做一个嵌入式Linux系统究竟要做哪些工作

1、Linux 基础

安装Linux *** 作系统 Linux文件系统 Linux常用命令 Linux启动过程详解 熟悉Linux服务能够独立安装Linux *** 作系统

能够熟练使用Linux系统的基本命令 认识Linux系统的常用服务安装Linux *** 作系统 Linux基本命令实践 设置Linux环境变量 定制Linux的服务

Shell 编程基础使用vi编辑文件 使用Emacs编辑文件 使用其他编辑器

2、Shell 编程基础

Shell简介 认识后台程序Bash编程熟悉Linux系统下的编辑环境 熟悉Linux下的各种Shell 熟练进行shell编程熟悉vi基本 *** 作

熟悉Emacs的基本 *** 作 比较不同shell的区别 编写一个测试服务器是否连通的shell脚本程序 编写一个查看进程是否存在的shell脚本程序

编写一个带有循环语句的shell脚本程序

3、Linux 下的C 编程基础

linux C语言环境概述 Gcc使用方法 Gdb调试技术 Autoconf Automake Makefile 代码优化

熟悉Linux系统下的开发环境 熟悉Gcc编译器 熟悉Makefile规则编写Hello,World程序 使用 make命令编译程序 编写带有一个循环的程序

调试一个有问题的程序

4、嵌入式系统开发基础

嵌入式系统概述交叉编译 配置TFTP服务 配置NFS服务 下载Bootloader和内核

嵌入式Linux应用软件开发流程熟悉嵌入式系统概念以及开发流程 建立嵌入式系统开发环境制作cross_gcc工具链 编译并下载U-boot

编译并下载Linux内核 编译并下载Linux应用程序

5、嵌入式系统移植

Linux内核代码 平台相关代码分析 ARM平台介绍 平台移植的关键技术 移植Linux内核到 ARM平台 了解移植的概念

能够移植Linux内核移植Linux26内核到 ARM9开发板

6、嵌入式 Linux 下串口通信

串行I/O的基本概念 嵌入式Linux应用软件开发流程 Linux系统的文件和设备 与文件相关的系统调用 配置超级终端和MiniCOM

能够熟悉进行串口通信 熟悉文件I/O 编写串口通信程序 编写多串口通信程序

7、嵌入式系统中多进程程序设计

Linux系统进程概述 嵌入式系统的进程特点 进程 *** 作 守护进程 相关的系统调用了解Linux系统中进程的概念 能够编写多进程程序编写多进程程序

编写一个守护进程程序 sleep系统调用任务管理、同步与通信 Linux任务概述任务调度 管道 信号 共享内存 任务管理 API 了解Linux系统任务管理机制

熟悉进程间通信的几种方式 熟悉嵌入式Linux中的任务间同步与通信编写一个简单的管道程序实现文件传输 编写一个使用共享内存的程序

8、嵌入式系统中多线程程序设计

线程的基础知识 多线程编程方法 线程应用中的同步问题了解线程的概念 能够编写简单的多线程程序编写一个多线程程序

9、嵌入式 Linux 网络编程

网络基础知识 嵌入式Linux中TCP/IP网络结构 socket 编程 常用 API函数 分析Ping命令的实现 基本UDP套接口编程 许可证管理

PPP协议 GPRS 了解嵌入式Linux网络体系结构 能够进行嵌入式Linux环境下的socket 编程 熟悉UDP协议、PPP协议 熟悉GPRS

使用socket 编写代理服务器 使用socket 编写路由器 编写许可证服务器 指出TCP和UDP的优缺点 编写一个web服务器 编写一个运行在

ARM平台的网络播放器

10、GUI 程序开发

GUI基础 嵌入式系统GUI类型 编译QT 进行QT开发熟悉嵌入式系统常用的GUI 能够进行QT编程使用QT编写“Hello，World”程序

调试一个加入信号/槽的实例 通过重载QWidget 类方法处理事件

11、Linux 字符设备驱动程序

设备驱动程序基础知识 Linux系统的模块 字符设备驱动分析 fs_operation结构 加载驱动程序了解设备驱动程序的概念

了解Linux字符设备驱动程序结构 能够编写字符设备驱动程序编写Skull驱动 编写键盘驱动 编写I/O驱动 分析一个看门狗驱动程序

对比Linux26内核与24内核中字符设备驱动的不同Linux 块设备驱动程序块设备驱动程序工作原理 典型的块设备驱动程序分析

块设备的读写请求队列了解Linux块设备驱动程序结构 能够编写简单的块设备驱动程序比较字符设备与块设备的异同 编写MMC卡驱动程序 分析一个文件系统

对比Linux26内核与24内核中块设备驱动的不同

12、文件系统

虚拟文件系统 文件系统的建立 ramfs内存文件系统 proc文件系统 devfs 文件系统 MTD技术简介 MTD块设备初始化

MTD块设备的读写 *** 作了解Linux系统的文件系统 了解嵌入式Linux的文件系统 了解MTD技术 能够编写简单的文件系统为 ARM9开发板添加 MTD支持

移植JFFS2文件系统 通过proc文件系统修改 *** 作系统参数 分析romfs 文件系统源代码 创建一个cramfs 文件系统

无论选择哪一方向，基本的linux的知识是需要具备的，其他还需要掌握的知识有ARM(最常用的一款嵌入式处理器)和C语言编程，每一方面知识的掌握熟练程度都最终决定了个人进行嵌入式linux开发的综合能力。

更多详情来源：《华清远见嵌入式学院》

11 有哪些设备使用单片机或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。我们说的单片机不使用 *** 作系统，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。

12 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：

看原理图，确定引脚是哪一个，确定它输出什么电平才可以

看芯片手册，确定要怎么 *** 作寄存器

写程序

但是，怎么编写程序，单片机和Linux有很大不同。

13 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。

14 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：

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。

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。

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：

open：打开驱动程序。

read/write：读、写数据。

ioctl：传入各种参数，获得各种参数。

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。

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。

21 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。

22 一个嵌入式Linux系统的组成

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：

组成：嵌入式Linux系统= bootloader + linux内核 + 根文件系统(里面含有APP)。

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。

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。

23 要学习bootloader吗

Bootloader有很多种，常用的叫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。

24 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。

LED驱动程序：这是最简单的驱动程序。

按键驱动程序：它也比较简单，从它引入“中断”。

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。

25，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：

基本设备的访问，比如LCD、输入设备

进程、线程、进程通信、线程同步与互斥

休眠-唤醒、POLL机制、信号

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。

26，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

31 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。

32 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。

33 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。

在一个嵌入式系统中使用Linux开发，根据应用需求的不同有不同的配置开发方法，但是一般都要经过如下的过程：

1．建立开发环境

*** 作系统一般使用RedHat-Linux，版本从7到9都可以，选择定制安装或全部安装，通过网络下载相应的GCC交叉编译器进行安装（例如arm-Linux-gcc、arm-μclibc-gcc），或者安装产品厂家提供的交叉编译器。

2．配置开发主机

配置MINICOM，一般的参数为波特率为115 200bps，数据位为8位，停止位为1，无奇偶校验，软件硬件流控设为无。在Windows下的超级终端的配置也是这样的。MINICOM软件的作用是作为调试嵌入式开发板的信息输出的监视器和键盘输入的工具。配置网络，主要是配置NFS网络文件系统，需要关闭防火墙，简化嵌入式网络调试环境设置过程。

3．建立引导装载程序BOOTLOADER

从网络上下载一些公开源代码的BOOTLOADER，如U-BOOT、BLOB、VIVI、LILO、ARM-BOOT、RED-BOOT等，根据自己具体的芯片进行移植修改。有些芯片没有内置引导装载程序，例如三星的ARM7、ARM9系列芯片，这样就需要编写开发板上Flash的烧写程序，网络上有免费下载的Windows下通过JTAG并口简易仿真器烧写ARM外围Flash芯片的烧写程序，也有Linux下的公开源代码的J-Flash程序。如果不能烧写自己的开发板，就需要根据自己的具体电路进行源代码修改。这是系统正常运行的第一步。如果购买了厂家的仿真器当然比较容易烧写Flash，这对于需要迅速开发自己产品的人来说可以极大地提高开发速度，但是其中的核心技术是无法了解的。

4．下载别人已经移植好的Linux *** 作系统

如μCLinux、ARM-Linux、PPC-Linux等，如果有专门针对所使用的CPU移植好的Linux *** 作系统那是再好不过的，下载后再添加自己的特定硬件的驱动程序，进行调试修改，对于带MMU的CPU可以使用模块方式调试驱动，对于μCLinux这样的系统则需编译进内核进行调试。

5．建立根文件系统

从下载使用BUSYBOX软件进行功能裁减，产生一个最基本的根文件系统，再根据自己的应用需要添加其他程序。默认的启动脚本一般都不会符合应用的需要，所以就要修改根文件系统中的启动脚本，它的存放位置位于/etc目录下，包括：/etc/initd/rcS、/etc/profile、/etc/profile等，自动挂装文件系统的配置文件/etc/fstab，具体情况会随系统不同而不同。根文件系统在嵌入式系统中一般设为只读，需要使用mkcramfs、genromfs等工具产生烧写映像文件。

6．建立应用程序的Flash磁盘分区

一般使用JFFS2或YAFFS文件系统，这需要在内核中提供这些文件系统的驱动，有的系统使用一个线性Flash（NOR型）512KB～32MB，有的系统使用非线性Flash（NAND型）8～512MB，有的两个同时使用，需要根据应用规划Flash的分区方案。

7．开发应用程序

应用程序可以放入根文件系统中，也可以放入YAFFS、JFFS2文件系统中，有的应用不使用根文件系统，直接将应用程序和内核设计在一起，这有点类似于μCOS-II的方式。

8．烧写内核、根文件系统、应用程序

9．发布产品

《linux就该这么学》是一本不错的教程哦

韦东山：6000字长文告诉你如何学习嵌入式linux

链接：网页链接

第1章 单片机和Linux的区别

11 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。

12 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。

13 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。

14 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。

21 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。

23 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。

24 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。

25，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。

26，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

31，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。

32，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。

33，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。

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如果从应用层的应用开发出发，创客学院建议先熟悉API函数，如果从应用层的界面开发出发，则建议学习Qt，WinCE或Android等。但真实的嵌入式开发，熟悉以上还是远远不够的，建议如下学习曲线

第一节段 熟练使用Linux *** 作系统

学习Linux *** 作系统的概念和安装方法，理解Linux下的基本命令、管理配置和编辑器，包括VI编辑器，GCC编译器，GDB调试器和 Make 项目管理工具等知识。

第二阶段 精通linux下C语言

通过大量编程实例重点学习C语言的高级编程知识，包括函数与程序结构、指针、数组、常用算法、库函数的使用等知识，另外，还要学习数据结构的基础内容，包括链表、队列、栈、树、哈希表、图等内容。

第三阶段 嵌入式Linux应用编程

精通嵌入式Linux下的程序设计，精通嵌入式Linux开发环境，强化对Linux应用开发的理解和编码调试的能力，包括系统编程、文件I/O、多进程和多线程、网络编程、GUI图形界面编程、数据库。

第四阶段 嵌入式入门阶段-ARM体系结构

ARM处理器体系结构、编程环境、指令集、寻址方式、调试、汇编和混合编程。ARM的常用接口开发及硬件电路设计基础（包括IO、串口、看门狗、实时时钟、SPI、IIC、扫描键盘、FLASH *** 作等），为以后的设备驱动的学习打好基础。

第五阶段 嵌入式高级阶段-Linux内核和驱动开发

深入内核细节，了解Linux相关运行机理，为后面的驱动开发打好理论基础，内容包括内核源码结构、内存管理、进程管理、中断管理、系统调用、内核同步、时钟和定时器管理、信号、调度、进程间通信、文件系统和I/O设备管理等方面的内容。

第六阶段 嵌入式硬件开发（学软件的可以不学，但了解硬件对学嵌入式软件有更深入的了解，尤其对系统的理解更深入。）

内容包括单片机的学习，电路分析和电路的原理，PCB设计，主要包括Altium Designed,电子设计基础知识，原理图初步设计，进阶，提高，深入，pcb库的设计，集成库的作用和制作，pcb设计初步，PCB设计提高，PCB深入，对FPGA和CPLD系统的相关基础概念等

第七阶段 嵌入式深入阶段

变成高手，你还要进一步学习内核和系统，内容包括计算机系统结构和汇编，linux内核编程，linux内核的基础知识，汇编及保护模式，linux内核体系结构，linux引导程序分析，linux内核代码分析，linux块设备驱动程序分析等

第八阶段 实践阶段

其实就是循序渐进，先学好基础理论知识，然后动手试验，最后总结试验结果，验证所学知识并积累经验

前者强调的是产品（linux嵌入式产品），而后者强调的是软件（内核和驱动）。

一般做linux嵌入式产品时都要涉及linux驱动和内核，当然不仅仅是内核驱动，还有gui系统，和其他软件等。

而做linux内核驱动则不一定用于嵌入式产品，也可以用于开发pc机（也就是一般的x86架构）软件。

入门嵌入式工程师

此阶段主要是前期的入门过程，主要针对入行没多久的新人。其实成功没有捷径，所以打好基础才是关键。嵌入式开发要学什么主要包含以下4个方面的内容：

1电路知识 首先你要学习电路、模电、数电，认识电阻、电容、三极管，基础器件要知道，放大电路、集成运放、时序电路基本电路能看懂，不然看电路图一定是云里雾里，也就无法进行后续的工作。硬件产品的设计实现，包括器件选型、原理图和PCB设计、电路调试，都需要过硬的电路基础。

2C语言

C语言是嵌入式开发中最重要的编程语言，要对这门语言有深入的理解，毕竟不仅仅要会写程序，看懂他人程序也很重要。最基本的数据类型、数组、指针、结构体，链表、文件 *** 作等都要会，掌握基本语法和语句，不然你要能区分指针数组与数组指针吗

3单片机 单片机入门相对简单，通过单片机的学习可以熟悉单片机的硬件结构，包括I/O口、AD转换、通信(串口、并口、I2C、CAN、USB、以太网、ZigBee技术等)、显示(LED、LCD等)、控制(PWM等控制技术)、数据处理(图形、图像、语音、视频等的处理或识别)等，学好单片机可以为采用嵌入式系统奠定良好的基础。

4Linux基础

Linux的源码和架构都是开放的，在嵌入式系统中应用尤为广泛，学习Linux对于系统的开发会有很大的帮助。详细了解Linux下的目录结构、基本命令、编辑器VI、编译器GCC、调试器GDB和 Make 项目管理工具，Shell Makefile脚本编写等知识，以及嵌入式开发环境的搭建。

中级嵌入式工程师

经过第一个阶段的学习，你已经可以进行嵌入式开发工作了，但是要进阶依旧还有很多知识要学，而这个阶段也将是第一个分水岭，使得优秀的嵌入式工程师得以脱颖而出。此阶段虽然只有三项，但涉及的知识非常广，要想学好需要花费大量的精力。

1Linux编程

系统编程可以直接跟内核及核心系统程序库对话，深入了解Linux内核。掌握Linux系统编程主要提升对Linux应用开发的理解和代码调试的能力。由于网络应用开发越来越广泛，通过Linux网络发展、TCP/IP协议、socket编程、TCP网络编程、UDP网络编程、Web编程开发等方面入手，可以全面了解Linux网络应用程序开发。

2数据结构与算法 数据结构及算法在嵌入式底层驱动、通信协议及各种引擎开发中得到了广泛的应用，语言编译要使用栈、散列表以及语法树; *** 作系统中用队列、存储管理表及目录树等;数据库系统运用线型表、多链表及索引表进行数据管理等等，对其掌握的好坏直接影响程序的效率、简洁及健壮性。

3QT、DSP、FPGA

Linux没有自己界面，学习QT编程可以创建艺术级的图形用户界面所需的所有功能，从而更好的实现人机交互控制。而如今用户对于图形图像的要求也越来越高，这就需要DSP、FPGA技术来设计开发更好的嵌入式视觉系统。

高级嵌入式工程师

学习了前两个阶段的知识，你已经可以胜任大部分嵌入式工作了，但是距离大咖仍有一定的差距，其实已经到了第二个分水岭。这部分更多涉及系统层面，没有全方位的知识将会很难下手。

1 *** 作系统平台开发 除了Linux外，嵌入式 *** 作系统还有ARM、WINCE、uC/OS II、Vxworks、uClinux等，不同的系统有着不同的使用环境，你需要学习掌握系统的各个模块，为底层平台搭建做好准备。熟悉各个 *** 作系统的特点以及系统的内核移植，确保 *** 作系统能在某个微处理器或微控制器上运行。随着手机智能硬件的快速兴起，Android *** 作系统开发也越来越重要。

2驱动开发 驱动程序设计是嵌入式Linux开发工作中非常重要的一部分。不仅要熟悉Linux的内核机制、驱动程序与用户级应用程序的接口，掌握系统对设备的并发 *** 作。还要具备ARM硬件接口的基础知识，熟悉ARM Cortex处理器各资源、掌握Linux设备驱动原理框架，以及工程中常见Linux高级字符设备、块设备、网络设备、USB设备的驱动开发。

当你到达这个位置的时候，可以说你已经是一个人生赢家了，而真正的学习过程如同一场漫长的修行,在这个过程中,必定有各种各样的困难。当然了，嵌入式工作中更多的需要实践以及经验的积累，相信守得云开见月明，你也可成为一名优秀的嵌入式工程师。需要嵌入式培训，可以来到华清的星创客精英训练营，专门培训中高端嵌入式工程师。

韦东山的那本书挺经典，卓越的链接：

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