?其實(shí)一直有人問我嵌入式怎么學(xué),今天跟大家講講我的理解。因?yàn)榍度胧绞且粋€(gè)泛的概念,可能很多人認(rèn)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(jī)也屬于這個(gè)范疇之內(nèi)的,它們有的也可以跑協(xié)議棧,跑ucos等系統(tǒng)。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,跟大家探討一下嵌入式的一些方向,和如何去學(xué)習(xí)。我以前也是摸索著過來的,沒人告訴我如何學(xué)習(xí),也沒有學(xué)習(xí)線路,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(xí)的人,當(dāng)然這些內(nèi)容可能有主觀的東西,歡迎大家一起探討吧。如下僅討論軟件方面_。 以下內(nèi)容對(duì)牛人不適用。
單片機(jī)開發(fā)?單片機(jī)開發(fā)在這個(gè)市場(chǎng)上的需求還是很大,因?yàn)橹圃鞓I(yè)公司還是很多,單片機(jī)更多用在工業(yè)控制,機(jī)械控制等上面,當(dāng)然也會(huì)涉及物聯(lián)網(wǎng)。單片機(jī)有8位,16位,32位的,一般8位用得比較多的就是51單片機(jī)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(jī)的工作應(yīng)該是沒什么問題了。單片機(jī)的門檻其實(shí)并不高,但是做好也不容易就是了,可能因?yàn)殚T檻問題,導(dǎo)致薪資上面并不會(huì)特別高(能力牛逼者例外)。
Linux應(yīng)用開發(fā)?以前很多人問我"Linux應(yīng)用到底在做什么?"。其實(shí)應(yīng)用就是在做功能,在操作系統(tǒng)中,因?yàn)榉謱拥脑?把應(yīng)用和驅(qū)動(dòng)區(qū)分開,也是為了方便開發(fā)分工。因?yàn)閱纹瑱C(jī)中基本都是驅(qū)動(dòng)和功能混在一個(gè)程序中,所以轉(zhuǎn)到Linux開發(fā)中,突然被細(xì)分了,就會(huì)不清楚應(yīng)用到底是干啥的。Linux應(yīng)用使用到的編程語言基本就是C和C++了。所以Linux應(yīng)用開發(fā)一定要掌握好C語言,*課本中的C語言只是入門,像多線程,多進(jìn)程,網(wǎng)絡(luò)通信,還有一些其他的庫(kù)都沒講到。Linux應(yīng)用在市場(chǎng)需求上還是很多的,基本有涉及Linux開發(fā)的,都需要,它的崗位需求會(huì)比驅(qū)動(dòng)多。比如做網(wǎng)絡(luò)設(shè)備,做路由,做POS機(jī), 做樓宇對(duì)講等等。薪資上大家可以參考各個(gè)地區(qū)招聘網(wǎng)站,相對(duì)來說,一般會(huì)比單片機(jī)高。
Linux驅(qū)動(dòng)開發(fā)?Linux驅(qū)動(dòng)開發(fā)是難度*高的,因?yàn)樗婕暗姆矫姹容^多。你必須要會(huì)看原理圖,datasheet,要了解許多驅(qū)動(dòng)框架,然后還要能寫一些應(yīng)用來調(diào)試驅(qū)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)入門時(shí)間是比較長(zhǎng)的,這一塊的工作機(jī)會(huì)在芯片原廠比較多,雖然一些公司也會(huì)需要,但是大部分是移植調(diào)試,對(duì)接原廠工程師等工作。驅(qū)動(dòng)工程師要求高,所以薪資還是很不錯(cuò)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?yàn)檫@些的機(jī)會(huì)并不多,所以我們并不過多探討。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(dú)列出。
(1) C語言
?認(rèn)真學(xué)習(xí)C語言,認(rèn)真學(xué)習(xí)C語言, 認(rèn)真學(xué)習(xí)C語言, 重要的事說三遍。C語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(shù)指針,結(jié)構(gòu)體,枚舉,文件操作,共同體,宏等相關(guān)知識(shí)都是非常常用的。不僅是ANSI C, 還有GUN C,所以學(xué)起來可不輕松哦。
推薦書籍:
《C Primer Plus》
《C程序設(shè)計(jì)語言》
(2) 51單片機(jī)
?雖然現(xiàn)在51單片機(jī)用得越來越少,但在一些要求不高的項(xiàng)目中還是會(huì)被使用。個(gè)人覺得學(xué)習(xí)51是在學(xué)習(xí)一些基礎(chǔ)知識(shí),對(duì)于后面學(xué)習(xí)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(xí)一些協(xié)議(I2C, SPI, 串口等),學(xué)習(xí)看datasheet,這些對(duì)于后面的學(xué)習(xí)會(huì)有很大幫助。
推薦書籍:
《新概念51單片機(jī)C語言教程》
建議:
買塊開發(fā)板學(xué)習(xí),把里面的例子都碼一遍,基本就OK了。
(3) STM32
?STM32屬于ARM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)。基本都大同小異,學(xué)習(xí)一種之后,其他的基本分分鐘就能上手,因?yàn)楝F(xiàn)在官方基本都封裝了庫(kù),我們只需要對(duì)結(jié)構(gòu)體進(jìn)行配置,然后調(diào)用接口函數(shù)就可以了。它有著豐富的外設(shè)資源,運(yùn)行速度也比51快很多。我們一般就是學(xué)習(xí)它的外設(shè)資源( SPI, I2C, 定時(shí)器, 看門狗等),在這個(gè)過程中還會(huì)接觸很多傳感器。學(xué)完這些,找個(gè)單片機(jī)的工作應(yīng)該沒啥問題了。如果要深入STM32, 還可以學(xué)習(xí)UCOS, FreeRTOS等實(shí)時(shí)操作系統(tǒng), 這些對(duì)你以后深入理解操作系統(tǒng)會(huì)有很大幫助。
建議:
買塊開發(fā)板玩玩,雖然有點(diǎn)小貴,但是學(xué)習(xí)嘛。野火和正點(diǎn)原子的書和教程都不錯(cuò)。一定要自己碼一遍,寫了才能更有感覺,才能激發(fā)興趣。還有就是要多看官方手冊(cè),官方手冊(cè)才是*好的教程。(英語越練越好)
總結(jié):
把上面的搞明白之后,基本能勝任單片機(jī)開發(fā)了,以后換其他平臺(tái)的芯片也都差不多,比如TI或NXP,國(guó)產(chǎn)的新唐之類的,都是大同小異。
(1) Linux基本命令
?做Linux應(yīng)用肯定要在Linux環(huán)境下開發(fā)啊,所以熟悉Linux的基本操作是應(yīng)該的。裝個(gè)Ubuntu系統(tǒng),在上面練習(xí)shell命令,把基本的命令練熟練了?？梢皂槺惆裺hell腳本學(xué)習(xí)一下,剛開始可以只練習(xí)命令即可。
基本shell命令: ls cd cp rm touch mkdir echo cat mv ln chmod man等。
推薦書籍:
《Linux命令行與shell腳本編程大全》
注:書很厚,很詳細(xì),可當(dāng)工具書查閱.
建議:
很多嵌入式開發(fā)的書籍,剛開始的章節(jié)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語言主要是基本的語法,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,多線程編程,網(wǎng)絡(luò)編程等。掌握這些就基本算入門了,后面要深入,可以去接觸一些第三方庫(kù),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。
推薦書籍:
《嵌入式Linux應(yīng)用程序開發(fā)標(biāo)準(zhǔn)教程》
《Linux C編程實(shí)戰(zhàn)》
《Linux/UNIX系統(tǒng)編程手冊(cè)》
建議:
?在學(xué)習(xí)這個(gè)的過程中,除了直接在命令行上使用gcc編譯,還建議學(xué)習(xí)使用Makefile來進(jìn)行編譯。剛開始手寫一些簡(jiǎn)單的Makefile來編譯源碼,慢慢的就可以直接使用AutoTools和Cmake了,這兩個(gè)工具是用來生成Makefile的 ,對(duì)于大項(xiàng)目管理會(huì)更加方便(剛開始不建議使用)。
(3) Qt編程
?Qt就是圖形化編程,它是一些基于C++寫的圖形化庫(kù)。它是跨平臺(tái)的,所以寫完的代碼,只要在不同的編譯器下編譯,就能在不同的平臺(tái)下運(yùn)行。因?yàn)樗荂++寫的,所以要進(jìn)行Qt開發(fā)需要有C++的語言基礎(chǔ)。Qt不僅在嵌入式用得很多,現(xiàn)在很多PC軟件也使用Qt寫的,比如VirtualBox。
推薦書籍:
《C++ Primer Plus》
《Qt5 開發(fā)實(shí)戰(zhàn)》
《Qt Creator快速入門》
《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(xí)的難點(diǎn)可能是C++語言本身,所以學(xué)好C++后學(xué)習(xí)Qt就很輕松了,因?yàn)镼t 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(qū)動(dòng)的學(xué)習(xí)一般是建立在前面的基礎(chǔ)上的。當(dāng)然,學(xué)驅(qū)動(dòng)也不需要你應(yīng)用寫得很牛逼,但是基本的應(yīng)用還是要會(huì)寫的,這樣才能方便你調(diào)試驅(qū)動(dòng)。接下來大致講一下,學(xué)習(xí)的順序。
(1) 裸板程序
?裸板程序其實(shí)跟單片機(jī)程序沒啥區(qū)別,都是直接操作寄存器。那為什么要還要學(xué)這塊內(nèi)容呢,其實(shí)是為了后面打個(gè)基礎(chǔ),因?yàn)長(zhǎng)inux驅(qū)動(dòng)就是Linux驅(qū)動(dòng)框架加上操作寄存器。而且這個(gè)階段對(duì)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(tǒng)層的,但是目前行業(yè)中大家都是分為底層和應(yīng)用層,所以這些系統(tǒng)層的一般也歸為底層,所以驅(qū)動(dòng)工程師一般也需要做這塊。Uboot的主要目標(biāo)是去引導(dǎo)內(nèi)核,當(dāng)然Uboot上也會(huì)有屬于自己的驅(qū)動(dòng)程序(這里的驅(qū)動(dòng)和內(nèi)核驅(qū)動(dòng)是不一樣的,是獨(dú)立的)。學(xué)習(xí)的過程,除了照著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(nèi)核移植
?內(nèi)核移植和Uboot移植差不多,都是基于具體芯片架構(gòu)做移植。現(xiàn)在的內(nèi)核越來越完善,并且芯片原廠也一直在向內(nèi)核提交自己的代碼,所以慢慢的,非原廠工程師對(duì)這塊的移植越來越少。但是還是希望學(xué)習(xí)的過程中能自己找一個(gè)版本來進(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(xí)Linux內(nèi)核,會(huì)對(duì)寫驅(qū)動(dòng)與很大幫助。
(4) 根文件系統(tǒng)制作
?根文件系統(tǒng)比較簡(jiǎn)單,嵌入式根文件系統(tǒng)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(tǒng)的。
(5) 字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)
?字符設(shè)備是*基本的,像RTC,音頻,LCD都是字符設(shè)備?？刹皇莾H僅按鍵,LED,雖然我們學(xué)習(xí)時(shí)都喜歡從它們開始,那是因?yàn)樗鼈兒?jiǎn)單,不會(huì)涉及很多設(shè)備本身的知識(shí)。這樣我們?cè)趯W(xué)時(shí)會(huì)更注重在驅(qū)動(dòng)框架本身的學(xué)習(xí)。在學(xué)習(xí)字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)的過程中,除了基本的open、read、write、ioctl、close外,還要學(xué)習(xí)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,都能學(xué)很久。像并發(fā),阻塞,異步I/O這些在其他的設(shè)備驅(qū)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(qū)動(dòng)架構(gòu)
?可能很多人學(xué)完字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)后,會(huì)馬上繼續(xù)學(xué)塊設(shè)備和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)。但我覺得這個(gè)時(shí)候去學(xué)這些是比較容易受打擊的。并且我認(rèn)為應(yīng)該先把一種摸透,然后再去理解更復(fù)雜的,這樣會(huì)提升信心,對(duì)學(xué)習(xí)更有幫助。
?這里說的驅(qū)動(dòng)架構(gòu)是"總線設(shè)備驅(qū)動(dòng)"模型。一般掌握platform,spi,i2c等總線。platform是一種虛擬總線,一般控制器都是用這種總線,還有像LED,按鍵這種不是掛接在具體總線上的,也是用platform。這個(gè)模型的目的是為了將硬件部分分離,讓驅(qū)動(dòng)可以復(fù)用。
?這過程中我們可以將上面的字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)改為使用"總線設(shè)備驅(qū)動(dòng)"模型。到此,我們基本可以應(yīng)付很多傳感器驅(qū)動(dòng)了。
(7) 塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)
?塊設(shè)備一般就是存儲(chǔ)設(shè)備,比如磁盤,MMC,FLASH等。Linux定義了大量結(jié)構(gòu)體和函數(shù)接口來讓我們填充調(diào)用。網(wǎng)絡(luò)設(shè)備也是一樣,Linux封裝了net_device結(jié)構(gòu)體,然后讓我們填充注冊(cè)。大量的驅(qū)動(dòng)都是這樣,Linux系統(tǒng)屏蔽了很多細(xì)節(jié),讓我們專注于設(shè)備的控制和讀寫。比如RTC,LCD等,我們只需要去使用rtc_device結(jié)構(gòu)體就可以去注冊(cè)一個(gè)RTC設(shè)備?，F(xiàn)在的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備一般拆分成MAC+PHY的結(jié)構(gòu),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(qū)動(dòng)子系統(tǒng)
?Linux內(nèi)部有很多驅(qū)動(dòng)子系統(tǒng),比如前面說的RTC,Linux提供了RTC核心層,再比如LCD,提供了frameBuffer等等。還有鼠標(biāo),鍵盤等輸入(Input)子系統(tǒng)。每一種驅(qū)動(dòng)都能啃很久,以后可能還會(huì)接觸Wifi,藍(lán)牙,USB等等。這些東西不單單需要驅(qū)動(dòng)相關(guān)知識(shí),還需要很多協(xié)議和接口相關(guān)的知識(shí),它們的復(fù)雜之處就在于此。這些復(fù)雜的驅(qū)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(shè)備樹
?為什么將設(shè)備樹放*后,因?yàn)槟悴挥迷O(shè)備樹也可以,但是自從設(shè)備樹出現(xiàn)之后,基本上大家都在使用。所以它已經(jīng)成為驅(qū)動(dòng)工程師的必備技能了。Linux推出這個(gè)東西,肯定是經(jīng)過深思熟慮的,我們要順應(yīng)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(qū)動(dòng)架構(gòu)也在更新,你會(huì)經(jīng)常發(fā)現(xiàn)很多結(jié)構(gòu)體在不同版本下是不同的。
推薦書籍:
《LINUX設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序》
《嵌入式Linux應(yīng)用開發(fā)完全手冊(cè)》
《Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)開發(fā)詳解–基于*新的Linux4.0內(nèi)核》
建議:
買塊板子學(xué)習(xí),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(xiàn)在更推薦三星210或4412,還有NXP的IMX6。這些芯片性能好,以后還可以用來學(xué)Android。
?嵌入式軟件可以深入的東西還有很多,包括算法,數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),設(shè)計(jì)模式等等。上面探討的是關(guān)于學(xué)習(xí)的路線和方向,并不是教程之類的,只是在告訴大家如何去學(xué)習(xí),具體的學(xué)習(xí)內(nèi)容,需要大家去找資料,找教程。
