作为一个新人。如何学习嵌入式Linux?我一直在问太多次,特写文章来回答这个问题。

在学习嵌入式Linux之前。肯定要有C语言基础。汇编基础有没有无所谓(就那么几条汇编指令,用到了一看就会)。C语言要学到什么程度呢?越熟当然越好。不熟的话也要具备基本技能。比方写一个数组排序、输入数字求和什么的。学C语言唯一的方法是多敲代码多练习。编译出错没关系,自己去解决;运行出错没关系。自己去分析。曾经我是用VC来练习C语言的,常常去尝试着写一些C语言竞赛的题目。

它们是纯C、纯数学、纯逻辑的题目。不涉及界面这些东西。非常适合煅炼你的编程能力。

回到主题,首先我们要明确你的目的是什么,大概来说所谓嵌入式Linux能够分为两部分:底层系统、应用开发。

假设你是想做应用开发,那么你去把C语言、JAVA、数据结构什么的学好吧。嵌入式应用开发和PC上的应用开发并没有什么特别要注意的。或许你说在嵌入式上要做些优化。是的,要优化,可是未经优化的程序和PC上的程序开发没什么区别。

另外。当你有能力去优化时,你已经不用来问这个问题了。

详细到某个样例。比方说开发界面,在PC上我们用VC。在嵌入式Linux里或许我们用QT或许用Android。这个时候你应该去学学QT、Android的编程。可是基础还是C或JAVA。在此基础上去熟悉它们的接口。你学过VC的话,也是要花时间去了解那些类、控件的。

    假设你的目的是想学习底层系统。这是我的专长,倒是能够说一点。

    在回答这个问题之前,我先回答:不少人问我,究竟是学驱动还是学应用?

    我仅仅能说凭兴趣,而且驱动和应用并非截然分开的。

1.  我们说的驱动。事实上并不局限于硬件的操作,还有操作系统的原理、进程的休眠唤醒调度等概念。想写出一个好的应用。想比較好的解决应用碰到的问题。这些知识你应该懂。

2.  做应用门槛低,特别是如今的ANDROID,纯JAVA。

做应用的发展路径个人觉得就是业务纯熟。比方在通信行业、IPTV行业、手机行业,你了解行业的需求。所以,当领导的人,多是做应用出身的。

3.  做驱动,事实上我不想称为“做驱动”,而是想称为“做底层系统”,做好了这是通杀各行业。

我工作几年,做过手机、IPTV、会议电视,可是这些产品对我毫无区别。由于我仅仅做底层。他们的业务跟我没关系。

当应用出现故障,他们解决不了时,我就会从内核角度给他们出主意,给他们提供工具。做底层的发展方向,个人觉得是技术专家。

4.  事实上,做底层还是做应用,之间并没有一个界线,有底层经验。再去做应用,你会感觉非常踏实。

有了业务经验。你再了解一下底层。非常快就能够组成一个团队。

  

    回到怎么学的问题上。

嵌入式Linux底层系统包括哪些东西?不要急。举一个样例你就知道了。

1.  电脑一开机,那些界面是谁显示的?是BIOS。它做什么?一些自检,然后从硬盘上读入windows,并启动它。类似的,这个BIOS相应于嵌入式Linux里的bootloader。

这个bootloader要去Flash上读入Linux内核。并启动它。

2.  启动windows的目的是什么?当然是上网聊天什么的了。这些上网、聊天工具在哪?在C盘、D盘上。所以, windows要先识别出C盘、D盘。在Linux下我们称为根文件系统。

3.  windows能识别出C盘、D盘。那么肯定能读写硬盘才行。这涉及的东西称为驱动程序。当然不不过硬盘。还有网卡、USB等等。嵌入式Linux能从Flash上读出并运行应用程序,肯定也得有Flash的驱动程序啊。当然也不不过Flash。

先讲到这里吧。嵌入式LINUX里含有bootloader, 内核, 驱动程序、根文件系统这4大块。

一、bootloader:

    它就是一个略微复杂的裸板程序。

可是要把这裸板程序看懂写好一点都不easy。Windows下好用的工具弱化了我们的编程能力。

    非常多人一玩嵌入式就用ADS、KEIL。你能回答以下这几个问题吗?

1.  一上电。CPU从哪里取指令运行?

    答:一般从Flash上指令。

2.  可是Flash通常是仅仅能读不能直接写的,假设我用到全局变量。这些全局变量在哪里?

    答:全局变量应该在内存里。

3.  那么谁把全局变量放到内存里去?

    答:长期用ADS、KEIL的朋友,你能回答吗?这须要"重定位"。在ADS或KEIL里,重定位的代码是制作这些工具的公司帮你写好了。你可曾去阅读过?

4.  内存那么大,我怎么知道把"原来存在Flash上的内容"读到内存的"哪个地址去"?

    答:这个地址用"链接脚本"决定,在ADS里有scatter文件,KEIL里也有类似的文件。可是。你去研究过吗?

5.  你说重定位是把程序从Flash拷贝到内存,那么这个程序能够读Flash啊?

    答:是的,要能操作Flash。

当然不不过这些。还有设置时钟让系统执行得更快等等。

  

    先自问自答到这里吧。bootloader这一个裸板程序。事实上有3部分要点:

1.  对硬件的操作

2.  对ARM体系处理器的了解

3.  程序的基本概念:重定位、栈、代码段数据段BSS段什么的。

  

    对硬件的操作,须要看原理图、芯片手冊。这须要一定的硬件知识。不求你能设计硬件,可是至少能看懂; 不求能看懂模拟电路。可是要能看懂数字电路。这方面的能力我是在学校里学到的,微机原理、数字电路这2本书(书名忘了)就足够了。可是我怀疑你有无耐心把这2本书看完。我不知道如今有没有更快捷的书。想速成的话。就先放掉这块吧,不懂就问GOOGLE、发贴。另外,芯片手冊是肯定要读的。别去找中文的,就看英文的。

開始是非常痛苦,以后就会发现那些语法、词汇一旦熟悉后,读不论什么芯片手冊都非常easy。

    对ARM体系处理器的了解, 看杜春蕾的《ARM体系架构与编程》吧。里面讲有汇编指令,有异常模式、MMU等。也就这3块内容须要你了解。

程序的基本概念,王道当然是去看编译原理了。可惜,这类书绝对是天书级别的。劝你若非超级天才还是别去看了。

就看我写的<嵌入式Linux应用开发全然手冊>和第1期视频吧,别操心,不用花钱。照着视频把硬件相关的实验做了。这些概念就清楚了。我还没有发现第2套讲这些概念的书或视频,同意我盲目吹嘘一回。



    对于bootloader,我学习时是先看了<ARM体系架构与编程>。然后自己敲代码把各个硬件的实验都做了一遍,比方GPIO、时钟、SDRAM、UART、NAND。把它们都弄清楚了,组合在一起就非常easy看懂u-boot了。

    总结一下,看懂硬件原理图、看芯片手冊,这须要你自己去找资料。剩下的,就按<嵌入式Linux应用开发全然手冊>和第1期视频的章节文件夹去学习吧。

二、内核:

想速成的人,先跨过内核的学习,直接学习怎么写驱动。想成为高手,内核必须深刻了解。注意,我说的是了解。我没奢望去写出一个内核。

要对里面的调度机制、内存管理机制、文件管理机制等等有所了解。

    推荐两本书:

1.  通读<linux内核全然凝视>,请看薄的那本(浮燥的社会讲求速度, 呵)。

2.  选读<Linux内核情景分析>, 想了解哪一块就读哪一节。



三、驱动:

    驱动包括两部分:硬件本身的操作、驱动程序的框架。又是硬件,还是要看得懂原理图、读得懂芯片手冊。多练吧。

说到驱动框架,有一些书介绍一下。LDD3,即<Linux设备驱动>,老外写的那本,里面介绍了不少概念。值得一读。可是,它的作用也就限于介绍概念了。我基本上是入门之前用它来熟悉一下概念。入门后就扔掉了。驱动方面比較全的介绍,应该是宋宝华的<linux设备驱动开发具体解释>了。老实说我仅仅看过文件夹,有不少人说好,这里推荐一下。要想深入了解某一块,<Linux内核情景分析>绝对是超5星级推荐。你别指望把它读完,1800多页。上下两冊呢。我是某一块不清楚时,就去翻一下它。

不论什么一部分,这书都能够讲上2、3百页。很具体。

而且是以某个目标来带你分析内核源代码。

它以linux 2.4为例,可是原理相通,相同适用于其他版本号的linux。

    把你手上的开发板所涉及的硬件,都去尝试写一个驱动吧。有问题就先"痛苦地思考",思考的过程中你会把非常多不相关的知识串联起来。终于贯通。



四、根文件系统:

    大家有没有想过以下这2个问题:

1.  对于Linux做出来的产品。有些用作监控、有些做手机、有些做平板。那么内核启动后,挂载根文件系统后。应该启动哪一个应用程序呢?

    答:内核不知道也无论应该启动哪一个用户程序。它仅仅启动init这一个应用程序。它相应/sbin/init。显然。这个应用程序就要读取配置文件,依据配置文件去启动用户程序(监控、手冊界面、平板界面等等)。

这个问题提示我们,文件系统的内容是有一些约定的,比方要有/sbin/init。要有配置文件。

2.  你写的hello,world!

程序,有没有想过里面用到的printf是谁实现的?

    答:这个函数不是你实现的,是库函数实现的。

它执行时,得找到库。

这个问题提示我们。文件系统里还要有库。

简单的自问自答到这里。要想深入了解,能够看一下busybox的init.c,就能够知道init进程做的事情了。当然,也能够看<嵌入式Linux应用开发全然手冊>里构建根文件系统那章。



    说一下我的学习经历吧。

1.  我在学校时读的是物理电子专业,事实上课程里没有教怎么设计电路,仅仅是教了些电子电路方面的知识。PCB的设计是在实验室里自学的,仅仅设计过2层板,如今忘记得差点儿相同了。可是保留了看原理图、看芯片手冊的能力。

2.  选修了软件学位,对软件设计挺感兴趣,可是也仅仅是学了C语言、数据库而已。

凭着兴趣做了不少竞赛题。没能力去參加竞赛,可是把C语言练得非常扎实。

3.  在实验室、在第1家公司。就是设计些简单的PCI卡,写一下windows的驱动程序

4.  在第2家公司。用51单片机做车载电话,開始走上纯软件的道路。

5.  開始感到单片机的不足,辞职半年闭门学Linux。从red hat怎么操作開始。步骤就是先看<ARM体系架构与编程>。再自己写裸板程序操作硬件。接着到分析u-boot。

同一时候看<linux内核全然凝视>。对LINUX框架有所了解。在写裸板时,建议各位加强对中断的理解。内核就是用中断来完毕各种功能的。

6.  分析完u-boot,就開始进行简单的驱动编程了,这时候,能力还非常弱。

7.  開始去中兴上班,工作2年,编写各类驱动、解决各类问题(驱动问题、帮助定位应用问题),能力得到煅炼。

从教师的国家镶嵌品输送

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