統包含哪些內容

嵌入式Linux系統包含哪些東西?不要急,舉一個例子你就知道了。

①電腦一開機,那些界面是誰顯示的?

是BIOS,它做什麼?一些自檢,然後從硬碟上讀入windows,並啟動它。

類似的,這個BIOS對應於嵌入式Linux里的bootloader。這個bootloader要去Flash上讀入Linux內核,並啟動它。


②啟動windows的目的是什麼?

當然運行應用程序以便上網、聊天什麼的了。

這些上網程序、聊天程序在哪?

在C盤、D盤上。

所以,windows要先識別出C盤、D盤。在Linux下我們稱之為根文件系統。

③windows能識別出C盤、D盤,那麼肯定有讀寫硬碟的能力。


這個能力我們稱之為驅動程序。當然不僅僅是操作硬碟,還有網卡、USB等等其他硬體。嵌入式Linux能從Flash上讀出並執行應用程序,肯定也得有Flash的驅動程序啊,當然也不僅僅是Flash。


簡單地說,嵌入式LINUX系統里含有bootloader、內核、驅動程序、根文件系統、應用程序這5大塊。而應用程序,我們又可以分為:C/C++、Android。

所以,嵌入式Linux+Android系統包含以下6部分內容:

①bootloader

②Linux內核

③驅動程序

④使用C/C++編寫的應用程序

⑤Android系統本身

⑥Android應用程序


Android跟Linux的聯系實在太大了,它的應用是如此廣泛,學習了Linux之後沒有理由停下來不學習Android。在大多數智能設備中,運行的是Linux操作系統;它上面要麼安裝有Android,要麼可以跟Android手機互聯。現在,Linux+Android已成標配。


2. 怎麼學習嵌入式Linux操作系統

本文假設您是零基礎,以實用為主,用最快的時間讓你入門;後面也會附上想深入學習時可以參考的資料。


在實際工作中,我們從事的是「操作系統」周邊的開發,並不會太深入學習、修改操作系統本身。

①操作系統具有進程管理、存儲管理、文件管理和設備管理等功能,這些核心功能非常穩定可靠,基本上不需要我們修改代碼。我們只需要針對自己的硬體完善驅動程序

②學習驅動時必定會涉及其他知識,比如存儲管理、進程調度。當你深入理解了驅動程序後,也會加深對操作系統其他部分的理解

③Linux內核中大部分代碼都是設備驅動程序,可以認為Linux內核由各類驅動構成


但是,要成為該領域的高手,一定要深入理解Linux操作系統本身,要去研讀它的源代碼。

在忙完工作,閑暇之餘,可以看看這些書:

①趙炯的《linux內核完全注釋》,這本比較薄,推薦這本。他後來又出了《Linux 內核完全剖析》,太厚了,搞不好看了後面就忘記前面了。

②毛德操、胡希明的《LINUX核心源代碼情景分析》,此書分上下冊,巨厚無比。當作字典看即可:想深入理解某方面的知識,就去看某章節。

③其他好書還有很多,我沒怎麼看,沒有更多建議


基於快速入門,上手工作的目的,您先不用看上面的書,先按本文學習。


2.1 入門路線圖

假設您是零基礎,我們規劃了如下入門路線圖。前面的知識,是後面知識的基礎,建議按順序學習。每一部分,不一定需要學得很深入透徹,下面分章節描述。

2.2 學習驅動程序之前的基礎知識

2.2.1 C語言

只要是理工科專業的,似乎都會教C語言。我見過很多C語言考試90、100分的,一上機就傻了,我懷疑他們都沒在電腦上寫過程序。

理論再好,沒有實踐不能幹活的話,公司招你去幹嘛?

反過來,實踐出真知,學習C語言,必須練練練、寫寫寫!

當你掌握基本語法後,就可以在電腦上練習一些C語言習題了;

當你寫過幾個C程序後,就可以進入下一階段的裸機開發了。


①不需要太深入

作為快速入門,只要你會編寫「Hello, world!」,會寫冒泡排序,會一些基礎的語法操作,暫時就夠了。

指針操作是重點,多練習;

不需要去學習過多的數據結構知識,只需要掌握鏈表操作,其他不用學習,比如:隊列、二叉樹等等都不用學;不需要去學習任何的函數使用,比如文件操作、多線程編程、網路編程等等;這些知識,在編寫Linux應用程序時會用,但是在操作系統特別是驅動學習時,用不著!

永往直前吧,以後碰到不懂的C語言問題,我們再回過頭來學習。

在後續的「裸機開發」中,會讓你繼續練習C語言,那會更實戰化。

C語言是在寫代碼中精進的。


②可以在Visual Studio下學習,也可以在Linux下學習,後者需要掌握一些編譯命令,我們暫時沒有提供C語言的教程,找一本C語言書,網上找找免費的C語言視頻(主要看怎麼搭建環境),就可以自學了。


2.2.2 PC Linux基本操作:

對於PC Linux,我們推薦使用Ubuntu,在它上面安裝軟體非常簡便。

我們的工作模式通常是這樣:在Windows下閱讀、編寫代碼,然後把代碼上傳到PC Linux去編譯。實際上,Ubuntu的桌面系統已經很好用了,我們拿到各種智能機可以很快上手,相信Ubuntu的桌面系統也可以讓你很快上手。為了提高工作效率,我們通常使用命令行來操作Ubuntu。


不用擔心,你前期只需要掌握這幾條命令就可以了,它們是如此簡單,我乾脆列出它們:

①cd : Change Directory(改變目錄)

cd 目錄名 // 進入某個目錄cd .. // cd 「兩個點」:返回上一級目錄cd - // cd 「短橫」:返回上一次所在目錄

②pwd : Print Work Directory(列印當前目錄 顯示出當前工作目錄的絕對路徑)

③mkdir : Make Directory(創建目錄)

mkdir abc // 創建文件夾abc
mkdir -p a/b/c // 創建文件夾a,再a下創建文件夾b,再在b下創建文件夾c

④rm : Remove(刪除目錄或文件)

rm file // 刪除名為file的文件
rm -rf dir // 刪除名為dir的目錄

⑤ls : List(列出目錄內容)

⑥mount : 掛載

mount -t nfs -o nolock,vers=2 192.168.1.123:/work/nfs_root /mnt
mount -t yaffs /dev/mtdblock3 /mnt

⑦chown : Change owner(改變文件的屬主,即擁有者)

chown book:book /work -R //對/work目錄及其下所有內容,屬主改為book用戶,組改為book

⑧chmod : Change mode(改變許可權),下面的例子很簡單粗暴

chmod 777 /work -R // 對/work目錄及其下所有內容,許可權改為可讀、可寫、可執行

⑨vi : Linux下最常用的編輯命令,使用稍微復雜,請自己搜索用法。


要練習這些命令,你可以進入Ubuntu桌面系統後,打開終端輸入那些命令;或是用SecureCRT、putty等工具遠程登錄Ubuntu後練習。


2.2.3 硬體知識

我們學習硬體知識的目的在於能看懂原理圖,看懂通信協議,看懂晶元手冊;不求能設計原理圖,更不求能設計電路板。

對於正統的方法,你應該這樣學習:

①學習《微機原理》,理解一個計算機的組成及各個部件的交互原理。

②學習《數字電路》,理解各種門電路的原理及使用,還可以掌握一些邏輯運算(與、或等)。

③《模擬電路》?好吧,這個不用學,至少我在工作中基本用不到它,現在全忘光了。


就我個人經驗來說,這些課程是有用的,但是:

①原理有用,實戰性不強。

比如《微機原理》是基於x86系統,跟ARM板子有很大差別,當然原理相通。

我是在接觸嵌入式編程後,才理解了這些課程。

②每本書都那麼厚,內容都很多,學習時間過長,自學有難度。


針對這些校園教材的不足,並結合實際開發過程中要用到的知識點,我們推出了《學前班_怎麼看原理圖》的系列視頻:

學前班第1課第1節___怎麼看原理圖之GPIO和門電路.wmv

學前班第1課第2.1節_怎麼看原理圖之協議類介面之UART.wmv

學前班第1課第2.2節_怎麼看原理圖之協議類介面之I2C.wmv

學前班第1課第2.3節_怎麼看原理圖之協議類介面之SPI.wmv

學前班第1課第2.4節_怎麼看原理圖之協議類介面之NAND Flash.wmv

學前班第1課第2.5節_怎麼看原理圖之協議類介面之LCD.wmv

學前班第1課第3節___怎麼看原理圖之內存類介面.wmv

學前班第1課第4.1節_怎麼看原理圖之分析S3C2410開發板.wmv

學前班第1課第4.2節_怎麼看原理圖之分析S3C2440開發板.wmv

學前班第1課第4.3節_怎麼看原理圖之分析S3C6410開發板.wmv


即使你只具備初中物理課的電路知識,我也希望能通過這些視頻,讓你可以看懂原理圖,理解一些常見的通信協議;如果你想掌握更多的硬體知識,這些視頻也可以起個索引作用,讓你知道缺乏什麼知識。


這些視頻所講到的硬體知識,將在《裸板開發》系列視頻中用到,到時可以相互對照著看,加深理解。


2.2.4 要不要專門學習Windows下的單片機開發

很多學校都開通了單片機的課程,很多人都是從51單片機、AVR單片機,現在比較新的STM32單片機開始接觸嵌入式領域,並且使用Windows下的開發軟體,比如keil、MDK等。

問題來了,要不要專門學習Windows下的單片機開發?

①如果這是你們專業的必修課,那就學吧

②如果你的專業跟單片機密切相關,比如機械控制等,那就學吧

③如果你只是想從單片機入門,然後學習更廣闊的嵌入式Linux,那麼放棄在Windows下學習單片機吧!


理由如下:

①Windows下的單片機學習,深度不夠

Windows下有很好的圖形界面單片機開發軟體,比如keil、MDK等。

它們封裝了很多技術細節,比如:

你只會從main函數開始編寫代碼,卻不知道上電後第1條代碼是怎麼執行的;

你可以編寫中斷處理函數,但是卻不知道它是怎麼被調用的;

你不知道程序怎麼從Flash上被讀入內存;

也不知道內存是怎麼劃分使用的,不知道棧在哪、堆在哪;

當你想裁剪程序降低對Flash、內存的使用時,你無從下手;

當你新建一個文件時,它被自動加入到工程里,但是其中的機理你完全不懂;

等等等。


②基於ARM+Linux裸機學習,可以學得更深,並且更貼合後續的Linux學習。實際上它就是Linux下的單片機學習,只是一切更加原始:所有的代碼需要你自己來編寫;哪些文件加入工程,需要你自己來管理。

在工作中,我們當然傾向於使用Windows下更便利的工具,但是在學習階段,我們更想學習到程序的本質。


一切從零編寫代碼、管理代碼,可以讓我們學習到更多知識:

你需要了解晶元的上電啟動過程,知道第1條代碼如何運行;

你需要掌握怎麼把程序從Flash上讀入內存;

需要理解內存怎麼規劃使用,比如棧在哪,堆在哪;

需要理解代碼重定位;

需要知道中斷發生後,軟硬體怎麼保護現場、跳到中斷入口、調用中斷程序、恢復現場;

你會知道,main函數不是我們編寫的第1個函數;

你會知道,晶元從上電開始,程序是怎麼被搬運執行的;

你會知道,函數調用過程中,參數是如何傳遞的;

你會知道,中斷發生時,每一個寄存器的值都要小心對待;

等等等。


你掌握了ARM+Linux的裸機開發,再回去看Windows下的單片機開發,會驚呼:怎麼那麼簡單!並且你會完全明白這些工具沒有向你展示的技術細節。


驅動程序=Linux驅動程序軟體框架+ARM開發板硬體操作,我們可以從簡單的裸機開發入手,先掌握硬體操作,並且還可以:

①掌握如何在PC Linux下編譯程序、把程序燒錄到板子上並運行它

②為學習bootloader打基礎:掌握了各種硬體操作後,後面一組合就是一個bootloader


2.2.5 為什麼選擇ARM9 S3C2440開發板,而不是其他性能更好的?

有一個錯誤的概念:S3C2440過時了、ARM9過時了。

這是不對的,如果你是軟體工程師,無論是ARM9、ARM11、A8還是A9,對我們來說是沒有差別的。

一款晶元,上面有CPU,還有眾多的片上設備(比如UART、USB、LCD控制器)。我們寫程序時,並不涉及CPU,只是去操作那些片上設備。

所以:差別在於片上設備,不在於CPU核;差別在於寄存器操作不一樣。

因為我們寫驅動並不涉及CPU的核心,只是操作CPU之外的設備,只是讀寫這些設備的寄存器。

之所以推薦S3C2440,是因為它的Linux學習資料最豐富,並有配套的第1、2期視頻。


2.2.6 怎麼學習ARM+Linux的裸機開發

學習裸機開發的目的有兩個:

①掌握裸機程序的結構,為後續的u-boot作準備

②練習硬體知識,即:怎麼看原理圖、晶元手冊,怎麼寫代碼來操作硬體


後面的u-boot可以認為是裸機程序的集合,我們在裸機開發中逐個掌握各個部件,再集合起來就可以得到一個u-boot了。

後續的驅動開發,也涉及硬體操作,你可以在裸機開發中學習硬體知識。


注意:如果你並不關心裸機的程序結構,不關心bootloader的實現,這部分是可以先略過的。在後面的驅動視頻中,我們也會重新講解所涉及的硬體知識。


推薦兩本書:杜春蕾的《ARM體系結構與編程》,韋東山的《嵌入式Linux應用開發完全手冊》。後者也許是國內第1本涉及在PC Linux環境下開發的ARM裸機程序的書,如果我說錯了,請原諒我書讀得少。


對於裸機開發,我們提供有2部分視頻:

①環境搭建

第0課第1節_剛接觸開發板之介面接線.wmv

第0課第2節_剛接觸開發板之燒寫裸板程序.wmv

第0課第3節_剛接觸開發板之重燒整個系統.wmv

第0課第4節_剛接觸開發板之使用vmwae和預先做好的ubuntu.wmv

第0課第5節_剛接觸開發板之u-boot打補丁編譯使用及建sourceinsight工程.wmv

第0課第6節_剛接觸開發板之內核u-boot打補丁編譯使用及建sourceinsight工程.wmv

第0課第7節_剛接觸開發板之製作根文件系統及初試驅動.wmv

第0課第8節_在TQ2440,MINI2440上搭建視頻所用系統.wmv

第0課第9節_win7下不能使用dnw燒寫的替代方法.wmv


.................

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Ⅵ 嵌入式Linux應用開發完全手冊的作品目錄

第1篇嵌入式Linux開發環境構建篇
第1章嵌入式Linux開發概述
第2章嵌入式Linux開發環境構建
第3章嵌入式編程基礎知識
第4章Windows、Linux環境下相關工具、命令的使用
第2篇ARM9嵌入式系統基礎實例篇
第5章GPIO介面
第6章存儲器控制
第7章內存管理單元MMU
第8章NANDFlash控制器
第9章中斷體系結構
第10章系統時鍾和定時器
第11章通用非同步收發器UART
第12章I*IC介面
第13章LCD控制器
第14章ADC和觸摸屏介面
第3篇嵌入式Linux系統移植篇
第15章移植U-Boot
第16章移植Linux內核
第17章構建Linux根文件系統
第18章Linux內核調試技術
第4篇嵌入式Linux設備驅動開發篇
第19章字元設備驅動程序
第20章Linux異常處理體系結構
第21章擴展串口驅動程序移植
第22章網卡驅動程序移植
第23章IDE介面和SD卡驅動程序移植
第24章LCD和USB驅動程序移植
第5篇嵌入式Linux系統應用開發篇
第25章嵌入式GUI開發
第26章基於X的GUI開發
第27章Linux應用程序調試技術
參考文獻……

Ⅶ 求《嵌入式linux應用開發完全手冊 PDF完整版

http://ishare.iask.sina.com.cn/f/15474370.html?from=like
《嵌入式Linux應用開發完全手冊》韋東山

Ⅷ 有什麼嵌入式視頻教程適合自學的

原文鏈接:網頁鏈接

我是1999年上的大學,物理專業。在大一時,我們班裡普遍彌漫著對未來的不安,不知道學習了物理後出去能做什麼。你當下的經歷、當下的學習,在未來的一天肯定會影響到你。畢業後我們也各自找到了自己的職業:出國深造轉行做金融、留校任教做科研、設計晶元、寫程序、創辦公司等等,這一切都離不開在校時學到的基礎技能(數學、IT、電子電路)、受過煅煉的自學能力。

所以,各位正在迷茫的在校生,各位正在嘗試轉行的程序員,未來一定有你的位置,是好是壞取決於你當下的努力與積累。

我不能預言幾年後什麼行業會熱門,也不能保證你照著本文學習可以發財。我只是一個有十幾年經驗的程序員,給對編程有興趣的你,提供一些建議。

1.程序員的三大方向

程序員的方向,一般可以分為3類:專業領域、業務領域、操作系統領域。你了解它們後,按興趣選擇吧。

對於專業領域,我提供不了建議。

業務,也就是應用程序,它跟操作系統並不是截然分開的:

①開發實體產品時,應用程序寫得好的人,有時候需要操作系統的知識,比如調度優先順序的設置、知道某些函數可能會令進程休眠。

②寫應用程序的人進階為系統工程師時,他需要從上到下都了解,這時候就需要有操作系統領域的知識了,否則,你怎麼設計整個系統的方案呢?

③做應用程序的人,需要了解行業的需求,理解業務的邏輯。所以,當領導的人,多是做應用的。一旦鑽入了某個行業,很難換行業。

④而操作系統領域,做好了這是通殺各行業:他只負責底層系統,在上面開發什麼業務跟他沒關系。這行很多是技術宅,行業專家。

⑤操作系統和業務之間並沒有一個界線。有操作系統經驗,再去做應用,你會對系統知根知底,碰到問題時都有解決思路。有了業務經驗,你再了解一下操作系統,很快就可以組成一個團隊自立門戶,至少做個CTO沒問題。

1.1 專業領域

它又可以分為下面2類。

1.1.1 學術研究

比如語音、圖像處理、人工智慧,這類工作需要你有比較強的理論知識,我傾向於認為這類人是「科學家」,他們鑽研多年,很多時候是在做學術研究。

在嵌入式領域,需要把他們的成果用某種演算法表達出來,針對某種晶元進行優化,這部分工作也許有專人來做。

1.1.2 工程實現

也有這樣一類人,他們懂得這些專業領域的概念,但是沒有深入鑽研。可以使用各類開源資料實現某個目標,做出產品。比如圖像處理,他懂得用opencv里幾百個復雜函數來實現頭像識別。有時候還可以根據具體晶元來優化這些函數。

「專業領域」不是我的菜,如果你要做這一塊,我想最好的入門方法是在學校學習研究生、博士課程。

1.2 業務領域

換句話說,就是應用程序,這又可以分為下面2類。

1.2.1 界面顯示

做產品當然需要好的界面,但是,不是說它不重要,是沒什麼發展後勁。

現在的熱門詞是Android APP和IOS APP開發。你不要被Android、IOS兩個詞騙了,它們跟以前的VC、VB是同一路貨色,只是、僅僅是一套GUI控制項的實現。

希望沒有冒犯到你,我有理由。

一個程序需要有GUI界面,但是程序的內在邏輯才是核心。Android、IOS的開發工具給我們簡化了GUI的開發,並提供了這些控制項的交互機制,封裝並提供了一些服務(比如網路傳輸)。但是程序內部的業務邏輯、對視頻圖像聲音的處理等等,這才是核心。另外別忘了伺服器那邊的後台程序:怎樣更安全地保存數據、保護客戶的隱私,怎樣處理成千上萬上百萬的並發訪問,等等,這也是核心。

但是,從Android、IOS APP入門入行,這很快!如果你是大四,急於找到一份工作,那麼花上1、2個月去學習Android或IOS,應該容易找到工作,畢竟APP的需求永遠是最大的,現在這兩門技術還算熱門。在2011、2012年左右,Android程序員的起薪挺高,然後開始下滑。Android APP的入門基本只要1個月,所以懂的人也越來越多。2013、2014年,IOS開發的工資明顯比Android高了,於是各類IOS培訓也火曝起來。中華大地向來不缺速成人才,估計再過一陣子IOS工程師也是白菜價了。

會Android、IOS只是基本要求,不信去51job搜搜Android或IOS,職位要求里肯定其他要求。

1.2.2 業務邏輯

舉個簡單例子,做一個打卡軟體,你需要考慮這些東西:

①正常流程是上班下班時都要打卡

②有人忘記了怎麼辦?作為異常記錄在案,推送給管理員

③請假時怎麼處理?

④加班怎麼處理?

對於更復雜的例子,視頻會議系統里,各個模塊怎麼對接,各類協議怎麼兼容,你不深入這個行業,你根本搞不清楚。

應用開發的職位永遠是最多的,入門門檻也低。基本上只要你會C語言,面試時表現比較得體,一般公司都會給你機會。因為:

①你進公司後,還需要重新培訓你:熟悉它們的業務邏輯。

②你要做的,基本也就是一個個模塊,框架都有人給你定好了,你去填代碼就可以了。

說點讓你高興的事:軟體公司里,做領導的基本都是寫應用程序的(當然還有做市場的)。寫應用程序的人,對外可以研究市場接待客戶,對內可以管理程序員完成開發,不讓他做領導讓誰做?

如果你的志向是寫應用程序,那麼我建議你先練好基本功:數據結構、演算法是必備,然後憑興趣選擇資料庫、網路編程等等進行深入鑽研。

最後,選擇你看好的、感興趣的行業深耕個10年吧。做應用開發的人選擇了某個行業,後面是很難換行業的,選行很重要!

1.3 操作系統領域

UCOS太簡單,VxWorks太貴太專業,Windows不玩嵌入式了,IOS不開源,所以對於操作系統領域我們也只能玩Linux了。

在嵌入式領域Linux一家獨大!

Android呢?Android跟QT一樣,都是一套GUI系統。只是Google的實力太強了,現在Android無處不在,所以很多時候Linux+Android成了標配。注意,在這里我們關心的是Android的整個系統、裡面的機制,而不是學習幾個API然後開發界面程序。操作系統領域所包含的內容,簡單地說,就是製作出一台裝好系統的專用「電腦」,可以分為:

①為產品規劃硬體:

按需求、性能、成本選擇主晶元,搭配周邊外設,交由硬體開發人員設計。

②給單板製作、安裝操作系統、編寫驅動

③定製維護、升級等系統方案

④還可能要配置、安裝Android等GUI系統:

⑤為應用開發人員配置開發環境

⑥從系統角度解決疑難問題


這個領域,通常被稱為「底層系統」或是「驅動開發」。

先解決2個常見誤區:

①這份工作是寫驅動程序嗎?

看看上面羅列的6點,應該說,它包含驅動開發,但遠遠不只有驅動開發。

②我們還需要寫驅動嗎?不是有原廠嗎?或者只需要改改就可以?

經常有人說,晶元原廠都做好驅動了,拿過來改改就可以了。如果,你的硬體跟原廠的公板完全一樣,原廠源碼毫無BUG,不想優化性能、削減成本,不想做一些有特色的產品,那這話是正確的。


但是在這個不創新就是找死的年代,可能嗎?!原因有二:

①即使只是修改代碼,能修改的前提是能理解;能理解的最好煅煉方法是從零寫出若干驅動程序。

②很多時候,需要你深度定製系統。


以前做聯發科手機只需要改改界面就可以出貨了,現在山寨廠一批批倒下。大家都使用原廠的方案而不加修改時,最後只能拼成本。

舉個例子,深圳有2家做交通攝像頭、監控攝像頭的廠家,他們曾經找我做過4個項目:

①改進廠家給的SD卡驅動性能,使用DMA。

②換了Flash型號後,系統經常出問題,需要修改驅動BUG。

③觸摸屏點擊不準,找原因,後來發現是旁路電容導致的。

④裁減成本,把4片DDR換為2片DDR,需要改bootloader對DDR的初始化。

這些項目都很急,搞不定就無法出貨,這時候找原廠?除非你是中興華為等大客戶,否則誰理你?


我在中興公司上班時,寫驅動的時間其實是很少的,大部分時間是調試:系統調優,上幫APP工程師、下幫硬體工程師查找問題。我們從廠家、網上得到的源碼,很多都是標準的,當然可以直接用。但是在你的產品上也許優化一下更好。比如我們可以把攝像頭驅動和DMA驅動揉合起來,讓攝像頭的數據直接通過DMA發到DSP去。我們可以在軟體和硬體之間起橋梁作用,對於實體產品,有可能是軟體出問題也可能是硬體出問題,一般是底層系統工程師比較容易找出問題。


當硬體、軟體應用出現問題,他們解決不了時,從底層軟體角度給他們出主意,給他們提供工具。再比如方案選擇:晶元性能能否達標、可用的BSP是否完善等等,這只能由負責整個方案的人來考慮,他必須懂底層。


在操作系統領域,對知識的要求很多:

①懂硬體知識才能看懂電路圖

②英文好會看晶元手冊

③有編寫、移植驅動程序的能力

④對操作系統本身有一定的理解,才能解決各類疑難問題

⑤理解Android內部機制

⑥懂匯編、C語言、C++、JAVA


它絕對是一個大坑,沒有興趣、沒有毅力的人慎選。

①這行的入門,絕對需要半年以上,即使全天學習也要半年。

②它的職位,絕對比APP的職位少

③並且你沒有1、2年經驗,招你到公司後一開始你做的還是APP。


優點就是:

①學好後,行業通殺,想換行就換行;想自己做產品就自己做產品。

②相比做應用程序的人,不會被經常變動的需求搞得天天加班。

③門檻高,當然薪水相對就高。


操作系統領域,我認為適合於這些人:

①硬體工程師想轉軟體工程師,從底層軟體入門會比較好

②單片機工程師,想升級一下。會Linux底層的人肯定會單片機,會單片機的人不一定會Linux。

③時間充足的學生:如果你正讀大二大三,那麼花上半年學習嵌入式Linux底層多有益處。

④想掌握整個系統的人,比如你正在公司里寫APP,但是想升為系統工程師,那麼底層不得不學。

⑤想自己創業做實體產品的工程師,你有錢的話什麼技術都不用學,但是如果沒錢又想做產品,那麼Linux底層不得不學。

⑥做Linux APP的人,沒錯,他們也要學習。

這部分人不需要深入,了解個大概就可以:bootloader是用來啟動內核,Linux的文件系統(第1個程序是什麼、做什麼、各目錄幹嘛用)、APP跟驅動程序的調用關系、工具鏈,有這些概念就可以了

本文中,就把操作系統默認為Linux,講講怎麼學習嵌入式Linux+Android系統。


1.4 嵌入式Linux+Android系統包含哪些內容

嵌入式Linux系統包含哪些東西?不要急,舉一個例子你就知道了。

①電腦一開機,那些界面是誰顯示的?

是BIOS,它做什麼?一些自檢,然後從硬碟上讀入windows,並啟動它。

類似的,這個BIOS對應於嵌入式Linux里的bootloader。這個bootloader要去Flash上讀入Linux內核,並啟動它。


②啟動windows的目的是什麼?

當然運行應用程序以便上網、聊天什麼的了。

這些上網程序、聊天程序在哪?

在C盤、D盤上。

所以,windows要先識別出C盤、D盤。在Linux下我們稱之為根文件系統。

③windows能識別出C盤、D盤,那麼肯定有讀寫硬碟的能力。


這個能力我們稱之為驅動程序。當然不僅僅是操作硬碟,還有網卡、USB等等其他硬體。嵌入式Linux能從Flash上讀出並執行應用程序,肯定也得有Flash的驅動程序啊,當然也不僅僅是Flash。


簡單地說,嵌入式LINUX系統里含有bootloader、內核、驅動程序、根文件系統、應用程序這5大塊。而應用程序,我們又可以分為:C/C++、Android。

所以,嵌入式Linux+Android系統包含以下6部分內容:

①bootloader

②Linux內核

③驅動程序

④使用C/C++編寫的應用程序

⑤Android系統本身

⑥Android應用程序


Android跟Linux的聯系實在太大了,它的應用是如此廣泛,學習了Linux之後沒有理由停下來不學習Android。在大多數智能設備中,運行的是Linux操作系統;它上面要麼安裝有Android,要麼可以跟Android手機互聯。現在,Linux+Android已成標配。


2. 怎麼學習嵌入式Linux操作系統

本文假設您是零基礎,以實用為主,用最快的時間讓你入門;後面也會附上想深入學習時可以參考的資料。


在實際工作中,我們從事的是「操作系統」周邊的開發,並不會太深入學習、修改操作系統本身。

①操作系統具有進程管理、存儲管理、文件管理和設備管理等功能,這些核心功能非常穩定可靠,基本上不需要我們修改代碼。我們只需要針對自己的硬體完善驅動程序

②學習驅動時必定會涉及其他知識,比如存儲管理、進程調度。當你深入理解了驅動程序後,也會加深對操作系統其他部分的理解

③Linux內核中大部分代碼都是設備驅動程序,可以認為Linux內核由各類驅動構成


但是,要成為該領域的高手,一定要深入理解Linux操作系統本身,要去研讀它的源代碼。

在忙完工作,閑暇之餘,可以看看這些書:

①趙炯的《linux內核完全注釋》,這本比較薄,推薦這本。他後來又出了《Linux 內核完全剖析》,太厚了,搞不好看了後面就忘記前面了。

②毛德操、胡希明的《LINUX核心源代碼情景分析》,此書分上下冊,巨厚無比。當作字典看即可:想深入理解某方面的知識,就去看某章節。

③其他好書還有很多,我沒怎麼看,沒有更多建議


基於快速入門,上手工作的目的,您先不用看上面的書,先按本文學習。


2.1 入門路線圖

假設您是零基礎,我們規劃了如下入門路線圖。前面的知識,是後面知識的基礎,建議按順序學習。每一部分,不一定需要學得很深入透徹,下面分章節描述。

2.2 學習驅動程序之前的基礎知識

2.2.1 C語言

只要是理工科專業的,似乎都會教C語言。我見過很多C語言考試90、100分的,一上機就傻了,我懷疑他們都沒在電腦上寫過程序。

理論再好,沒有實踐不能幹活的話,公司招你去幹嘛?

反過來,實踐出真知,學習C語言,必須練練練、寫寫寫!

當你掌握基本語法後,就可以在電腦上練習一些C語言習題了;

當你寫過幾個C程序後,就可以進入下一階段的裸機開發了。


①不需要太深入

作為快速入門,只要你會編寫「Hello, world!」,會寫冒泡排序,會一些基礎的語法操作,暫時就夠了。

指針操作是重點,多練習;

不需要去學習過多的數據結構知識,只需要掌握鏈表操作,其他不用學習,比如:隊列、二叉樹等等都不用學;不需要去學習任何的函數使用,比如文件操作、多線程編程、網路編程等等;這些知識,在編寫Linux應用程序時會用,但是在操作系統特別是驅動學習時,用不著!

永往直前吧,以後碰到不懂的C語言問題,我們再回過頭來學習。

在後續的「裸機開發」中,會讓你繼續練習C語言,那會更實戰化。

C語言是在寫代碼中精進的。


②可以在Visual Studio下學習,也可以在Linux下學習,後者需要掌握一些編譯命令,我們暫時沒有提供C語言的教程,找一本C語言書,網上找找免費的C語言視頻(主要看怎麼搭建環境),就可以自學了。


2.2.2 PC Linux基本操作:

對於PC Linux,我們推薦使用Ubuntu,在它上面安裝軟體非常簡便。

我們的工作模式通常是這樣:在Windows下閱讀、編寫代碼,然後把代碼上傳到PC Linux去編譯。實際上,Ubuntu的桌面系統已經很好用了,我們拿到各種智能機可以很快上手,相信Ubuntu的桌面系統也可以讓你很快上手。為了提高工作效率,我們通常使用命令行來操作Ubuntu。


不用擔心,你前期只需要掌握這幾條命令就可以了,它們是如此簡單,我乾脆列出它們:

①cd : Change Directory(改變目錄)

cd 目錄名 // 進入某個目錄cd .. // cd 「兩個點」:返回上一級目錄cd - // cd 「短橫」:返回上一次所在目錄

②pwd : Print Work Directory(列印當前目錄 顯示出當前工作目錄的絕對路徑)

③mkdir : Make Directory(創建目錄)

mkdir abc // 創建文件夾abc
mkdir -p a/b/c // 創建文件夾a,再a下創建文件夾b,再在b下創建文件夾c

④rm : Remove(刪除目錄或文件)

rm file // 刪除名為file的文件
rm -rf dir // 刪除名為dir的目錄

⑤ls : List(列出目錄內容)

⑥mount : 掛載

mount -t nfs -o nolock,vers=2 192.168.1.123:/work/nfs_root /mnt
mount -t yaffs /dev/mtdblock3 /mnt

⑦chown : Change owner(改變文件的屬主,即擁有者)

chown book:book /work -R //對/work目錄及其下所有內容,屬主改為book用戶,組改為book

⑧chmod : Change mode(改變許可權),下面的例子很簡單粗暴

chmod 777 /work -R // 對/work目錄及其下所有內容,許可權改為可讀、可寫、可執行

⑨vi : Linux下最常用的編輯命令,使用稍微復雜,請自己搜索用法。


要練習這些命令,你可以進入Ubuntu桌面系統後,打開終端輸入那些命令;或是用SecureCRT、putty等工具遠程登錄Ubuntu後練習。


2.2.3 硬體知識

我們學習硬體知識的目的在於能看懂原理圖,看懂通信協議,看懂晶元手冊;不求能設計原理圖,更不求能設計電路板。

對於正統的方法,你應該這樣學習:

①學習《微機原理》,理解一個計算機的組成及各個部件的交互原理。

②學習《數字電路》,理解各種門電路的原理及使用,還可以掌握一些邏輯運算(與、或等)。

③《模擬電路》?好吧,這個不用學,至少我在工作中基本用不到它,現在全忘光了。


就我個人經驗來說,這些課程是有用的,但是:

①原理有用,實戰性不強。

比如《微機原理》是基於x86系統,跟ARM板子有很大差別,當然原理相通。

我是在接觸嵌入式編程後,才理解了這些課程。

②每本書都那麼厚,內容都很多,學習時間過長,自學有難度。


針對這些校園教材的不足,並結合實際開發過程中要用到的知識點,我們推出了《學前班_怎麼看原理圖》的系列視頻:

學前班第1課第1節___怎麼看原理圖之GPIO和門電路.wmv

學前班第1課第2.1節_怎麼看原理圖之協議類介面之UART.wmv

學前班第1課第2.2節_怎麼看原理圖之協議類介面之I2C.wmv

學前班第1課第2.3節_怎麼看原理圖之協議類介面之SPI.wmv

學前班第1課第2.4節_怎麼看原理圖之協議類介面之NAND Flash.wmv

學前班第1課第2.5節_怎麼看原理圖之協議類介面之LCD.wmv

學前班第1課第3節___怎麼看原理圖之內存類介面.wmv

學前班第1課第4.1節_怎麼看原理圖之分析S3C2410開發板.wmv

學前班第1課第4.2節_怎麼看原理圖之分析S3C2440開發板.wmv

學前班第1課第4.3節_怎麼看原理圖之分析S3C6410開發板.wmv


即使你只具備初中物理課的電路知識,我也希望能通過這些視頻,讓你可以看懂原理圖,理解一些常見的通信協議;如果你想掌握更多的硬體知識,這些視頻也可以起個索引作用,讓你知道缺乏什麼知識。


這些視頻所講到的硬體知識,將在《裸板開發》系列視頻中用到,到時可以相互對照著看,加深理解。


2.2.4 要不要專門學習Windows下的單片機開發

很多學校都開通了單片機的課程,很多人都是從51單片機、AVR單片機,現在比較新的STM32單片機開始接觸嵌入式領域,並且使用Windows下的開發軟體,比如keil、MDK等。

問題來了,要不要專門學習Windows下的單片機開發?

①如果這是你們專業的必修課,那就學吧

②如果你的專業跟單片機密切相關,比如機械控制等,那就學吧

③如果你只是想從單片機入門,然後學習更廣闊的嵌入式Linux,那麼放棄在Windows下學習單片機吧!


理由如下:

①Windows下的單片機學習,深度不夠

Windows下有很好的圖形界面單片機開發軟體,比如keil、MDK等。

它們封裝了很多技術細節,比如:

你只會從main函數開始編寫代碼,卻不知道上電後第1條代碼是怎麼執行的;

你可以編寫中斷處理函數,但是卻不知道它是怎麼被調用的;

你不知道程序怎麼從Flash上被讀入內存;

也不知道內存是怎麼劃分使用的,不知道棧在哪、堆在哪;

當你想裁剪程序降低對Flash、內存的使用時,你無從下手;

當你新建一個文件時,它被自動加入到工程里,但是其中的機理你完全不懂;

等等等。


②基於ARM+Linux裸機學習,可以學得更深,並且更貼合後續的Linux學習。實際上它就是Linux下的單片機學習,只是一切更加原始:所有的代碼需要你自己來編寫;哪些文件加入工程,需要你自己來管理。

在工作中,我們當然傾向於使用Windows下更便利的工具,但是在學習階段,我們更想學習到程序的本質。


一切從零編寫代碼、管理代碼,可以讓我們學習到更多知識:

你需要了解晶元的上電啟動過程,知道第1條代碼如何運行;

你需要掌握怎麼把程序從Flash上讀入內存;

需要理解內存怎麼規劃使用,比如棧在哪,堆在哪;

需要理解代碼重定位;

需要知道中斷發生後,軟硬體怎麼保護現場、跳到中斷入口、調用中斷程序、恢復現場;

你會知道,main函數不是我們編寫的第1個函數;

你會知道,晶元從上電開始,程序是怎麼被搬運執行的;

你會知道,函數調用過程中,參數是如何傳遞的;

你會知道,中斷發生時,每一個寄存器的值都要小心對待;

等等等。


你掌握了ARM+Linux的裸機開發,再回去看Windows下的單片機開發,會驚呼:怎麼那麼簡單!並且你會完全明白這些工具沒有向你展示的技術細節。


驅動程序=Linux驅動程序軟體框架+ARM開發板硬體操作,我們可以從簡單的裸機開發入手,先掌握硬體操作,並且還可以:

①掌握如何在PC Linux下編譯程序、把程序燒錄到板子上並運行它

②為學習bootloader打基礎:掌握了各種硬體操作後,後面一組合就是一個bootloader


2.2.5 為什麼選擇ARM9 S3C2440開發板,而不是其他性能更好的?

有一個錯誤的概念:S3C2440過時了、ARM9過時了。

這是不對的,如果你是軟體工程師,無論是ARM9、ARM11、A8還是A9,對我們來說是沒有差別的。

一款晶元,上面有CPU,還有眾多的片上設備(比如UART、USB、LCD控制器)。我們寫程序時,並不涉及CPU,只是去操作那些片上設備。

所以:差別在於片上設備,不在於CPU核;差別在於寄存器操作不一樣。

因為我們寫驅動並不涉及CPU的核心,只是操作CPU之外的設備,只是讀寫這些設備的寄存器。

之所以推薦S3C2440,是因為它的Linux學習資料最豐富,並有配套的第1、2期視頻。


2.2.6 怎麼學習ARM+Linux的裸機開發

學習裸機開發的目的有兩個:

①掌握裸機程序的結構,為後續的u-boot作準備

②練習硬體知識,即:怎麼看原理圖、晶元手冊,怎麼寫代碼來操作硬體


後面的u-boot可以認為是裸機程序的集合,我們在裸機開發中逐個掌握各個部件,再集合起來就可以得到一個u-boot了。

後續的驅動開發,也涉及硬體操作,你可以在裸機開發中學習硬體知識。


注意:如果你並不關心裸機的程序結構,不關心bootloader的實現,這部分是可以先略過的。在後面的驅動視頻中,我們也會重新講解所涉及的硬體知識。


推薦兩本書:杜春蕾的《ARM體系結構與編程》,韋東山的《嵌入式Linux應用開發完全手冊》。後者也許是國內第1本涉及在PC Linux環境下開發的ARM裸機程序的書,如果我說錯了,請原諒我書讀得少。


對於裸機開發,我們提供有2部分視頻:

①環境搭建

第0課第1節_剛接觸開發板之介面接線.wmv

第0課第2節_剛接觸開發板之燒寫裸板程序.wmv

第0課第3節_剛接觸開發板之重燒整個系統.wmv

第0課第4節_剛接觸開發板之使用vmwae和預先做好的ubuntu.wmv

第0課第5節_剛接觸開發板之u-boot打補丁編譯使用及建sourceinsight工程.wmv

第0課第6節_剛接觸開發板之內核u-boot打補丁編譯使用及建sourceinsight工程.wmv

第0課第7節_剛接觸開發板之製作根文件系統及初試驅動.wmv

第0課第8節_在TQ2440,MINI2440上搭建視頻所用系統.wmv

第0課第9節_win7下不能使用dnw燒寫的替代方法.wmv


.................

原文鏈接:網頁鏈接

Ⅸ 誰有 韋東山寫的 《嵌入式Linux應用開發完全手冊》 急求!!

他大了 。。幾百M 你去電驢上面搜索吧 。上面有下載

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