?其實(shí)一直有人問(wèn)我嵌入式怎么學(xué),今天跟大家講講我的理解。因為嵌入式是一個(gè)泛的概念,可能很多人認為嵌入式就是嵌入式Linux。但是其實(shí)并不僅僅只有Linux, 像STM32,51單片機也屬于這個(gè)范疇之內的,它們有的也可以跑協(xié)議棧,跑ucos等系統。所以其實(shí)嵌入式是有很多方向的,選擇一個(gè)方向,做好,做精,都是有前途的。接下來(lái),跟大家探討一下嵌入式的一些方向,和如何去學(xué)習。我以前也是摸索著(zhù)過(guò)來(lái)的,沒(méi)人告訴我如何學(xué)習,也沒(méi)有學(xué)習線(xiàn)路,所以走了很多彎路。所以希望這篇文章可以幫助到一些正在學(xué)習的人,當然這些內容可能有主觀(guān)的東西,歡迎大家一起探討吧。如下僅討論軟件方面_。 以下內容對牛人不適用。

單片機開(kāi)發(fā)?單片機開(kāi)發(fā)在這個(gè)市場(chǎng)上的需求還是很大,因為制造業(yè)公司還是很多,單片機更多用在工業(yè)控制,機械控制等上面,當然也會(huì )涉及物聯(lián)網(wǎng)。單片機有8位,16位,32位的,一般8位用得比較多的就是51單片機和STM8,32位用得比較多的就是STM32,還有NXP的芯片,比如K60,K22等。一般學(xué)完51和STM32之后,找個(gè)單片機的工作應該是沒(méi)什么問(wèn)題了。單片機的門(mén)檻其實(shí)并不高,但是做好也不容易就是了,可能因為門(mén)檻問(wèn)題,導致薪資上面并不會(huì )特別高(能力牛逼者例外)。

Linux應用開(kāi)發(fā)?以前很多人問(wèn)我"Linux應用到底在做什么?"。其實(shí)應用就是在做功能,在操作系統中,因為分層的原因,把應用和驅動(dòng)區分開(kāi),也是為了方便開(kāi)發(fā)分工。因為單片機中基本都是驅動(dòng)和功能混在一個(gè)程序中,所以轉到Linux開(kāi)發(fā)中,突然被細分了,就會(huì )不清楚應用到底是干啥的。Linux應用使用到的編程語(yǔ)言基本就是C和C++了。所以L(fǎng)inux應用開(kāi)發(fā)一定要掌握好C語(yǔ)言,*課本中的C語(yǔ)言只是入門(mén),像多線(xiàn)程,多進(jìn)程,網(wǎng)絡(luò )通信,還有一些其他的庫都沒(méi)講到。Linux應用在市場(chǎng)需求上還是很多的,基本有涉及Linux開(kāi)發(fā)的,都需要,它的崗位需求會(huì )比驅動(dòng)多。比如做網(wǎng)絡(luò )設備,做路由,做POS機, 做樓宇對講等等。薪資上大家可以參考各個(gè)地區招聘網(wǎng)站,相對來(lái)說(shuō),一般會(huì )比單片機高。

Linux驅動(dòng)開(kāi)發(fā)?Linux驅動(dòng)開(kāi)發(fā)是難度*高的,因為它涉及的方面比較多。你必須要會(huì )看原理圖,datasheet,要了解許多驅動(dòng)框架,然后還要能寫(xiě)一些應用來(lái)調試驅動(dòng)。驅動(dòng)入門(mén)時(shí)間是比較長(cháng)的,這一塊的工作機會(huì )在芯片原廠(chǎng)比較多,雖然一些公司也會(huì )需要,但是大部分是移植調試,對接原廠(chǎng)工程師等工作。驅動(dòng)工程師要求高,所以薪資還是很不錯的。

上面是基本的三大方向,其實(shí)還有一些像FPGA或DSP等,但是因為這些的機會(huì )并不多,所以我們并不過(guò)多探討。還有像Android,它是基于Linux的,所以它算是Linux的深入,我們不把它單獨列出。

(1) C語(yǔ)言

?認真學(xué)習C語(yǔ)言,認真學(xué)習C語(yǔ)言, 認真學(xué)習C語(yǔ)言, 重要的事說(shuō)三遍。C語(yǔ)言在嵌入式中是重中之重,它就是你上手嵌入式的工具。*考試不考的,在工作中卻經(jīng)常用到。函數指針,結構體,枚舉,文件操作,共同體,宏等相關(guān)知識都是非常常用的。不僅是ANSI C, 還有GUN C,所以學(xué)起來(lái)可不輕松哦。

推薦書(shū)籍:

《C Primer Plus》

《C程序設計語(yǔ)言》

(2) 51單片機

?雖然現在51單片機用得越來(lái)越少,但在一些要求不高的項目中還是會(huì )被使用。個(gè)人覺(jué)得學(xué)習51是在學(xué)習一些基礎知識,對于后面學(xué)習其他芯片會(huì )有幫助。比如理解寄存器是什么,如何去看電路圖,學(xué)習一些協(xié)議(I2C, SPI, 串口等),學(xué)習看datasheet,這些對于后面的學(xué)習會(huì )有很大幫助。

推薦書(shū)籍:

《新概念51單片機C語(yǔ)言教程》

建議:

買(mǎi)塊開(kāi)發(fā)板學(xué)習,把里面的例子都碼一遍,基本就OK了。

(3) STM32

?STM32屬于A(yíng)RM系列的芯片,STM32在這個(gè)市場(chǎng)上用得特別多的,有各種各樣的系列(L0, F0, F1, F4等)?；径即笸‘?學(xué)習一種之后,其他的基本分分鐘就能上手,因為現在官方基本都封裝了庫,我們只需要對結構體進(jìn)行配置,然后調用接口函數就可以了。它有著(zhù)豐富的外設資源,運行速度也比51快很多。我們一般就是學(xué)習它的外設資源( SPI, I2C, 定時(shí)器, 看門(mén)狗等),在這個(gè)過(guò)程中還會(huì )接觸很多傳感器。學(xué)完這些,找個(gè)單片機的工作應該沒(méi)啥問(wèn)題了。如果要深入STM32, 還可以學(xué)習UCOS, FreeRTOS等實(shí)時(shí)操作系統, 這些對你以后深入理解操作系統會(huì )有很大幫助。

建議:

買(mǎi)塊開(kāi)發(fā)板玩玩,雖然有點(diǎn)小貴,但是學(xué)習嘛。野火和正點(diǎn)原子的書(shū)和教程都不錯。一定要自己碼一遍,寫(xiě)了才能更有感覺(jué),才能激發(fā)興趣。還有就是要多看官方手冊,官方手冊才是*好的教程。(英語(yǔ)越練越好)

總結:

把上面的搞明白之后,基本能勝任單片機開(kāi)發(fā)了,以后換其他平臺的芯片也都差不多,比如TI或NXP,國產(chǎn)的新唐之類(lèi)的,都是大同小異。

(1) Linux基本命令

?做Linux應用肯定要在Linux環(huán)境下開(kāi)發(fā)啊,所以熟悉Linux的基本操作是應該的。裝個(gè)Ubuntu系統,在上面練習shell命令,把基本的命令練熟練了?？梢皂槺惆裺hell腳本學(xué)習一下,剛開(kāi)始可以只練習命令即可。

基本shell命令: ls cd cp rm touch mkdir echo cat mv ln chmod man等。

推薦書(shū)籍:

《Linux命令行與shell腳本編程大全》

注:書(shū)很厚,很詳細,可當工具書(shū)查閱.

建議:

很多嵌入式開(kāi)發(fā)的書(shū)籍,剛開(kāi)始的章節也會(huì )講一些基本的命令,那里面的已經(jīng)夠用了,如果以后有需要了解更多命令,可以再臨時(shí)查。命令不是去背,而是多練,熟悉了自然就記住了。

(2) Linux C編程

?上面提到的C語(yǔ)言主要是基本的語(yǔ)法,在Linux下我們要涉及的就更多了。包括文件IO, 多進(jìn)程控制,多進(jìn)程通信,多線(xiàn)程編程,網(wǎng)絡(luò )編程等。掌握這些就基本算入門(mén)了,后面要深入,可以去接觸一些第三方庫,比如ffmpeg,log4c, openssl等。這些一般跟你所處的行業(yè)有關(guān),比如ffmpeg一般是音視頻相關(guān)的。

推薦書(shū)籍:

《嵌入式Linux應用程序開(kāi)發(fā)標準教程》

《Linux C編程實(shí)戰》

《Linux/UNIX系統編程手冊》

建議:

?在學(xué)習這個(gè)的過(guò)程中,除了直接在命令行上使用gcc編譯,還建議學(xué)習使用Makefile來(lái)進(jìn)行編譯。剛開(kāi)始手寫(xiě)一些簡(jiǎn)單的Makefile來(lái)編譯源碼,慢慢的就可以直接使用AutoTools和Cmake了,這兩個(gè)工具是用來(lái)生成Makefile的 ,對于大項目管理會(huì )更加方便(剛開(kāi)始不建議使用)。

(3) Qt編程

?Qt就是圖形化編程,它是一些基于C++寫(xiě)的圖形化庫。它是跨平臺的,所以寫(xiě)完的代碼,只要在不同的編譯器下編譯,就能在不同的平臺下運行。因為它是C++寫(xiě)的,所以要進(jìn)行Qt開(kāi)發(fā)需要有C++的語(yǔ)言基礎。Qt不僅在嵌入式用得很多,現在很多PC軟件也使用Qt寫(xiě)的,比如VirtualBox。

推薦書(shū)籍:

《C++ Primer Plus》

《Qt5 開(kāi)發(fā)實(shí)戰》

《Qt Creator快速入門(mén)》

《Qt Quick 核心編程》

視頻教程:

https://www.bilibili.com/video/BV1bW411f7if?from=search&seid=9338822809463955315

建議:

Qt學(xué)習的難點(diǎn)可能是C++語(yǔ)言本身,所以學(xué)好C++后學(xué)習Qt就很輕松了,因為Qt Creator可以很輕松的拖出圖形化界面,然后Qt也幫我們封裝很了接口,所以Qt上手很快。

?Linux驅動(dòng)的學(xué)習一般是建立在前面的基礎上的。當然,學(xué)驅動(dòng)也不需要你應用寫(xiě)得很牛逼,但是基本的應用還是要會(huì )寫(xiě)的,這樣才能方便你調試驅動(dòng)。接下來(lái)大致講一下,學(xué)習的順序。

(1) 裸板程序

?裸板程序其實(shí)跟單片機程序沒(méi)啥區別,都是直接操作寄存器。那為什么要還要學(xué)這塊內容呢,其實(shí)是為了后面打個(gè)基礎,因為L(cháng)inux驅動(dòng)就是Linux驅動(dòng)框架加上操作寄存器。而且這個(gè)階段對我們查看電路圖和datasheet也會(huì )有很大幫助。

(2) Uboot移植

?Uboot其實(shí)是屬于系統層的,但是目前行業(yè)中大家都是分為底層和應用層,所以這些系統層的一般也歸為底層,所以驅動(dòng)工程師一般也需要做這塊。Uboot的主要目標是去引導內核,當然Uboot上也會(huì )有屬于自己的驅動(dòng)程序(這里的驅動(dòng)和內核驅動(dòng)是不一樣的,是獨立的)。學(xué)習的過(guò)程,除了照著(zhù)別人的教程一步一步移植外,還可以自己找一個(gè)其他版本的Uboot,然后自己慢慢移植,會(huì )很有趣。

(3) Linux內核移植

?內核移植和Uboot移植差不多,都是基于具體芯片架構做移植?，F在的內核越來(lái)越完善,并且芯片原廠(chǎng)也一直在向內核提交自己的代碼,所以慢慢的,非原廠(chǎng)工程師對這塊的移植越來(lái)越少。但是還是希望學(xué)習的過(guò)程中能自己找一個(gè)版本來(lái)進(jìn)行移植,邊查資料邊移植,會(huì )學(xué)到很多東西。建議有時(shí)間和精力的,可以深入學(xué)習Linux內核,會(huì )對寫(xiě)驅動(dòng)與很大幫助。

(4) 根文件系統制作

?根文件系統比較簡(jiǎn)單,嵌入式根文件系統一般都是使用busybox,一般就是配置,編譯,制作,打包。它也是屬于系統的。

(5) 字符設備驅動(dòng)

?字符設備是*基本的,像RTC,音頻,LCD都是字符設備?？刹皇莾H僅按鍵,LED,雖然我們學(xué)習時(shí)都喜歡從它們開(kāi)始,那是因為它們簡(jiǎn)單,不會(huì )涉及很多設備本身的知識。這樣我們在學(xué)時(shí)會(huì )更注重在驅動(dòng)框架本身的學(xué)習。在學(xué)習字符設備驅動(dòng)的過(guò)程中,除了基本的open、read、write、ioctl、close外,還要學(xué)習并發(fā)(原子量,自旋鎖,互斥體等),阻塞和非阻塞I/O, 異步通知和異步I/O等等,*后還有一個(gè)很重要的就是中斷。這些東西隨便擰一個(gè)出來(lái),都能學(xué)很久。像并發(fā),阻塞,異步I/O這些在其他的設備驅動(dòng)中也一樣會(huì )用到,所以在這個(gè)階段一定要好好學(xué)的。

(6) 驅動(dòng)架構

?可能很多人學(xué)完字符設備驅動(dòng)后,會(huì )馬上繼續學(xué)塊設備和網(wǎng)絡(luò )設備驅動(dòng)。但我覺(jué)得這個(gè)時(shí)候去學(xué)這些是比較容易受打擊的。并且我認為應該先把一種摸透,然后再去理解更復雜的,這樣會(huì )提升信心,對學(xué)習更有幫助。

?這里說(shuō)的驅動(dòng)架構是"總線(xiàn)設備驅動(dòng)"模型。一般掌握platform,spi,i2c等總線(xiàn)。platform是一種虛擬總線(xiàn),一般控制器都是用這種總線(xiàn),還有像LED,按鍵這種不是掛接在具體總線(xiàn)上的,也是用platform。這個(gè)模型的目的是為了將硬件部分分離,讓驅動(dòng)可以復用。

?這過(guò)程中我們可以將上面的字符設備驅動(dòng)改為使用"總線(xiàn)設備驅動(dòng)"模型。到此,我們基本可以應付很多傳感器驅動(dòng)了。

(7) 塊設備驅動(dòng)和網(wǎng)絡(luò )設備驅動(dòng)

?塊設備一般就是存儲設備,比如磁盤(pán),MMC,FLASH等。Linux定義了大量結構體和函數接口來(lái)讓我們填充調用。網(wǎng)絡(luò )設備也是一樣,Linux封裝了net_device結構體,然后讓我們填充注冊。大量的驅動(dòng)都是這樣,Linux系統屏蔽了很多細節,讓我們專(zhuān)注于設備的控制和讀寫(xiě)。比如RTC,LCD等,我們只需要去使用rtc_device結構體就可以去注冊一個(gè)RTC設備?，F在的網(wǎng)絡(luò )設備一般拆分成MAC+PHY的結構,就是主芯片有MAC控制器,然后外掛PHY芯片。像*早的DM9000是將MAC和PHY集中在一起。

(8) 各驅動(dòng)子系統

?Linux內部有很多驅動(dòng)子系統,比如前面說(shuō)的RTC,Linux提供了RTC核心層,再比如LCD,提供了frameBuffer等等。還有鼠標,鍵盤(pán)等輸入(Input)子系統。每一種驅動(dòng)都能啃很久,以后可能還會(huì )接觸Wifi,藍牙,USB等等。這些東西不單單需要驅動(dòng)相關(guān)知識,還需要很多協(xié)議和接口相關(guān)的知識,它們的復雜之處就在于此。這些復雜的驅動(dòng)等需要的時(shí)候,或者有時(shí)間的時(shí)候再慢慢深入研究。

(9) 設備樹(shù)

?為什么將設備樹(shù)放*后,因為你不用設備樹(shù)也可以,但是自從設備樹(shù)出現之后,基本上大家都在使用。所以它已經(jīng)成為驅動(dòng)工程師的必備技能了。Linux推出這個(gè)東西,肯定是經(jīng)過(guò)深思熟慮的,我們要順應潮流。

? Linux的更新是非?？斓?很多東西在迭代,所以我們也要經(jīng)常關(guān)注。驅動(dòng)架構也在更新,你會(huì )經(jīng)常發(fā)現很多結構體在不同版本下是不同的。

推薦書(shū)籍:

《LINUX設備驅動(dòng)程序》

《嵌入式Linux應用開(kāi)發(fā)完全手冊》

《Linux設備驅動(dòng)開(kāi)發(fā)詳解–基于*新的Linux4.0內核》

建議:

買(mǎi)塊板子學(xué)習,之前可能大家推薦三星的2440,但是這款慢慢的在停產(chǎn),所以現在更推薦三星210或4412,還有NXP的IMX6。這些芯片性能好,以后還可以用來(lái)學(xué)Android。

?嵌入式軟件可以深入的東西還有很多,包括算法,數據結構,設計模式等等。上面探討的是關(guān)于學(xué)習的路線(xiàn)和方向,并不是教程之類(lèi)的,只是在告訴大家如何去學(xué)習,具體的學(xué)習內容,需要大家去找資料,找教程。