韦东山：6000字长文告诉你如何学习嵌入式linux
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第1章 单片机和Linux的区别
1.1 有哪些产品使用单片机或Linux
所有的电子产品，所用技术都可以认为要么是单片机，要么是Linux；GUI方面主要是QT/Android，它们都是运行于Linux之上的。
也许你不服！不是还有ucos、vxwork、wince、IOS吗？下面这个图是关于 *** 作系统的占比，是2016年的，我没找到更新的图，但是很有参考意义：
我们说的单片机不使用 *** 作系统，在上图中没有体现出来。但是使用单片机设备肯定远远超过Linux。很多人也是先学习单片机，从单片机进入电子工程师行业
日常生活中，有哪些产品使用单片机、Linux呢？下面举一些例子：
我们设计一个产品时，是使用单片机还是Linux，取决于成本：硬件成本、软件成本、维护成本、升级成本。而不应该根据个人偏好来选择：我喜欢单片机，所以就排斥使用Linux；我喜欢Linux，就排斥使用单片机。为了有更多的选择，我们需要既懂单片机，又懂Linux。
1.2 在硬件 *** 作上单片机和Linux是类似的
以点灯为例，
无论是单片机还是Linux，我们要做的事情都一样：
① 看原理图，确定引脚是哪一个，确定它输出什么电平才可以
② 看芯片手册，确定要怎么 *** 作寄存器
③ 写程序
但是，怎么编写程序，单片机和Linux有很大不同。
1.3 在单片机中点灯、使用LCD
使用单片机开发程序时，我们一上来就写一个main函数，下面是一些简化的代码：
LED程序里面的init_led、led_on、led_off函数是你一个人写的，爱取什么名就取什么名，爱怎么写就怎么写。
LCD程序里的函数也是你写的，完全是自由发挥。
很多单片机项目不是很复杂，2、3个人从上到下统统搞定，里面的函数大多时间是直接去读写寄存器。
很多单片机项目严重依赖于硬件，换一个芯片后怎么办？重写一套代码呗。
在单片机程序里，没有应用程序、驱动程序的概念，很可能一个人包揽了硬件设计、模块调试(或称之为驱动)、功能开发(或称之为应用)的全部活。
1.4 在Linux中点灯、使用LCD
在Linux中，不允许应用开发人员直接去 *** 作硬件，比如你想点个灯，不好意思，你无法直接访问寄存器；你需要通过驱动程序来访问寄存器。
为什么？有几大原因：
① Linux系统中运行着众多程序，必须保证质量差的程序无法破坏系统：
假设你写的程序比较烂，那我不能让你去随便访问寄存器，把系统搞崩溃了怎么办？你本意是去点灯，但是你看错了寄存器，你把电源关了怎么办？
所以这些 *** 作硬件的活，还是交给信得过的人来做吧：交给驱动工程师，他既懂硬件又懂软件。
② 保证程序的可移植性：
编写应用程序时，大家都使用统一的函数，以后换一个芯片时，应用程序不用变；只需要根据这个接口提供驱动程序就可以了。
③ 团队协作：
。使用Linux系统的项目一般比较大，术业有专攻，一个人不太可能从上到下都全部掌握。比如做人脸识别项目，有擅长做图像处理的，他可不管你要用多少种摄像头，有图像给他就可以。而多种摄像头的硬件 *** 作方法各有不同，这些交给驱动程序工程师。
所以，在Linux中应用程序和驱动程序是分开的。
以LED、LCD程序为例，简化的代码如下：
也许你已经大概猜出来了，应用程序怎么调用驱动程序？通过标准的接口：
①open：
打开驱动程序。
② read/write：
读、写数据。
③ ioctl：
传入各种参数，获得各种参数。
④ mmap：
内存映射，比如映射之后，应用程序可以直接读写LCD的显存。
你看！从这些接口里，我们根本看不到寄存器的 *** 作。底层的程序驱动会根据这些调用，去设置寄存器、 *** 作硬件。
所以，我高大上的应用工程师，干嘛苦哈哈地去看原理图、看在片手册、读写寄存器，搞不好还要去调试硬件BUG。这些脏活、累活就交给驱动工程师吧。客户的需求千变万化，我996时间都不够用了。
切，我上懂软件、下懂硬件的驱动工程师，肯定不能把这么重要的活交给你去做了，把我的系统搞崩溃了怎么办。
开玩笑、开玩笑、开玩笑的，有应用工程师、驱动工程师的优劣之分，大家都是为了做出产品。现在有一个趋势，一个任务从上到下你都需要懂，这就是所谓的全栈工程师。
还是以LED为例，应用程序和驱动程序的协作如下图所示：
在Linux中，“一切皆文件”，要访问某个硬件，也是要打开文件、读写文件。应用程序要根据标准的文件接口：open/read/write/ioctl/mmap等来访问驱动程序。
既然如此，怎么写驱动程序呢？最简单的方法就是：APP要调用open来打开驱动程序，那驱动‘程序里就提供一个xxx_open函数来初始化硬件；APP要调用write来写数据，驱动程序里就提供一个xxx_write函数来接收数据并 *** 作硬件。
用xxx_open、xxx_write来构成一个驱动程序，这就是驱动框架。
怎么实现这些xxx_open、xxx_write函数？我们要做的事情跟单片机是类似的，一样要去看电路图、看芯片手册，然后在这些函数里读写寄存器：这称为硬件 *** 作。
所以，Linux驱动程序= 驱动框架 + 硬件 *** 作。
有单片机基础的人，对硬件 *** 作比较熟悉了，把重点放在驱动框架上就可以。
高能预警：驱动框架可不简单，对于LED来说是简单，但是还有更复杂的驱动程序，它要考虑“通用”，这很要命。
第2章 嵌入式Linux快速入门
这几天在群里跟学员聊天，有一位学员的学习方法很好：先观其广，再究其深。有时候要“不求甚解”，很多时候保持疑问先学下去，这些疑问就自然解决了。
比如课程中涉及汇编知识，如果你要彻底弄清楚，你需要去学习《ARM架构与编程》；当你学完这本书，你的同学搞不好已经可以上手工作了。
2.1 短期的目标是什么
我们先把学习目标定下来：快速了解嵌入式Linux开发的流程，知道要学什么，具备跟从业者交流的能力。
下面我们用类比和逻辑推导出嵌入式Linux系统的组成，没错，“推导”。
从上图可以知道：
① 组成：
嵌入式Linux系统
= bootloader + linux内核 + 根文件系统(里面含有APP)。
② bootloader：
它的目的是启动内核，去哪等读内核？读到哪里？去Flash等外设读内核，存到内存里去。所以需要有Flash里外设的驱动能力，为了调试方便还会有网络功能。
所以，可以认为 booloader = 裸机集合，它就是一个复杂的单片机程序。
③ Linux内核
Linux内核的最主要目的是去启动APP，APP保存在哪里？保存在“根文件系统”里。“根文件系统”又保存在哪里？在Flash、SD卡等设备里，甚至可能在网络上。所以Linux内核要有这些Flash、SD卡里设备的驱动能力。
不仅如此，Linux内核还有进程调度能力、内存管理等功能。
所以：Linux内核 = 驱动集合 + 进程调度 + 内存管理等。
2.3 要学习bootloader吗
Bootloader有很多种，常用的叫作u-boot。
在实际工作中，对于u-boot基本上是修修改改，甚至不改。但是u-boot本身是很复杂的，比如为了便于调试，它支持网络功能；有些内核是保存在FAT32分区里，于是它要能解析FAT32分区，读FAT32分区的文件。
花那么多精力去学习u-boot，但是工作中基本用不到，这对初学者很不友善。
所以，对于初学者，我建议：理解u-boot的作用、会使用u-boot的命令，这就可以了。
如果你的工作就是修改、完善bootloader，那么再去研究它吧。
2.4 要学习Linux内核、要学习驱动程序吗
之前我们说过Linux内核 = 驱动集合 + 进程调度 + 内存管理等，如果要学习Linux内核，从驱动程序入手是一个好办法。
但是人人都要学习Linux内核、人人都要学习Linux驱动吗？显然不是。
作为初学者，懂几个简单的驱动程序，有利于工作交流；理解中断、进程、线程的概念，无论是对驱动开发、应用程序开发，都是很有好处的。
所以对于初学者，建议前期只学习这几个驱动：LED、按键、中断。
① LED驱动程序：
这是最简单的驱动程序。
② 按键驱动程序：
它也比较简单，从它引入“中断”。
③ 中断：
从“中断”它可以引入：休眠-唤醒、进程/线程、POLL机制、异步通知等概念。这些概念无论是对驱动开发，还是对应用开发，都很重要。
所以，对于初学者，我建议必须学习这几个驱动：LED、按键、中断。
入门之后，如果你想从事内核开发、驱动开发，那么可以去钻研几个驱动程序(输入系统、I2C总线、SPI总线等)，掌握若干个大型驱动程序后，你对内核的套路就有所了解了，再去研究其他部分(比如进程管理、文件系统)时你会发现套路是如此通用。
摄像头(VL42)、声卡ALSA驱动是Linux中比较复杂的2类驱动，它们是很难的，如果工作与此相关再去研究。
2.5，要学习Linux应用程序吗？先学一些基础技能
要学，即使以后你只想研究内核，一些基本的应用开发编写能力也是需要的：
① 基本设备的访问，比如LCD、输入设备
② 进程、线程、进程通信、线程同步与互斥
③ 休眠-唤醒、POLL机制、信号
④ 网络编程
①②③部分的知识，跟驱动有密切的关系，它们是相辅相承的。
掌握了基本驱动开发能力、基本应用开发能力之后，在工作中你就可以跟别人友好沟通了，不至于一脸懵逼。
2.6，应用程序是怎么启动的？要了解一下根文件系统
你辛辛苦苦写出了应用程序，怎么把它放到板子上，让它开机就自动启动？
你写的程序，它依赖于哪些库，这些库放到板子上哪个目录？
怎么做一个可升级的系统？即使升级中途断电了，也要保证程序至少还可以运行老的版本？
这些都需要我们了解一下根文件系统。
先了解一下init进程：它要读取配置文件，根据配置文件启动各个APP。
了解了init进程，你就了解了根文件系统的组成，就可以随心所欲裁剪系统，为你的项目制作出最精简的系统。
第3章 学习方法
3.1，先不要打破砂锅问到底
嵌入式涉及的东西太多太杂了，如果心里没有主线，碰到什么都要去研究个透彻，最终反而忘记自己要学什么了。
嵌入式涉及硬件知识、软件知识，软件里涉及汇编、ARM架构、C语言、Makefile、Shell；又分为bootloader、内核、驱动、基本的APP、GUI。
比如我们会用到Makefile，了解它的基本规则，会用我们提供的Makefile就可以。
不需要深入研究那些make函数，因为在工作中都有现成的Makefile给你使用，不需要自己去编写一套Makefile。何必花上好几天去深入研究它呢？
比如我们会用到bootloader，难道又要花上几个月来深入研究u-boot吗？工作中基本不需要改u-boot，会用那几个命令就可以。
甚至有些学员先去买本shell的书来学习shell命令，何必？我们在视频中用到什么命令，你不懂时再去百度一下这些命令就可以了。
不要脱离初学者的主线：应用基础、驱动基础。有了这2个基础后，你想深入研究某部分时，再去花时间吧。
3.2，思路要清晰，不怕抄代码
视频里的代码，请你一定要自己去写一次、写多次。为什么我现在写驱动那么熟？我2009年在华清远见上课时，
每次上课我都要给学生写一次那些驱动，十几次下来闭着眼睛都知道内核的套路了。
记不住那些函数？我也记不住，我都是去参考同类的驱动程序，这又不是闭卷考试。
但是要理清楚思路，你写这个程序要完成什么功能、怎么实现这些功能？这个要弄清楚。
有了思路后再写代码，不知道怎么写？没关系，看看视频，看看示例，然后关闭视频看看能否自己写出来。
3.3，对自己的方向很了解，我只能带你到这里了
我的专长是 *** 作系统，是快速地带领大家掌握一些项目开发的基础知识。
如果你决定深入研究某方面时，我并不能带你多久。你要去看源码，去看这方面的专业书籍。
比如想深入钻研内核的内存管理时，它有页表映射(你需要阅读ARM架构的手册)、SLAB分配器、vmalloc/malloc实现、mmap实现、缺页中断、父进程子进程之间的页面管理等等，内容非常多。有时候连书籍都没有，你需要直接啃代码。
当你想从事某个行业时，就需要深入研究行业相关的知识。
比如CAN总线，它可以写成一本书：CAN协议、CAN报文、Socket CAN、车身网络拓扑结构，CAN应用报文，CAN网络管理报文，CAN诊断报文。
想做物联网网关，需要深入研究MQTT，MQTT协议相对简单，但是MQTT英文原版协议有130多页，中文版有近100页，是一本小书了。
每个行业都有自己的业务逻辑，在掌握基本的编程能力之一，你需要结合具体的业务去深入学习。
-☆ END ☆-
嵌入式Linux *** 作系统学习规划ARM+LINUX路线，主攻嵌入式Linux *** 作系统及其上应用软件开发目标：
（1） 掌握主流嵌入式微处理器的结构与原理（初步定为arm9）
（2） 必须掌握一个嵌入式 *** 作系统 （初步定为uclinux或linux,版本待定）
（3） 必须熟悉嵌入式软件开发流程并至少做一个嵌入式软件项目。
从事嵌入式软件开发的好处是：
（1）目前国内外这方面的人都很稀缺。这一领域入门门槛较高，所以非专业IT人员很难切入这一领域；另一方面，是因为这一领域较新，目前发展太快，大多数人无条件接触。
（2）与企业计算等应用软件不同，嵌入式领域人才的工作强度通常低一些（但收入不低）。
（3）哪天若想创业，搞自已的产品，嵌入式不像应用软件那样容易被盗版。硬件设计一般都是请其它公司给订做（这叫“贴牌”：OEM），都是通用的硬件，我们只管设计软件就变成自己的产品了。
（4）兴趣所在，这是最主要的。
从事嵌入式软件开发的缺点是：
（1）入门起点较高，所用到的技术往往都有一定难度，若软硬件基础不好，特别是 *** 作系统级软件功底不深，则可能不适于此行。
（2）这方面的企业数量要远少于企业计算类企业。
（3）有少数公司经常要硕士以上的人搞嵌入式，主要是基于嵌入式的难度。但大多数公司也并无此要求，只要有经验即可。
（4）平台依托强，换平台比较辛苦。
兴趣的由来：
1、成功观念不同，不虚度此生，就是我的成功。
2、喜欢思考，挑战逻辑思维。
3、喜欢C
C是一种能发挥思维极限的语言。关于C的精神的一些方面可以被概述成短句如下：
相信程序员。
不要阻止程序员做那些需要去做的。
保持语言短小精干。
一种方法做一个 *** 作。
使得它运行的够快，尽管它并不能保证将是可移植的。
4、喜欢底层开发，讨厌vb类开发工具（并不是说vb不好）。
5、发展前景好，适合创业，不想自己要死了的时候还是一个工程师。
方法步骤：
1、基础知识：
目的：能看懂硬件工作原理，但重点在嵌入式软件，特别是 *** 作系统级软件，那将是我的优势。
科目：数字电路、计算机组成原理、嵌入式微处理器结构。
汇编语言、C/C++、编译原理、离散数学。
数据结构和算法、 *** 作系统、软件工程、网络、数据库。
方法：虽科目众多，但都是较简单的基础，且大部分已掌握。不一定全学，可根据需要选修。
主攻书籍：the c++ programming language（一直没时间读）、数据结构-C2。
2、学习linux：
目的：深入掌握linux系统。
方法：使用linux—〉linxu系统编程开发—〉驱动开发和分析linux内核。先看深，那主讲原理。看几遍后，看情景分析，对照深看，两本交叉，深是纲，情是目。剖析则是0.11版，适合学习。最后深入代码。
主攻书籍：linux内核完全剖析、unix环境高级编程、深入理解linux内核、情景分析和源代。
3、学习嵌入式linux：
目的：掌握嵌入式处理器其及系统。
方法：（1）嵌入式微处理器结构与应用：直接arm原理及汇编即可，不要重复x86。
（2）嵌入式 *** 作系统类：ucOS/II简单，开源，可供入门。而后深入研究uClinux。
（3）必须有块开发板（arm9以上），有条件可参加培训（进步快，能认识些朋友）。
主攻书籍：毛德 *** 的《嵌入式系统》及其他arm9手册与arm汇编指令等。
4、深入学习：
A、数字图像压缩技术：主要是应掌握MPEG、mp3等编解码算法和技术。
B、通信协议及编程技术：TCP/IP协议、802.11，Bluetooth，GPRS、GSM、CDMA等。
2010-8-21 16:46 回复
122.90.173.* 2楼
C、网络与信息安全技术：如加密技术，数字证书CA等。
D、DSP技术：Digital Signal Process，DSP处理器通过硬件实现数字信号处理算法。
说明：太多细节未说明，可根据实际情况调整。重点在于1、3，不必完全按照顺序作。对于学习c++，理由是c++不只是一种语言，一种工具，她还是一种艺术，一种文化，一种哲学理念、但不是拿来炫耀得东西。对于linux内核，学习编程，读一些优秀代码也是有必要的。
注意： 要学会举一反多，有强大的基础，很多东西简单看看就能会。想成为合格的程序员，前提是必须熟练至少一种编程语言，并具有良好的逻辑思维。一定要理论结合实践。
不要一味钻研技术，虽然挤出时间是很难做到的，但还是要留点余地去完善其他的爱好，比如宇宙，素描、机械、管理，心理学、游戏、科幻电影。还有一些不愿意做但必须要做的！
技术是通过编程编程在编程编出来的。永远不要梦想一步登天，不要做浮躁的人，不要觉得路途漫上。而是要编程编程在编程，完了在编程，在编程！等机会来了在创业（不要相信有奇迹发生，盲目创业很难成功，即便成功了发展空间也不一定很大）。
嵌入式书籍推荐
Linux基础
1、《Linux与Unix Shell 编程指南》
C语言基础
1、《C Primer Plus，5th Edition》【美】Stephen Prata着
2、《The C Programming Language, 2nd Edition》【美】Brian W. Kernighan David M. Rithie（K &R）着
3、《Advanced Programming in the UNIX Environment，2nd Edition》（APUE）
4、《嵌入式Linux应用程序开发详解》
Linux内核
1、《深入理解Linux内核》（第三版）
2、《Linux内核源代码情景分析》毛德 *** 胡希明著
研发方向
1、《UNIX Network Programming》（UNP）
2、《TCP/IP详解》
3、《Linux内核编程》
4、《Linux设备驱动开发》（LDD）
5、《Linux高级程序设计》 杨宗德著
硬件基础
1、《ARM体系结构与编程》杜春雷着
2、S3C2410 Datasheet
英语基础
1、《计算机与通信专业英语》
系统教程
1、《嵌入式系统――体系结构、编程与设计》
2、《嵌入式系统――采用公开源代码和StrongARM/Xscale处理器》毛德 *** 胡希明着
3、《Building Embedded Linux Systems》
4、《嵌入式ARM系统原理与实例开发》 杨宗德著
理论基础
1、《算法导论》
2、《数据结构（C语言版）》
3、《计算机组织与体系结构?性能分析》
4、《深入理解计算机系统》【美】Randal E. Bryant David O''Hallaron着
5、《 *** 作系统：精髓与设计原理》
6、《编译原理》
7、《数据通信与计算机网络》
8、《数据压缩原理与应用》
C语言书籍推荐
1. The C programming language 《C程序设计语言》
2. Pointers on C 《C和指针》
3. C traps and pitfalls 《C陷阱与缺陷》
4. Expert C Lanuage 《专家C编程》
5. Writing Clean Code -----Microsoft Techiniques for Developing Bug-free C Programs
《编程精粹--Microsoft 编写优质无错C程序秘诀》
6. Programming Embedded Systems in C and C++ 《嵌入式系统编程》
7.《C语言嵌入式系统编程修炼》
8.《高质量C++/C编程指南》林锐
尽可能多的编码，要学好C，不能只注重C本身。算法，架构方式等都很重要。
这里很多书其实是推荐而已，不必太在意，关键还是基础，才是重中之重！！！
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