怎麼入門？

?我在100ASK_IMX6ULL售後群里，發現很多初學者只有單片機基礎，甚至沒有單片機基礎。在學習Linux時，對很多概念比較陌生，導致不知道學什麼，也不知道學了之後有什麼用。

從事嵌入式Linux培訓12年來，我們寫過很多《關於如何學習linux》的文章，這是最新的，本文將不斷更新。

  • 新學習路線、視頻介紹、資料下載（免費視頻）： https://www.100ask.net/detail/p_5f18007de4b0df48afbcd477/6

  • 嵌入式Linux應用開發基礎知識（免費視頻）： https://www.100ask.net/detail/p_5f338ae3e4b075dc42ad44a1/8
  • 嵌入式Linux驅動開發基礎知識（免費視頻）： https://www.100ask.net/detail/p_5f1aa2dde4b0df48afbd775f/8
  • 嵌入式Linxu實戰項目（免費視頻）： https://www.100ask.net/detail/p_5f181e8fe4b0df48afbce201/8

第1章 單片機和Linux的區別

1.1 有哪些產品使用單片機或Linux

  • 所有的電子產品，所用技術都可以認為要麼是單片機，要麼是Linux；GUI方面主要是QT/Android，它們都是運行於Linux之上的。
  • 也許你不服！不是還有ucos、vxwork、wince、IOS嗎？下面這個圖是關於操作系統的佔比，是2016年的，我沒找到更新的圖，但是很有參考意義：
  • 我們說的單片機不使用操作系統，在上圖中沒有體現出來。但是使用單片機設備肯定遠遠超過Linux。很多人也是先學習單片機，從單片機進入電子工程師行業
  • 日常生活中，有哪些產品使用單片機、Linux呢？下面舉一些例子：

  • 我們設計一個產品時，是使用單片機還是Linux，取決於成本：硬體成本、軟體成本、維護成本、升級成本。而不應該根據個人偏好來選擇：我喜歡單片機，所以就排斥使用Linux；我喜歡Linux，就排斥使用單片機。為了有更多的選擇，我們需要既懂單片機，又懂Linux。

1.2 在硬體操作上單片機和Linux是類似的

  • 以點燈為例， 無論是單片機還是Linux，我們要做的事情都一樣：
  • 看原理圖，確定引腳是哪一個，確定它輸出什麼電平才可以
  • 看晶元手冊，確定要怎麼操作寄存器
  • 寫程序

但是，怎麼編寫程序，單片機和Linux有很大不同。

1.3 在單片機中點燈、使用LCD

  • 使用單片機開發程序時，我們一上來就寫一個main函數，下面是一些簡化的代碼：

  • LED程序裡面的init_led、led_on、led_off函數是你一個人寫的，愛取什麼名就取什麼名，愛怎麼寫就怎麼寫。
  • LCD程序里的函數也是你寫的，完全是自由發揮。
  • 很多單片機項目不是很複雜，2、3個人從上到下統統搞定，裡面的函數大多時間是直接去讀寫寄存器。
  • 很多單片機項目嚴重依賴於硬體，換一個晶元後怎麼辦？重寫一套代碼唄。
  • 在單片機程序里，沒有應用程序、驅動程序的概念，很可能一個人包攬了硬體設計、模塊調試(或稱之為驅動)、功能開發(或稱之為應用)的全部活。

1.4 在Linux中點燈、使用LCD

  • 在Linux中，不允許應用開發人員直接去操作硬體，比如你想點個燈，不好意思，你無法直接訪問寄存器；你需要通過驅動程序來訪問寄存器。
  • 為什麼？有幾大原因：
  • Linux系統中運行著眾多程序，必須保證質量差的程序無法破壞系統： 假設你寫的程序比較爛，那我不能讓你去隨便訪問寄存器，把系統搞崩潰了怎麼辦？你本意是去點燈，但是你看錯了寄存器，你把電源關了怎麼辦？ 所以這些操作硬體的活，還是交給信得過的人來做吧：交給驅動工程師，他既懂硬體又懂軟體。
  • 保證程序的可移植性： 編寫應用程序時，大家都使用統一的函數，以後換一個晶元時，應用程序不用變；只需要根據這個介面提供驅動程序就可以了。
  • 團隊協作： 使用Linux系統的項目一般比較大，術業有專攻，一個人不太可能從上到下都全部掌握。比如做人臉識別項目，有擅長做圖像處理的，他可不管你要用多少種攝像頭，有圖像給他就可以。而多種攝像頭的硬體操作方法各有不同，這些交給驅動程序工程師。
  • 所以，在Linux中應用程序和驅動程序是分開的。
  • 以LED、LCD程序為例，簡化的代碼如下：

  • 也許你已經大概猜出來了，應用程序怎麼調用驅動程序？通過標準的介面：
  • open： 打開驅動程序。
  • read/write： 讀、寫數據。
  • ioctl： 傳入各種參數，獲得各種參數。
  • mmap： 內存映射，比如映射之後，應用程序可以直接讀寫LCD的顯存。
  • 你看！從這些介面里，我們根本看不到寄存器的操作。底層的程序驅動會根據這些調用，去設置寄存器、操作硬體。
  • 所以，我高大上的應用工程師，幹嘛苦哈哈地去看原理圖、看在片手冊、讀寫寄存器，搞不好還要去調試硬體BUG。這些臟活、累活就交給驅動工程師吧。客戶的需求千變萬化，我996時間都不夠用了。
  • 我上懂軟體、下懂硬體的驅動工程師，肯定不能把這麼重要的活交給你去做了，把我的系統搞崩潰了怎麼辦。
  • 開玩笑、開玩笑、開玩笑的，有應用工程師、驅動工程師的優劣之分，大家都是為了做出產品。現在有一個趨勢，一個任務從上到下你都需要懂，這就是所謂的全棧工程師。
  • 還是以LED為例，應用程序和驅動程序的協作如下圖所示：
  • 在Linux中，「一切皆文件」，要訪問某個硬體，也是要打開文件、讀寫文件。應用程序要根據標準的文件介面：open/read/write/ioctl/mmap等來訪問驅動程序。
  • 既然如此，怎麼寫驅動程序呢？最簡單的方法就是：APP要調用open來打開驅動程序，那驅動『程序里就提供一個xxx_open函數來初始化硬體；APP要調用write來寫數據，驅動程序里就提供一個xxx_write函數來接收數據並操作硬體。
  • 用xxx_open、xxx_write來構成一個驅動程序，這就是驅動框架。
  • 怎麼實現這些xxx_open、xxx_write函數？我們要做的事情跟單片機是類似的，一樣要去看電路圖、看晶元手冊，然後在這些函數里讀寫寄存器：這稱為硬體操作。
  • 所以，Linux驅動程序= 驅動框架 + 硬體操作。
  • 有單片機基礎的人，對硬體操作比較熟悉了，把重點放在驅動框架上就可以。
  • 高能預警：驅動框架可不簡單，對於LED來說是簡單，但是還有更複雜的驅動程序，它要考慮「通用」，這很要命。

第2章 嵌入式Linux快速入門

  • 這幾天在群里跟學員聊天，有一位學員的學習方法很好：先觀其廣，再究其深。有時候要「不求甚解」，很多時候保持疑問先學下去，這些疑問就自然解決了。
  • 比如課程中涉及彙編知識，如果你要徹底弄清楚，你需要去學習《ARM架構與編程》；當你學完這本書，你的同學搞不好已經可以上手工作了。

2.1 短期的目標是什麼

  • 我們先把學習目標定下來：快速了解嵌入式Linux開發的流程，知道要學什麼，具備跟從業者交流的能力。

2.2 一個嵌入式Linux系統的組成

- 下面我們用類比和邏輯推導出嵌入式Linux系統的組成，沒錯，「推導」。 從上圖可以知道：

  1. 組成： 嵌入式Linux系統 = bootloader + linux內核 + 根文件系統(裡面含有APP)。

  2. bootloader： 它的目的是啟動內核，去哪等讀內核？讀到哪裡？去Flash等外設讀內核，存到內存里去。所以需要有Flash里外設的驅動能力，為了調試方便還會有網路功能。 所以，可以認為 booloader = 裸機集合，它就是一個複雜的單片機程序。
  3. Linux內核： Linux內核的最主要目的是去啟動APP，APP保存在哪裡？保存在「根文件系統」里。「根文件系統」又保存在哪裡？在Flash、SD卡等設備里，甚至可能在網路上。所以Linux內核要有這些Flash、SD卡里設備的驅動能力。
  4. 不僅如此，Linux內核還有進程調度能力、內存管理等功能。
  5. 所以：Linux內核 = 驅動集合 + 進程調度 + 內存管理等。

2.3 要學習bootloader嗎

  • Bootloader有很多種，常用的叫作u-boot。
  • 在實際工作中，對於u-boot基本上是修修改改，甚至不改。但是u-boot本身是很複雜的，比如為了便於調試，它支持網路功能；有些內核是保存在FAT32分區里，於是它要能解析FAT32分區，讀FAT32分區的文件。
  • 花那麼多精力去學習u-boot，但是工作中基本用不到，這對初學者很不友善。
  • 所以，對於初學者，我建議：理解u-boot的作用、會使用u-boot的命令，這就可以了。
  • 如果你的工作就是修改、完善bootloader，那麼再去研究它吧。

2.4 要學習Linux內核、要學習驅動程序嗎

  • 之前我們說過Linux內核 = 驅動集合 + 進程調度 + 內存管理等，如果要學習Linux內核，從驅動程序入手是一個好辦法。
  • 但是人人都要學習Linux內核、人人都要學習Linux驅動嗎？顯然不是。
  • 作為初學者，懂幾個簡單的驅動程序，有利於工作交流；理解中斷、進程、線程的概念，無論是對驅動開發、應用程序開發，都是很有好處的。
  • 所以對於初學者，建議前期只學習這幾個驅動：LED、按鍵、中斷。
  • LED驅動程序： 這是最簡單的驅動程序。
  • 按鍵驅動程序： 它也比較簡單，從它引入「中斷」。
  • 中斷： 從「中斷」它可以引入：休眠-喚醒、進程/線程、POLL機制、非同步通知等概念。這些概念無論是對驅動開發，還是對應用開發，都很重要。
  • 所以，對於初學者，我建議必須學習這幾個驅動：LED、按鍵、中斷。
  • 入門之後，如果你想從事內核開發、驅動開發，那麼可以去鑽研幾個驅動程序(輸入系統、I2C匯流排、SPI匯流排等)，掌握若干個大型驅動程序後，你對內核的套路就有所了解了，再去研究其他部分(比如進程管理、文件系統)時你會發現套路是如此通用。
  • 攝像頭(VL42)、音效卡ALSA驅動是Linux中比較複雜的2類驅動，它們是很難的，如果工作與此相關再去研究。

2.5，要學習Linux應用程序嗎？先學一些基礎技能

  • 要學，即使以後你只想研究內核，一些基本的應用開發編寫能力也是需要的：
  • 基本設備的訪問，比如LCD、輸入設備

  • 進程、線程、進程通信、線程同步與互斥
  • 休眠-喚醒、POLL機制、信號
  • 網路編程
  • ①②③部分的知識，跟驅動有密切的關係，它們是相輔相承的。
  • 掌握了基本驅動開發能力、基本應用開發能力之後，在工作中你就可以跟別人友好溝通了，不至於一臉懵逼。

2.6，應用程序是怎麼啟動的？要了解一下根文件系統

  • 你辛辛苦苦寫出了應用程序，怎麼把它放到板子上，讓它開機就自動啟動？
  • 你寫的程序，它依賴於哪些庫，這些庫放到板子上哪個目錄？
  • 怎麼做一個可升級的系統？即使升級中途斷電了，也要保證程序至少還可以運行老的版本？
  • 這些都需要我們了解一下根文件系統。
  • 先了解一下init進程：它要讀取配置文件，根據配置文件啟動各個APP。
  • 了解了init進程，你就了解了根文件系統的組成，就可以隨心所欲裁剪系統，為你的項目製作出最精簡的系統。

第3章 學習方法

3.1，先不要打破砂鍋問到底

  • 嵌入式涉及的東西太多太雜了，如果心裡沒有主線，碰到什麼都要去研究個透徹，最終反而忘記自己要學什麼了。
  • 嵌入式涉及硬體知識、軟體知識，軟體里涉及彙編、ARM架構、C語言、Makefile、Shell；又分為bootloader、內核、驅動、基本的APP、GUI。
  • 比如我們會用到Makefile，了解它的基本規則，會用我們提供的Makefile就可以。
  • 不需要深入研究那些make函數，因為在工作中都有現成的Makefile給你使用，不需要自己去編寫一套Makefile。何必花上好幾天去深入研究它呢？
  • 比如我們會用到bootloader，難道又要花上幾個月來深入研究u-boot嗎？工作中基本不需要改u-boot，會用那幾個命令就可以。
  • 甚至有些學員先去買本shell的書來學習shell命令，何必？我們在視頻中用到什麼命令，你不懂時再去百度一下這些命令就可以了。
  • 不要脫離初學者的主線：應用基礎、驅動基礎。有了這2個基礎後，你想深入研究某部分時，再去花時間吧。

3.2，思路要清晰，不怕抄代碼

  • 視頻里的代碼，請你一定要自己去寫一次、寫多次。為什麼我現在寫驅動那麼熟？我2009年在華清遠見上課時，
  • 每次上課我都要給學生寫一次那些驅動，十幾次下來閉著眼睛都知道內核的套路了。
  • 記不住那些函數？我也記不住，我都是去參考同類的驅動程序，這又不是閉卷考試。
  • 但是要理清楚思路，你寫這個程序要完成什麼功能、怎麼實現這些功能？這個要弄清楚。
  • 有了思路後再寫代碼，不知道怎麼寫？沒關係，看看視頻，看看示例，然後關閉視頻看看能否自己寫出來。

3.3，對自己的方向很了解，我只能帶你到這裡了

  • 我的專長是操作系統，是快速地帶領大家掌握一些項目開發的基礎知識。
  • 如果你決定深入研究某方面時，我並不能帶你多久。你要去看源碼，去看這方面的專業書籍。
  • 比如想深入鑽研內核的內存管理時，它有頁表映射(你需要閱讀ARM架構的手冊)、SLAB分配器、vmalloc/malloc實現、mmap實現、缺頁中斷、父進程子進程之間的頁面管理等等，內容非常多。有時候連書籍都沒有，你需要直接啃代碼。
  • 當你想從事某個行業時，就需要深入研究行業相關的知識。
  • 比如CAN匯流排，它可以寫成一本書：CAN協議、CAN報文、Socket CAN、車身網路拓撲結構，CAN應用報文，CAN網路管理報文，CAN診斷報文。
  • 想做物聯網網關，需要深入研究MQTT，MQTT協議相對簡單，但是MQTT英文原版協議有130多頁，中文版有近100頁，是一本小書了。
  • 每個行業都有自己的業務邏輯，在掌握基本的編程能力之一，你需要結合具體的業務去深入學習。
  • 百問網技術論壇： http://bbs.100ask.net/
  • 百問網官方wiki（資料下載）： http://wiki.100ask.org/
  • 線上課堂： https://www.100ask.net/index
  • 百問網開發板： 淘寶：https://100ask.taobao.com/ 天貓：https://weidongshan.tmall.com/
  • 技術交流群（鴻蒙開發/Linux/嵌入式/驅動/資料下載） QQ群：869222007
  • 單片機-嵌入式Linux交流群： QQ群：536785813

http://weixin.qq.com/r/M0hvd2-EwjK9rSsU9x0h (二維碼自動識別)

原來你還沒有入門，看見推送了。

看你偏向哪一類的了。

硬體嵌入式，數電模電是基礎。看得懂datasheet，和電路圖，然後自己用protel等設計軟體

能layout出圖紙，用C跑得起來，會使用編程使得LCD，就是簡單的C51開發入門。

你可以用C51做一個MP3播放器，然後顯示歌曲和歌詞，做個掃地機器人，那麼你基礎入門了。

然後專註於ARM開發，學習分散式控制，理解並可以使用，wlan，藍牙，zigbee，can，RS485這一類的通訊協議在嵌入式通訊即可。這些都是面向基礎的嵌入式開發。（雖然簡單，但是很實用。）

偏軟體的嵌入式，就是基於RTOS系統，像是linux，ECOS這一類的，要寫得了驅動，編得了QT互動式界面，搞得了內核優化和穩定，這也是一個方向。

不要問了，行動吧。

軟體先學C，和C++，硬體好好學數電模電，理解C51和ARM的工作原理。

基礎：數電模電，c語言，單片機

linux驅動開發

然後選一個具體的方向：audio，usb.，Bluetooth，camera，wifi，lcd.

嵌入式開發是個大類，先入門再具體吧，最簡單的就是大學城或者某魚，收個二手的51板，b站搜教程，直接上手。等到後面再決定是做軟體還是硬體，是做應用還是做驅動。

先把基礎學好，數電模電、C語言

c語言，linux

我建議最好大學期間有過類似的基礎，例如數電模電的專業課，C語言，以及對於底層寄存器操作的理解，以及pcb原理圖，這些需要提前熟悉，或是有一些接觸，這樣，以後的學習還算順利些，總之，入門不是最難得，難得是以後對各個知識掌握。

最基本的內容就是單片機，有單片機基礎了可以提升一下跑操作系統，嵌入式的應用太廣泛了，建議還是選定一下行業，再去針對行業去深造

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