怎样学习嵌入式软件

Posted 2020-09-30

什么是嵌入式？

        嵌入式分为广义和狭义两种。广义的嵌入式就是片上系统(system on a chip)，包含单片机、PSOC、Nios、Microblaze等。而狭义的嵌入式就是ARM9、cortex A8等特定的跑操作系统的芯片。这里主要介绍狭义嵌入式的学习路线。

        还是主流的方法。先学会使用它。再深入研究底层。

        经常使用的操作系统有linux、WIN CE、安卓、Vxworks、QNX、OSE等。眼下资料最多的是linux，所以以下以linux为例。

一、安装虚拟机和linux系统。

        一般人用的电脑都会装Windows系统，要想在Windows上跑其他系统。得安装虚拟机。

而眼下主流的虚拟机有vmware、VirtualBox、hyperV等，你能够随便选一个安装。然后去官网下载个人版的linux镜像(.iso文件)并把它安装在虚拟机里面就可以。这里给出主流linux系统的官网链接：ubuntu、fedora、centos、debian、suse。假设你没实用过linux的话，推荐使用ubuntu。由于RedHat要收费。并改名为RHEL，所以这里不作介绍。

         先下载一本《鸟哥私房菜》。

然后进入第二、三、四阶段(前期的学习不须要开发板)。

二、学会使用linux经常使用命令。

         这里，必须改改在Windows下点鼠标的习惯。在linux下做事得用命令行。此外，在linux下载软件。不须要在百度下载，而是用linux自带的软件包管理工具(如：apt-get、dnf、rpm等)。假设你用ubuntu的话，得改动软件源(下载软件的网址)，由于国外的源比較慢，百度上有具体说明。接下来，得学会最主要的命令，如：ls、cd、find、grep、ps、diff、fdisk、ifconfig等。

跟着教材多操作几遍就会了。没有非常深的理论知识，不须要掌握全部的命令，也不须要记住全部命令的选项。用到的时候会查就能够了。

有空的话能够上ubuntu社区或者linux公社。

三、学会使用linux经常使用工具。

1、编辑器(写代码必备的)。

有gedit,vim,emacs,sublime等。推荐学vim。

2、gcc和gdb。gcc是编译器。gdb就是代码调试器。

3、makefile、autoconf、automake。这里可不像VC++6.0这样的工具。点个鼠标就给你编译好。

在linux下，你得用makefile和make工具，来编译代码。

当中autoconf和automake能够自己主动生成makefile。

4、ssh、tftp。

假设你在ARM开发板上弄了个Webserver，那么。你就能够用这些工具去訪问它。当中，ssh工具建议用SecureCRT或者MobaXterm。

5、samba。要想用linux跟windows交换数据，还能够搭建sambaserver。

6、版本号控制器。有svn,cvs,git等。推荐学git。

有了git。你就不必手动备份代码了。

四、学会编写shell脚本。

         在实际工作中，复杂的系统管理操作，不会一行一行地敲命令，而是用脚本(命令是基础)。

脚本也是一种编程语言，仅仅只是是解释型语言。相比C/C++、C#、JAVA这类高级语言。脚本要易学非常多(由于添加了语法糖)。在linux下，shell也有非常多种。如：bsh、bash、csh、tcsh、ksh、zsh等，通常是学bash，其他的遇到再学也不迟。由于都是大同小异的。

此外，bash语法比較奇特，非常多符号(如：$#,$0,$?等)比較难记，只是也不是必需特意去死记它，有个印象就能够了。用到的话再查手冊，这里重点掌握正則表達式。

假设有时间的话，建议再学python脚本。python的语法要easy非常多。用途也比bash广非常多。

推荐《Shell脚本编程诀窍》。

五、学会linux下C编程。

         虽然学会bash已经能做非常多事情了。可是驱动和内核开发还是用C语言，由于那时候系统还没起来。bash是用不了的。此外。C语言的运行效率比bash要高，网络编程的Socket也经常常使用C语言开发。在这里，得掌握主要的文件操作、进程/线程控制、Socket等。推荐《Linux环境C程序设计》、《UNIX环境高级编程》、《UNIX网络编程 卷1》、《UNIX网络编程 卷2》，也许这些教材有点难。可是，请不要钻牛角尖。不懂的临时跳过，在学完下一阶段的理论之后，再来看。之前不懂的东西就变得easy。

六、增强理论知识。

        由于有的人打着嵌入式硬件project师的名号装逼，事实上嵌入式硬件就是普通硬件project师做的工作。我们这里都是讨论软件方面的内容，并且嵌入式是以软件为主导的（工资上有较大差距）。假设对硬件感兴趣的。能够參考本博客《怎样学习硬件设计——理论篇》和《怎样学习硬件设计——实践篇》，这里不要求掌握硬件，有一定程度的了解就可以。

1、单片机。

详细的学习路线请參考本博客的《怎样学习单片机》。

不想学单片机的话，能够学计算机组成原理。

2、数据结构。主要掌握表和树，当中链表会在操作系统的调度算法中用到。

3、操作系统。所有都是重点，必须深入研究，才会对linux有个较全面的认识。

4、编译原理。有时间的话，最好多看看。没空的话，也得了解一下。

对于提高编程能力，有一定的帮助。

5、数据库。除了主要的数据库理论之外，还得掌握SQLite或者Oracle。

6、ARM体系结构。介绍ARM的架构和指令集。在移植uboot和驱动中会用到。不做这两项工作的话，能够不学。

7、计算机网络基础。开发中用到的socket、ssh、tftp、http就会涉及到网络相关的知识。

8、接口应用。

如：串口、zmodem、IIC、SPI、1-wire、USB、HDMI、CAN、IIS、PCIE、蓝牙、陀螺仪等。

           学完上面这些理论之后。得再复习一下linux下C编程。你会有更大的收获。

           先下载一本韦东山的《嵌入式Linux应用开发全然手冊》。还要买一块2440的开发板(尽管s3c2440已经停产。可是这芯片按照是资料最多的一块)。然后进入七、八、九、十阶段。当中第七、八、九阶段。使用开发板自带的bootloader就可以，临时不必研究它。

七、文件系统。

       在学习操作系统原理的时候，已经有介绍文件系统了，并且不须要深入研究文件系统的详细算法，仅仅须要了解其特性再学会使用它就能够了。

如：NFS、FAT32、NTFS、yaffs2、ext4、ZFS等。

八、内核裁剪。

        一般初学。能够先掌握内核剪裁（详细工作就是填写若干个选项）。剪裁仅仅是去掉内核部分不须要的功能，以降低代码体积。

这里仅仅要求你对内核的各个功能选项都非常熟悉就能够了。假设剪裁还不能满足要求的话。得阅读内核源代码。改动内核了。推荐《Understanding the Linux Kernel》和《Linux Kernel Development》。阅读内核源代码，推荐windows下的source insight。

九、驱动开发。

        因为系统还没起来。所以驱动能用到的API(内核的部分API。如：kprintk、kmalloc等)并不多，非常多函数还是得自己写的。当中，会常常訪问临界资源。所以得掌握自旋锁、睡眠锁。此外。驱动程序出问题的话。整个系统就挂掉了，所以还要掌握各种调试驱动的方法，如：goto语句、日志系统、KDB等。接下来就要熟悉掌握字符设备和块设备的驱动程序了。

推荐《小白的博客》和《Linux Device Drivers》(不建议看中文版)。

十、移植bootloader。

        单片机也有bootloader，在keil C下的startup.a51。主要是做一些初始化工作。那么，在ARM上面的bootloader也是一样的功能，相同，也没有那么重要所以把它排在后面。

经常使用的bootloader有vivi和uboot。一般学习uboot。主要掌握uboot的启动流程和移植。

在经过前面的学习，那么uboot对你来说已经很easy的了，一般仅仅须要学会使用uboot或者用已经移植好的uboot，不须要深入研究它。

推荐看uboot自带的帮助文档。

阅读uboot源代码，推荐windows下的source insight。

十一、图形界面开发。

        经常使用的GUI图形库有：GTK++、QT、JAVA、安卓等。有C++基础的。建议学习QT，不会C++的，建议学JAVA。在前期的GUI开发，能够不须要使用开发板。而2440下适合跑QT。假设要跑JAVA、安卓的话。建议换一块开发板，能够考虑Exynos4412开发板。

此外，你还能够用python自带的TKinter来开发图形界面。

推荐《QT5编程入门》、《疯狂JAVA讲义》、《疯狂Android讲义》、《python编程入门》。

         由于安卓系统是在linux的基础上封装了一层API，所以，假设做安卓驱动，就得掌握linux(上面前十个阶段)。假设仅仅做安卓app，你仅仅须要使用android studio或者eclipse配合安卓模拟器(最好用安卓手机)。就能够了，不须要学习linux，也不须要开发板。

          在你做过几个GUI项目之后，再学习UML和设计模式。这会大大增强你的代码架构能力。

十二、Web开发。

         有的时候得在ARM板上搭个webserver，这里。得学习html、CSS、javascript、XML、Ajax、php等。看起来内容非常多。但事实上并不多。由于这些语言都非常easy上手。初学能够使用Adobe的Dreamweaver做开发，上手之后一个sublime text配合firefox浏览器就能够了(还要学习MVC模式)。此外，还得会用bash或者python编写CGI程序，这样才干够在网页上调用究竟层的C语言接口。推荐《疯狂HTML 5/CSS3/JavaScript讲义》。

十三、杂谈。

          本文没有涉及流程图绘制软件、文档生成工具等(这两个东西在工作中会经经常使用到)。

          由上文可知，嵌入式软件涉及非常多计算机相关的知识，这对于电子专业的学生来说。无疑相当于跨专业那么大难度。此外，就算你掌握了上面所提及的知识，那也仅仅是打开一扇小小的窗户而已，还有非常多事情做不了的。比方：二维码识别、视频採集卡等。

BTW，嵌入式的工作也分成几个岗位，各自是系统project师、驱动project师、软件project师(负责网页或GUI开发)、UIproject师(又称美工)。

系统project师：熟悉操作系统的内核原理、熟读内核源代码。

主要职责为系统打补丁或者加入新功能，如：热升级、提高系统的容错性等。

一般的公司是不做这样的开发的。

驱动project师：熟悉各种外设的驱动开发，为内核和GUI提供接口。

因为非常多IC厂商提供了相关芯片的驱动程序，而导致非常多驱动project师下岗(需求量降低)。

软件project师：熟悉各种编程语言和GUI图形库、框架(不是会查文档就能够的。而是要求很熟悉框架)。因为项目需求常常变更，开发效率跟不上变化，所以软件project师的需求量大大添加。

UIproject师：主要负责美化界面。

美术特长生更适合这类工作。