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什么是嵌入式?
嵌入式分為廣義和狹義兩種。廣義的嵌入式就是片上系統(tǒng)(system on a chip)，包括單片機、PSOC、NIOS、Microblaze等。而狹義的嵌入式就是ARM9、cortex A8等特定的跑操作系統(tǒng)的芯片。這里主要介紹狹義嵌入式的學(xué)習(xí)路線，主流的方法，先學(xué)會使用它，再深入研究底層。
常用的嵌入式操作系統(tǒng)有Linux、WIN CE、安卓、Vxworks、QNX、OSE等，目前資料最多的是linux，所以下面以linux為例。
一、安裝虛擬機和Linux系統(tǒng)。
一般人用的電腦都會裝Windows系統(tǒng)，要想在Windows上跑其它系統(tǒng)，得安裝虛擬機。而目前主流的虛擬機有vmware、VirtualBox、hyperV等，你可以隨便選一個安裝。然后去官網(wǎng)下載個人版的Linux鏡像(.iso文件)并把它安裝在虛擬機里面即可，這里給出主流Linux系統(tǒng)的官網(wǎng)鏈接：ubuntu、fedora、centos、debian、suse。如果你沒有用過linux的話，推薦使用ubuntu。因為RedHat要收費，并改名為RHEL，所以這里不作介紹。
先下載一本《鳥哥私房菜》。然后進入第二、三、四階段(前期的學(xué)習(xí)不需要開發(fā)板)。
二、學(xué)會使用Linux常用命令。
這里，必須改改在Windows下點鼠標的習(xí)慣，在linux下做事得用命令行。此外，在Linux下載軟件，不需要在百度下載，而是用linux自帶的軟件包管理工具(如：apt-get、dnf、rpm等)。如果你用ubuntu的話，得修改軟件源(下載軟件的網(wǎng)址)，因為國外的源比較慢，百度上有詳細說明。接下來，得學(xué)會最基本的命令，如：ls、cd、find、grep、ps、diff、fdisk、ifconfig等。跟著教材多操作幾遍就會了，沒有很深的理論知識，不需要掌握所有的命令，也不需要記住所有命令的選項，用到的時候會查就可以了。有空的話可以上ubuntu社區(qū)或者linux公社。
三、學(xué)會使用Linux常用工具。
1、編輯器(寫代碼必備的)。有g(shù)edit,vim,emacs,sublime等，推薦學(xué)vim。
2、gcc和gdb。gcc是編譯器，gdb就是代碼調(diào)試器。
3、makefile、autoconf、automake。這里可不像VC++6.0這種工具，點個鼠標就給你編譯好。在Linux下，你得用makefile和make工具，來編譯代碼。其中autoconf和automake可以自動生成makefile。
4、ssh、tftp。如果你在ARM開發(fā)板上弄了個Web服務(wù)器，那么，你就可以用這些工具去訪問它。其中，ssh工具建議用SecureCRT或者MobaXterm。
5、samba。要想用Linux跟windows交換數(shù)據(jù)，還可以搭建samba服務(wù)器。
6、版本控制器。有svn,cvs,git等，推薦學(xué)git。有了git，你就不必手動備份代碼了。
四、學(xué)會編寫shell腳本。
在實際工作中，復(fù)雜的系統(tǒng)管理操作，不會一行一行地敲命令，而是用腳本(命令是基礎(chǔ))。腳本也是一種編程語言，只不過是解釋型語言。相比C/C++、C#、JAVA這類高級語言，腳本要易學(xué)很多(因為增加了語法糖)。在Linux下，shell也有很多種，如：bsh、bash、csh、tcsh、ksh、zsh等，一般是學(xué)bash，其它的遇到再學(xué)也不遲，因為都是大同小異的。此外，bash語法比較奇特，很多符號(如：$#,$0,$?等)比較難記，不過也沒必要特意去死記它，有個印象就可以了，用到的話再查手冊，這里重點掌握正則表達式。如果有時間的話，建議再學(xué)python腳本，python的語法要容易很多，用途也比bash廣很多。推薦《Shell腳本編程訣竅》。
五、學(xué)會Linux下C編程。
盡管學(xué)會bash已經(jīng)能做很多事情了，但是驅(qū)動和內(nèi)核開發(fā)還是用C語言，因為那時候系統(tǒng)還沒起來，bash是用不了的。此外，C語言的執(zhí)行效率比bash要高，網(wǎng)絡(luò)編程的Socket也常常用C語言開發(fā)。在這里，得掌握基本的文件操作、進程/線程控制、Socket等。推薦《Linux環(huán)境C程序設(shè)計》、《UNIX環(huán)境高級編程》、《UNIX網(wǎng)絡(luò)編程 卷1》、《UNIX網(wǎng)絡(luò)編程 卷2》，或許這些教材有點難，但是，請不要鉆牛角尖，不懂的暫時跳過，在學(xué)完下一階段的理論之后，再來看，之前不懂的東西就變得容易。
六、增強理論知識。
因為有的人打著嵌入式硬件工程師的名號裝逼，其實嵌入式硬件就是普通硬件工程師做的工作。我們這里都是討論軟件方面的內(nèi)容，而且嵌入式是以軟件為主導(dǎo)的(工資上有較大差距)。如果對硬件感興趣的，可以參考本博客《如何學(xué)習(xí)硬件設(shè)計——理論篇》和《如何學(xué)習(xí)硬件設(shè)計——實踐篇》，這里不要求掌握硬件，有一定程度的了解即可。
1、單片機。具體的學(xué)習(xí)路線請參考本博客的《如何學(xué)習(xí)單片機》。不想學(xué)單片機的話，可以學(xué)計算機組成原理。
2、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。主要掌握表和樹，其中鏈表會在操作系統(tǒng)的調(diào)度算法中用到。
3、操作系統(tǒng)。全部都是重點，必須深入研究，才會對Linux有個較全面的認識。
4、編譯原理。有時間的話，最好多看看，沒空的話，也得了解一下。對于提高編程能力，有一定的幫助。
5、數(shù)據(jù)庫。除了基本的數(shù)據(jù)庫理論之外，還得掌握SQLite或者Oracle。
6、ARM體系結(jié)構(gòu)。介紹ARM的架構(gòu)和指令集，在移植uboot和驅(qū)動中會用到，不做這兩項工作的話，可以不學(xué)。
7、計算機網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)。開發(fā)中用到的tcp、udp、ssh、tftp、http、rtp就會涉及到網(wǎng)絡(luò)相關(guān)的知識，也就是socket套接字編程。
8、接口應(yīng)用。如：串口、zmodem、IIC、SPI、1-wire、USB、HDMI、CAN、IIS、PCIE、藍牙、陀螺儀等。
學(xué)完上面這些理論之后，得再復(fù)習(xí)一下linux下C編程，你會有更大的收獲。
先下載一本韋東山的《嵌入式Linux應(yīng)用開發(fā)完全手冊》，還要買一塊2440的開發(fā)板(雖然s3c2440已經(jīng)停產(chǎn)，但是這芯片依照是資料最多的一塊)，然后進入七、八、九、十階段。其中第七、八、九階段，使用開發(fā)板自帶的bootloader即可，暫時不必研究它。
七、文件系統(tǒng)。
在學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)原理的時候，已經(jīng)有介紹文件系統(tǒng)了，而且不需要深入研究文件系統(tǒng)的具體算法，只需要了解其特性再學(xué)會使用它就可以了。如：NFS、FAT32、NTFS、yaffs2、ext4、ZFS等。
八、內(nèi)核裁剪。
一般初學(xué)，可以先掌握內(nèi)核剪裁(具體工作就是填寫若干個選項)。剪裁只是去掉內(nèi)核部分不需要的功能，以減少代碼體積。這里只要求你對內(nèi)核的各個功能選項都很熟悉就可以了。如果剪裁還不能滿足要求的話，得閱讀內(nèi)核源碼，修改內(nèi)核了。推薦《Understanding the Linux Kernel》和《Linux Kernel Development》。閱讀內(nèi)核源碼，推薦windows下的source insight或者eclipse。
九、驅(qū)動開發(fā)。
由于系統(tǒng)還沒起來，所以驅(qū)動能用到的API(內(nèi)核的部分API，如：kprintk、kmalloc等)并不多，很多函數(shù)還是得自己寫的，其中，會經(jīng)常訪問臨界資源，所以得掌握自旋鎖、睡眠鎖。此外，驅(qū)動程序出問題的話，整個系統(tǒng)就掛掉了，所以還要掌握各種調(diào)試驅(qū)動的方法，如：goto語句、日志系統(tǒng)、KDB等。接下來就要熟悉掌握字符設(shè)備和塊設(shè)備的驅(qū)動程序了。推薦《小白的博客》和《Linux Device Drivers》(不建議看中文版)。
十、移植bootloader。
單片機也有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也是一樣的功能，同樣，也沒有那么重要所以把它排在后面。常用的bootloader有vivi和uboot，一般學(xué)習(xí)uboot，主要掌握uboot的啟動流程和移植。在經(jīng)過前面的學(xué)習(xí)，那么uboot對你來說已經(jīng)非常容易的了，一般只需要學(xué)會使用uboot或者用已經(jīng)移植好的uboot，不需要深入研究它。推薦看uboot自帶的幫助文檔以及《深入理解BootLoader》。閱讀uboot源碼，推薦windows下的source insight或者eclipse。
十一、圖形界面開發(fā)
常用的GUI圖形庫有：GTK++、QT、JAVA、安卓等。有C++基礎(chǔ)的，建議學(xué)習(xí)QT，不會C++的，建議學(xué)JAVA。在前期的GUI開發(fā)，可以不需要使用開發(fā)板，而2440下適合跑QT，如果要跑JAVA、安卓的話，建議換一塊開發(fā)板，可以考慮Exynos4412開發(fā)板。此外，你還可以用python自帶的TKinter來開發(fā)圖形界面。推薦《QT5編程入門》、《瘋狂JAVA講義》、《瘋狂Android講義》、《python編程入門》。
因為安卓系統(tǒng)是在Linux的基礎(chǔ)上封裝了一層API，所以，如果做安卓驅(qū)動，就得掌握Linux(上面前十個階段)。如果只做安卓app，你只需要使用android studio或者eclipse配合安卓模擬器(最好用安卓手機)，就可以了，不需要學(xué)習(xí)Linux，也不需要開發(fā)板。
在你做過幾個GUI項目之后，再學(xué)習(xí)UML和設(shè)計模式，這會大大增強你的代碼架構(gòu)能力。
十二、Web開發(fā)。
有的時候得在ARM板上搭個Web服務(wù)器，這里，得學(xué)習(xí)HTML、CSS、Javascript、XML、Ajax、PHP等。看起來內(nèi)容很多，但其實并不多，因為這些語言都很容易上手。初學(xué)可以使用Adobe的Dreamweaver做開發(fā)，上手之后一個sublime text配合firefox瀏覽器就可以了(還要學(xué)習(xí)MVC模式)。此外，還得會用bash或者python編寫CGI程序，這樣才可以在網(wǎng)頁上調(diào)用到底層的C語言接口。推薦《瘋狂HTML 5/CSS3/JavaScript講義》。
十三、雜談。
今天沒有涉及流程圖繪制軟件、文檔生成工具等(這兩個東西在工作中會經(jīng)常用到)。
由上文可知，嵌入式軟件涉及很多計算機相關(guān)的知識，這對于電子專業(yè)的學(xué)生來說，無疑相當于跨專業(yè)那么大難度。此外，就算你掌握了上面所提及的知識，那也只是打開一扇小小的窗戶而已，還有很多事情做不了的。比如：二維碼識別、視頻采集卡等。
嵌入式的工作也分成幾個崗位，分別是系統(tǒng)工程師、驅(qū)動工程師、軟件工程師(負責(zé)網(wǎng)頁或GUI開發(fā))、UI工程師(又稱美工)。
系統(tǒng)工程師：熟悉操作系統(tǒng)的內(nèi)核原理、熟讀內(nèi)核源碼。主要職責(zé)為系統(tǒng)打補丁或者添加新功能，如：熱升級、提高系統(tǒng)的容錯性等。一般的公司是不做這種開發(fā)的。
驅(qū)動工程師：熟悉各種外設(shè)的驅(qū)動開發(fā)，為內(nèi)核和GUI提供接口。由于很多IC廠商提供了相關(guān)芯片的驅(qū)動程序，而導(dǎo)致很多驅(qū)動工程師下崗(需求量減少)。
軟件工程師：熟悉各種編程語言和GUI圖形庫、框架(不是會查文檔就可以的，而是要求非常熟悉框架)。由于項目需求經(jīng)常變更，開發(fā)效率跟不上變化，所以軟件工程師的需求量大大增加。
UI工程師：主要負責(zé)美化界面。美術(shù)特長生更適合這類工作。
宋工企鵝號：35--24-65--90-88 Tel/WX：173--17--95--19--08
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發(fā)表于 2018-3-10 09:49:49
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