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    新人怎樣學習嵌入式Linux?

    • 發布:嵌入式培訓
    • 來源:電子發燒友論壇
    • 時間:2017-04-14 10:31

    作為一個新人,怎樣學習嵌入式Linux?被問過太多次,特寫這篇文章來回答一下。

    在學習嵌入式Linux之前,肯定要有C語言基礎。匯編基礎有沒有無所謂(就那么幾條匯編指令,用到了一看就會)。

    C語言要學到什么程度呢?越熟當然越好,不熟的話也要具備基本技能。比如寫一個數組排序、輸入數字求和什么的。

    學C語言唯一的方法是多寫程序多練習,編譯出錯沒關系,自己去解決;執行出錯沒關系,自己去分析。以前我是用VC來練習C語言的,經常去嘗試著寫一些C語言競賽的題目。它們是純C、純數學、純邏輯的題目,不涉及界面這些東西,很適合煅煉你的編程能力。

    回到主題,首先我們要明白你的目的是什么,大概來說所謂嵌入式Linux可以分為兩部分:底層系統、應用開發。 如果你是想做應用開發,那么你去把C語言、數據結構、JAVA什么的學好吧。嵌入式應用開發和PC上的應用開發并沒有什么特別要注意的。也許你說在嵌入式上要做些優化,是的,要優化,但是未經優化的程序和PC上的程序開發沒什么差別。

    另外,當你有能力去優化時,你已經不用來問這個問題了。具體到某個例子,

    比如說開發界面,在PC上我們用VC;在嵌入式Linux里也許我們用QT也許用Android,這個時候你應該去學學QT、Android的編程。但是基礎還是C或JAVA,在此基礎上去熟悉它們的接口。你學過VC的話,也是要花時間去了解那些類、控件的。

    如果你的目的是想學習底層系統,這是我的專長,倒是可以說一點。

    在回答這個問題之前,我先回答:不少人問我,到底是學驅動還是學應用?

    我只能說憑興趣,并且驅動和應用并不是截然分開的

    1. 我們說的驅動,其實并不局限于硬件的操作,還有操作系統的原理、進程的休眠喚醒調度等概念。 想寫出一個好的應用,想比較好的解決應用碰到的問題,這些知識你應該懂

    2. 做應用門檻低,特別是現在的ANDROID,純JAVA。做應用的發展路徑個人認為就是業務純熟。

    比如在通信行業、IPTV行業、手機行業,你了解行業的需求。所以,當領導的人,多是做應用的。

    3. 做驅動,其實我不想稱為“做驅動”,而是想稱為“做底層系統”,做好了這是通殺各行業。我工作幾年,做過手機、IPTV、會議電視,但是這些產品對我毫無差別,因為我只做底層。他們的業務跟我沒關系。 當應用出現問題,他們解決不了時,我就會從內核角度給他們出主意,給他們提供工具。

    做底層的發展方向,個人認為是技術專家。

    4. 其實,做底層還是做應用,之間并沒有一個界線,有底層經驗,再去做應用,你會感覺很踏實。有了業務經驗,你再了解一下底層,很快就可以組成一個團隊。

    回到怎么學的問題上。嵌入式Linux底層系統包含哪些東西?不要急,舉一個例子你就知道了。

    1. 電腦一開機,那些界面是誰顯示的?是BIOS,它做什么?一些自檢,然后從硬盤上讀入windows,并啟動它。類似的,這個BIOS對應于嵌入式Linux里的bootloader。這個bootloader要去Flash上讀入Linux內核,并啟動它。

    2. 啟動windows的目的是什么?當然是上網聊天什么的了。這些上網、聊天工具在哪?

    在C盤、D盤上。所以, windows要先識別出C盤、D盤。在Linux下我們稱為根文件系統。

    3. windows能識別出C盤、D盤,那么肯定能讀寫硬盤才行。這涉及的東西稱為驅動程序。當然不僅僅是硬盤,還有網卡、USB等等。嵌入式Linux能從Flash上讀出并執行應用程序,肯定也得有Flash的驅動程序啊,當然也不僅僅是Flash。

    嵌入式LINUX里含有bootloader, 內核, 驅動程序、根文件系統這4大塊。

    一、bootloader:

    它就是一個稍微復雜的裸板程序。但是要把這裸板程序看懂寫好一點都不容易。Windows下好用的工具弱化了我們的編程能力。

    很多人一玩嵌入式就用ADS、KEIL。你能回答這幾個問題嗎?

    1. 一上電,CPU從哪里取指令執行?

    答:一般從Flash上指令。

    2. 但是Flash一般是只能讀不能直接寫的,如果我用到全局變量,這些全局變量在哪里?

    答:全局變量應該在內存里

    3. 那么誰把全局變量放到內存里去?

    答:長期用ADS、KEIL的朋友,你能回答嗎?這需要"重定位"。在ADS或KEIL里,重定位的代碼是制作這些工具的公司幫你寫好了。你可曾去閱讀過?

    4. 內存那么大,我怎么知道把"原來存在Flash上的內容"讀到內存的"哪個地址去"?

    答:這個地址用"鏈接腳本"決定,在ADS里有scatter文件,KEIL里也有類似的文件。但是,你去研究過嗎?

    5. 你說重定位是把程序從Flash復制到內存,那么這個程序可以讀Flash啊?

    答:是的,要能操作Flash。當然不僅僅是這些,還有設置時鐘讓系統運行得更快等等。

    先自問自答到這里吧,bootloader這一個裸板程序,其實有3部分要點:

    1. 對硬件的操作

    2. 對ARM體系處理器的了解

    3. 程序的基本概念:重定位、棧、代碼段數據段BSS段什么的。

    對硬件的操作,需要看原理圖、芯片手冊。這需要一定的硬件知識,不求你能設計硬件,但是至少能看懂; 不求能看懂模擬電路,但是要能看懂數字電路。這方面的能力我是在學校里學到的,微機原理、數字電路這2本書(書名忘了)就足夠了。但是我懷疑你有無耐心把這2本書看完。我不知道現在有沒有更快捷的書。想速成的話,就先放掉這塊吧,不懂就問GOOGLE、發貼。另外,芯片手冊是肯定要讀的,別去找中文的,就看英文的。開始是非常痛苦,以后就會發現那些語法、詞匯一旦熟悉后,讀任何芯片手冊都很容易。對ARM體系處理器的了解, 看杜春蕾的<ARM體系架構與編程>吧,里面講有匯編指令,有異常模式、MMU等。也就這3塊內容需要你了解。

    3. 程序的基本概念,王道當然是去看編譯原理了。可惜,這類書絕對是天書級別的。勸你若非超級天才還是別去看了。就看我寫的<嵌入式Linux應用開發完全手冊>和第1期視頻吧,別擔心,不用花錢。照著視頻把硬件相關的實驗做了,這些概念就清楚了。我還沒有

    發現第2套講這些概念的書或視頻,允許我盲目吹噓一回。

    對于bootloader,我學習時是先看了<ARM體系架構與編程>,然后自己寫程序把各個硬件的實驗都做了一遍,比如GPIO、時鐘、

    SDRAM、UART、NAND。把它們都弄清楚了,組臺在一起就很容易看懂u-boot了

    總結一下,看懂硬件原理圖、看芯片手冊,這需要你自己去找資料。剩下的,就按<嵌入式Linux應用開發完全手冊>和第1期視頻的章

    節目錄去學習吧。

    二、內核:

    想速成的人,先跨過內核的學習,直接學習怎么寫驅動。

    想成為高手,內核必須深刻了解。注意,我說的是了解,我沒奢望去寫出一個內核。

    要對里面的調度機制、內存管理機制、文件管理機制等等有所了解。

    推薦兩本書:

    1. 通讀<linux內核完全注釋>,請看薄的那本(浮燥的社會講求速度, 呵),

    2. 選讀<Linux內核情景分析>, 想了解哪一塊就讀哪一節

    三、驅動:

    驅動包含兩部分:硬件本身的操作、驅動程序的框架。

    又是硬件,還是要看得懂原理圖、讀得懂芯片手冊,多練吧。

    說到驅動框架,有一些書介紹一下。LDD3, 即<Linux設備驅動>,老外寫的那本,里面介紹了不少概念,值得一讀。但是,它的作用也就限于介紹概念了。我基本上是入門之前用它來熟悉一下概念,入門后就扔掉了。

    4. 驅動方面比較全的介紹,應該是宋寶華的<linux設備驅動開發詳解>,老實說我只看過目錄,有不少人說好,這里推薦一下。

    要想深入了解某一塊,<Linux內核情景分析>絕對是超5星級推薦。你別指望把它讀完,1800多頁,上下兩冊呢。我是某一塊不清楚時,就去翻一下它。任何一部分,這書都可以講上2、3百頁,非常詳細。并且是以某個目標來帶你分析內核源碼。它以linux 2.4為例,

    但是原理相通,同樣適用于其它版本的linux。

    四、根文件系統:

    大家有沒有想過這2個問題:

    1. 對于Linux做出來的產品,有些用作監控、有些做手機、有些做平板。那么內核啟動后,掛載根文件系統后,應該啟動哪一個應用程序呢?

    答:內核不知道也不管應該啟動哪一個用戶程序。它只啟動init這一個應用程序,它對應/sbin/init。顯然,這個應用程序就要讀取配置文件,根據配置文件去啟動用戶程序(監控、手冊界面、平板界面等等),這個問題提示我們,文件系統的內容是有一些約定的,比如要有/sbin/init,要有配置文件

    2. 你寫的hello,world程序,有沒有想過里面用到的printf是誰實現的?

    答:這個函數不是你實現的,是庫函數實現的。它運行時,得找到庫。

    這個問題提示我們,文件系統里還要有庫。

    簡單的自問自答到這里,要想深入了解,可以看一下busybox的init.c,就可以知道init進程做的事情了。當然,也可以看<嵌入式Linux應用開發完全手冊>里構建根文件系統那章。

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