嵌入式通用学习路线整理

Posted 小麦大叔

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了嵌入式通用学习路线整理相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

大家好,我是小麦。

从事嵌入式相关行业,差不多快有10年时间了,走过很多弯路,踩过很多坑。

很多人会问,嵌入式真的没有前途吗?这个我其实也无法回答。用发展的眼光来看,万物都有周期。

这个和嵌入式无关,和行业有关,一个行业的增长有关,和资本有关,和郭嘉发展有关。所以只有天时地利人和,而这个人和,就是你自己的选择。

对此这是我的看法,也欢迎大家发表自己的看法。

如果打算入门嵌入式学习,那就和大家聊聊嵌入式学习路线。

什么是嵌入式?

嵌入式即嵌入式系统,IEEE(美国电气和电子工程师协会)对其定义是用于控制、监视或者辅助操作机器和设备的装置,是一种专用的计算机系统

国内普遍认同的嵌入式系统定义是以应用为中心,以计算机技术为基础,软硬件可裁剪,适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。

嵌入式是一个比较多学科综合的方向,有很多细分的方向。其实可以直接切入某个细分的领域,然后介绍一下学习路线,比如单片机开发,Linux应用开发,Linux驱动开发。

但是不难发现,虽然是很多细分,但是需要学习的知识有所交叉,有的又相互独立。

嵌入式的相应招聘岗位,基础技能树要求其实相差不大,不过有很多对行业绑定比较深的岗位,会要求有行业经验和这个行业沉淀的相关技能;

  • 比如汽车电子要求can,autosar;

  • 物联网要求网络协议,单片机,RTOS,WiFi,Bluetooth等等;

  • BSP工程师要求掌握Linux内核和各种子系统;

  • 机器人相关要求掌握ROS;

岗位还有很多,这里就不过多列举了,下面分享一下我认为的比较万金油的学习路线。

下面是我整理的思维导图。简单来说一下传统的学习路线。

编程基础

C语言

这是必须要精通的。C语言非常灵活,可以进行单片机开发,驱动开发,固件开发,内核开发,应用开发,几乎都可以用到。

比如著名的操作系统Linux,主要就是C语言实现的,当然还有很多基于C语言的项目,这里就不一一介绍了。

学习C语言,我比较喜欢浙大翁恺老师的课程。

C++

C++在嵌入式中更多是应用开发方向,因为对C有较好的兼容,所以在硬件方面仍然使用C进行编程,而较为复杂的业务逻辑部分,则使用面向对象的C++进行封装和实现。

C++和C的混编也是非常实用的。

数据结构与算法

合理地使用数据结构,它会让的开发事半功倍,常用的数据结构,比如队列,链表其实在嵌入式的开发中十分常见,当然还有hashmap,二叉树等等。

如果编程语言是武器,那么数据结构就是招式。什么样的场景,使用什么样的招式,数据结构里大致都写了。

其他编程语言

还有很多其他的编程语言,我这里列举几个。

shell

这是脚本语言,在Linux上比较常见,一般来说,掌握shell,可以大大提高工作效率,这个是强烈建议熟练掌握的,遇到不懂的可以多看man page

python

很方便,大大提高效率。用于验证一些算法功能,或者办公自动化。

硬件知识

这里的硬件知识并不是对于做纯硬件开发的路线,而是做嵌入式软件开发,需要掌握哪些硬件知识,下面详细来说一说;

硬件基础

具备最基础的硬件知识素养,如果是做驱动的开发,比如BSP工程师,必须具备最关键的两点,可以看懂芯片的Datasheet,可以看懂原理图,因为要做板机的开发。

常见的通讯协议

比如UART,I2C,SPI协议等等,这三个比较常见,也相对比较简单。其他还有很多通信协议,这里就不再介绍了。

常见的片上外设

比如gpioadcdacwatchdogtimerpwm这些,原理都是一样的,但是一般的SOC基本也都是类似的外设。

常见工具的使用

示波器,万用表,电源的使用,至少不能经常把正负极接错。示波器便于用来查看时序,开发的时候方便排查问题。

嵌入式系统

嵌入式操作系统的话,通常看具体的需求进行划分,常用的实时系统有ucosfreertosrtthreadvxworks等等,而Linux系统也十分常用;

实时系统

通常来说,实时系统大多用于用于控制的场合,比如ucosfreertosrtthreadvxworks等等,都是实时系统。

Linux系统

Linux系统应用比较广泛,智能硬件,监控设备,路由器,手机,汽车等等,都有它的身影。大致方向主要分为Linux驱动和Linux应用,两者的界限已经模糊不清。技术架构上分为用户空间和内核空间,如下图所示;

如果是应用开发,其实和纯软件开发差不多了。

基础内容,其实前面也有一部分提及,Linux系统编程,多线程,操作系统层面的基本知识,互斥,信号量,网络编程等等。

具体应用,比如音视频的开发,运动控制,机器人开发等等;

推荐看《Unix环境高级编程》,这是基础。

驱动

对于底层知识的掌握要求比较高,至少板机Linux的编译,剪裁,移植等内容。

可以根据具体硬件需求,添加相应的驱动到系统中,因为系统已经规定好相应的驱动框架,因此需要了解各种内核子系统和各种类型的驱动。比如字符设备驱动,块设备驱动,设备树的使用等等。

深入学习子系统也是一个难点,可以帮忙更好地了解Linux,例如进程调度(SCHED)、内存管理(MM)、虚拟文件系统(VFS)、网络接口(NET)和进程间通信(IPC)。

比较推荐的学习资源,宋宝华老师的Linux内核4.0驱动书籍,韦东山老师的驱动视频,互联网时代,搜一下就有了。

总之,技术在于积累。

其他

上面说了这么多,如果要保持技术的精进,需要保证持续学习,多看优秀的源代码,找优秀的开源项目。

非常规学习路线

在掌握部分基础知识之后,也可以尝试这种学习路线,按照项目的形式进行学习。

定一个目标项目,例如;

  • 在Linux系统上实现一个程序,如果非得和硬件沾边,比如做一个人脸识别的门禁系统;

  • 比如要在一个板子上移植Linux系统,并添加驱动;

  • 用单片机开发一个小项目,完成软硬件的设计;

以上完全是三个不同的方向了,因为每个人的具体情况都不相同,可以根据自己的技术栈和兴趣爱好来做,想不到做什么的,找一些开源的项目,自己复刻一下,也是很好的。

有了目标之后,将任务拆解,这中间会遇到很多知识盲区,会用到上面我提到过的很多知识,这时候你就要去学习,去吸收,带着目的去学习和实践,效果反而会更好。

总结

这篇文章总体上介绍了嵌入式的学习路线,相对宽泛和简略,由于嵌入式的知识体系确实很庞大,单纯从个人角度去写,还有很多片面和局限的地方。

希望对一些想要加入这个方向的同学有所帮助,如果本文存在错误或者需要改进的地方,欢迎您的建议。

以上是关于嵌入式通用学习路线整理的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

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