作为一个新人,怎样学习嵌入式Linux?

2021-05-28 10:08:31 浏览数 (1)

嵌入式岗位,是介于硬件工程师和软件工程师之前的一个岗位。他的工作内容需要他既懂代码编写,也会硬件板子。

学习嵌入式Linux,整体框架有几个部分:C语言基础、单片机基础、硬件基础、Linux系统的使用

个人认为,学习嵌入式Linux之前,花两个月时间学一下单片机(STM32F103VET6),是事半功倍的,他能让你很快有成就感。如果直接上手嵌入式Linux,学习曲线陡增。

嵌入式Linux正常学习范围如下:

基础学习:C/C 语言、数据结构和算法、计算机网络、微机原理、操作系统、数据库。准备阶段:学习STM32单片机。掌握单片机的基本程序的开发步骤,学会查看简单的电路图,开发简单的传感器程序和外设接口程序。。 第一节段 熟练使用Linux操作系统:学习Linux操作系统的概念和安装方法,理解Linux下的基本命令、管理配置和编辑器,包括VI编辑器,GCC 编译器,GDB调试器和Make项目管理工具等知识。建议书籍: 鸟哥的Linux私房菜(linux 基础篇)、LINUX 命令大全。

第二阶段 精通linux下C语言:通过大量编程实例重点学习C语言的高级编程知识,包括函数与程序结构、指针、数组、常用算法、库函数的使用等知识,另外,还要学习数据结构的基础内容,包括链表、队列、栈、树(哈希表、图)等内容。 第三阶段 嵌入式Linux应用编程:精通嵌入式Linux下的程序设计,精通嵌入式Linux开发环境,强化对Linux应用开发的理解和编码调试的能力,包括系统编程、文件I/O、多进程和多线程、网络编程、GUI图形界面编程。《UNIX环境高级编程(中文第三版)》《Linux环境C程序设计》《qt creator快速入门》《qt4 GUI编程》 第四阶段 嵌入式入门阶段- ARM体系结构:ARM处理器体系结构、编程环境、指令集、寻址方式、调试、汇编和混合编程。ARM的常用接口开发及硬件电路设计基础(包括I0、串口、看门狗、实时时钟、SPI、IC、扫描键盘、FLASH 操作等),为以后的设备驱动的学习打好基础。参考学习开发板: Contex - A8的S5PV210核心开发板或者JZ2440开发板。 第五阶段 嵌入式高级阶段-Linux内核和驱动开发:深入内核细节, 了解Linux相关运行机理,为后面的驱动开发打好理论基础,内容包括内核源码结构、内存管理、进程管理、中断管理、系统调用、内核同步、时钟和定时器管理、信号、调度、进程间通信、文件系统和1/O设备管理等方面的内容。《Linux 设备驱动开发详解》、《linux 内核设计与实现》 第六阶段 项目综合阶段:学习基于qt用户应用的项目开发、嵌入式web端的项目开发、移动端的应用开发等等。

可以做的岗位如下:

在学习嵌入式Linux之前,肯定要有C语言基础。C语言要学到什么程度呢?至少看完C语言三剑客,并且熟悉一些Linux下C语言编程的要点。

嵌入式Linux可以分为两部分:底层系统(驱动和内核)、应用开发

1、如果你是想做应用开发

去把C语言、数据结构、C 、JAVA学好。嵌入式应用开发和PC上的应用开发并没有什么特别要注意的。也许你说在嵌入式上要做些优化,是的,要优化,但是未经优化的程序和PC上的程序开发没什么差别。另外,当你有能力去优化时,你已经不用来问这个问题了。具体到某个例子,

比如说开发界面,在PC上我们用VC;在嵌入式Linux里也许我们用QT也许用Android,这个时候你应该去学学QT、Android的编程。但是基础还是C或JAVA,在此基础上去熟悉它们的接口。

2、如果你的目的是想学习底层系统。

1. 我们说的驱动,其实并不局限于硬件的操作,还有操作系统的原理、进程的休眠唤醒调度等概念。 想写出一个好的应用,想比较好的解决应用碰到的问题,这些知识你应该懂 2. 做应用门槛低,特别是现在的Android,纯JAVA。做应用的发展路径个人认为就是业务纯熟。 比如在通信行业、IPTV行业、手机行业,你了解行业的需求。所以,当领导的人,多是做应用的。 3. 做驱动,也可以称之为“做底层系统”,做好了这是通杀各行业。做底层的发展方向,个人认为是技术专家。 4. 其实,做底层还是做应用,之间并没有一个界线,有底层经验,再去做应用,你会感觉很踏实。 有了业务经验,你再了解一下底层,很快就可以组成一个团队。

回到怎么学的问题上。嵌入式Linux底层系统包含哪些东西?

1. 电脑一开机,那些界面是谁显示的?是BIOS,它做什么?一些自检,然后从硬盘上读入windows,并启动它。 类似的,这个BIOS对应于嵌入式Linux里的bootloader。这个bootloader要去Flash上读入Linux内核,并启动它。

2. 启动windows的目的是什么?当然是上网聊天什么的了。这些上网、聊天工具在哪? 在C盘、D盘上。所以, windows要先识别出C盘、D盘。在Linux下我们称为根文件系统。

3. windows能识别出C盘、D盘,那么肯定能读写硬盘才行。这涉及的东西称为驱动程序。当然不仅仅是硬盘,还有网卡、USB等等。 嵌入式Linux能从Flash上读出并执行应用程序,肯定也得有Flash的驱动程序啊,当然也不仅仅是Flash。

嵌入式Linux里含有bootloader, 内核, 驱动程序、根文件系统这4大块。(这个问题面试出现过,需要注意)

一、bootloader:

bootloader这一个裸板程序,有3部分要点: 1. 对硬件的操作 2. 对ARM体系处理器的了解 3. 程序的基本概念:重定位、栈、代码段数据段BSS段什么的。 对硬件的操作,需要看原理图、芯片手册。这需要一定的硬件知识,不求你能设计硬件,但是至少能看懂; 不求能看懂模拟电路,但是要能看懂数字电路。微机原理、数字电路这2本书就足够了

另外,芯片手册是肯定要读的,别去找中文的,就看英文的。开始是非常痛苦,以后就会发现那些语法、词汇一旦熟悉后,读任何芯片手册都很容易。(下载芯片数据手册的地址如下:https://www.alldatasheet.com/ 或者https://www.alldatasheetcn.com/)

对ARM体系处理器的了解, 看杜春蕾的<ARM体系架构与编程>吧,里面讲有汇编指令,有异常模式、MMU等。

对于bootloader,先看<ARM体系架构与编程>,然后自己写程序把各个硬件的实验都做了一遍,比如GPIO、时钟、SDRAM、UART、NAND。把它们都弄清楚了,组台在一起就很容易看懂u-boot了

二、内核:

内核和驱动不分家,想写好驱动必须了解内核API,但内核毕竟比驱动难一些,可以一起学习,也可以先学习驱动。

想速成的人,先跨过内核的学习,直接学习怎么写驱动。 想成为高手,内核必须深刻了解。要对里面的调度机制、内存管理机制、文件管理机制等等有所了解。

推荐两本书: 1. 通读<linux内核完全注释>,请看薄的那本 2. 选读<Linux内核情景分析>, 想了解哪一块就读哪一节 三、驱动:

驱动包含两部分:硬件本身的操作、驱动程序的框架。(设备树) 又是硬件,还是要看得懂原理图、读得懂芯片手册,多练吧。 说到驱动框架,有一些书介绍一下。LDD3,即<Linux设备驱动>,老外写的那本,里面介绍了不少概念,值得一读。但是,它的作用也就限于介绍概念了。我基本上是入门之前用它来熟悉一下概念,入门后就扔掉了。

驱动方面比较全的介绍,应该是宋宝华的<linux设备驱动开发详解>。

要想深入了解某一块,<Linux内核情景分析>绝对是超5星级推荐。某一块不清楚时,就去翻一下它。任何一部分,这书都可以讲上2、3百页,非常详细。并且是以某个目标来带你分析内核源码。它以linux 2.4为例,但是原理相通,同样适用于其它版本的linux。 四、根文件系统:

大家有没有想过这2个问题:

1. 对于Linux做出来的产品,有些用作监控、有些做手机、有些做平板。那么内核启动后,挂载根文件系统后,应该启动哪一个应用程序呢? 答:内核不知道也不管应该启动哪一个用户程序。它只启动init这一个应用程序,它对应/sbin/init。显然,这个应用程序就要读取配置文件,根据配置文件去启动用户程序(监控、手册界面、平板界面等等)这个问题提示我们,文件系统的内容是有一些约定的,比如要有/sbin/init,要有配置文件 2. 你写的hello,world程序,有没有想过里面用到的printf是谁实现的? 答:这个函数不是你实现的,是库函数实现的。它运行时,得找到库。 这个问题提示我们,文件系统里还要有库。

总结一下:

1. 硬件方面的书: 微机原理、数字电路,高校里的教材。 2. Linux方面的书: <ARM体系架构与编程> <嵌入式Linux应用开发完全手册> <Linux设备驱动> <linux设备驱动开发详解> <linux内核完全注释> <Linux内核情景分析> 3. 视频(韦东山和朱天鹏的视频都不错):

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