詳細(xì)談一談對于嵌入式學(xué)習(xí)的一些想法和意見

最近經(jīng)常有用人單位打來電話，問我這有沒有嵌入式Linux方面的開發(fā)人員，他們說他們單位急需要懂得在嵌入式Linux環(huán)境下的軟件開發(fā)人員，我回答說，現(xiàn)在每年畢業(yè)的大學(xué)生那么多，還招不到合適的軟件開發(fā)人員嗎？他跟我說，畢業(yè)大學(xué)生雖然多，但大部分都能力不夠，不能達(dá)到他們的工作的要求。

該公司HR的一句話說出來我們現(xiàn)在的大學(xué)教學(xué)和大學(xué)生就業(yè)的現(xiàn)狀：一方面每年那么多大學(xué)生畢業(yè)找不到合適的工作，另一方面很多用人單位和企業(yè)又找不到合適的人才。造成這種現(xiàn)象最基本的原因是學(xué)校教育和社會(huì)需求的嚴(yán)重脫節(jié)。

造成很多嵌入式專業(yè)的學(xué)生在畢業(yè)后，還是很難達(dá)到用人單位的要求最主要的原因在于高校在嵌入式教學(xué)方面重理論和輕實(shí)踐，很多嵌入式專業(yè)的老師也沒有實(shí)際的工作經(jīng)驗(yàn)，這樣培養(yǎng)出的學(xué)生可能讓他講起來頭頭是道，但是讓他去真正編寫，調(diào)試一個(gè)應(yīng)用程序就傻眼了，不知道從何下手，因?yàn)樗麄冊趯W(xué)校的學(xué)習(xí)可能從來就沒有老師帶著他們實(shí)際調(diào)試過嵌入式程序，也沒有機(jī)會(huì)讓你去調(diào)試嵌入式應(yīng)用程序，那些看起來非常不錯(cuò)的嵌入式實(shí)驗(yàn)箱大部分時(shí)間都躺在實(shí)驗(yàn)室睡大覺，只有在上實(shí)驗(yàn)課的時(shí)候搬出來讓大家看兩眼，摸兩下，還沒有弄明白怎么回事，又要收到實(shí)驗(yàn)室睡大覺去了。這樣的教學(xué)模式，如何能培養(yǎng)出一名合格的嵌入式工程師呢？出現(xiàn)企業(yè)找不到合適的人，大學(xué)畢業(yè)生找不到合適的工作也就不奇怪了。

嵌入式專業(yè)是一門實(shí)踐性非常強(qiáng)的學(xué)科，只有多動(dòng)手，多實(shí)踐，多編程，多調(diào)試，多看書，多思考才能真正掌握好嵌入式開發(fā)技術(shù)。

現(xiàn)在很多同學(xué)也意識(shí)到了學(xué)校培養(yǎng)模式和社會(huì)需求脫節(jié)問題，有一部分同學(xué)也先行行動(dòng)起來，開始注重培養(yǎng)自己的實(shí)際動(dòng)手能力，培養(yǎng)自己實(shí)際分析問題，解決問題的問題，培養(yǎng)自己在嵌入式專業(yè)實(shí)際編程和調(diào)試程序的能力。但是嵌入式專業(yè)不同于其他學(xué)科，嵌入式專業(yè)是一門綜合性非常強(qiáng)，涉及知識(shí)面非常廣的學(xué)科，對于初學(xué)者來說，面對那么多教程、課本，那么多知識(shí)點(diǎn)，往往不知道從何處下手，不知道哪些是重點(diǎn)，哪些不是重點(diǎn)，這些知識(shí)點(diǎn)之間有什么關(guān)聯(lián)，一臉的茫然，然后東一榔頭，西一棒子，折騰了幾個(gè)月甚至大半年后，還是找不著學(xué)習(xí)嵌入式的方向，還徘徊在嵌入式開發(fā)的大門之外。

那么，如何從零開始學(xué)習(xí)嵌入式開發(fā)技術(shù)， 進(jìn)入嵌入式開發(fā)大門呢，筆者根據(jù)自己的嵌入式學(xué)習(xí)經(jīng)歷和多年的嵌入式Linux教學(xué)經(jīng)驗(yàn)，談?wù)勛约簩η度胧綄W(xué)習(xí)的一些想法和意見，希望對大家有所幫助。

一、練好基本功

嵌入式系統(tǒng)專業(yè)是綜合了計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)，計(jì)算機(jī)軟件技術(shù)以及電子電路技術(shù)的一門綜合學(xué)科，所涉及的內(nèi)涵和知識(shí)非常廣泛，包括：數(shù)字電路，模擬電路，計(jì)算機(jī)組成原理，單片機(jī)基礎(chǔ)，C語言基礎(chǔ)，操作系統(tǒng)，數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，編譯原理，計(jì)算機(jī)控制，計(jì)算機(jī)網(wǎng)絡(luò)等知識(shí)。

在真正學(xué)習(xí)嵌入式開發(fā)之前，首先要打好基礎(chǔ)。其中最重要的是C語言基礎(chǔ)、數(shù)字電路、計(jì)算機(jī)組成原理三門課程。對于C語言，至少能單獨(dú)編寫調(diào)試一個(gè)3 ~ 500行的程序，能夠了解C語言的基本語法規(guī)則，基本語句的使用，理解指針概念并能靈活使用各種指針。

計(jì)算機(jī)組成原理要能理解組成一個(gè)計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的幾大部件，計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)，理解系統(tǒng)總線，理解處理器和計(jì)算機(jī)外部設(shè)備的關(guān)系，處理器和計(jì)算機(jī)外設(shè)是如何協(xié)調(diào)工作完成某一項(xiàng)功能的，計(jì)算機(jī)軟件和硬件是如何分工協(xié)作完成某一項(xiàng)任務(wù)的，理解軟件是通過寄存器來控制硬件的。

數(shù)字電路，模擬電路要了解其基本原理個(gè)概念，能看懂簡單模擬、數(shù)字電路原理圖。理解數(shù)字電路中的寄存器，時(shí)序的概念，能看懂芯片手冊和時(shí)序圖。對于其他基礎(chǔ)課程，重點(diǎn)要理解其中的一些基本概念，如何使用等等。

對于電子，自動(dòng)化，通信，計(jì)算機(jī)類專業(yè)的學(xué)生，在大二、大三開設(shè)的專業(yè)基礎(chǔ)或?qū)I(yè)課程中基本包含了以上的大部分課程。因?yàn)槿狈?shí)踐，可能學(xué)得不是很深入，但是一些基本的概念和基本知識(shí)應(yīng)該還是有所了解，針對一些薄弱環(huán)節(jié)，自己稍微加強(qiáng)學(xué)習(xí)一下，基本上已經(jīng)具備了學(xué)習(xí)嵌入式開發(fā)的基礎(chǔ)。在嵌入式基本功學(xué)習(xí)階段，最重要的是C語言和單片機(jī)基礎(chǔ)，最好是能用C語言開發(fā)一個(gè)小的單片機(jī)程序，例如用C語言實(shí)現(xiàn)單片機(jī)和PC的串口通信，用C語言控制LED等顯示，用C語言控制數(shù)碼管顯示等小程序。在這個(gè)期間需要的學(xué)習(xí)工具就是單片機(jī)51學(xué)習(xí)開發(fā)板。

二、嵌入式Linux應(yīng)用開發(fā)

嵌入式開發(fā)基礎(chǔ)知識(shí)學(xué)習(xí)完后，這時(shí)候你已經(jīng)有了一定的嵌入式開發(fā)基礎(chǔ)了，可以進(jìn)行基于單片機(jī)的嵌入式系統(tǒng)設(shè)計(jì)了。單片機(jī)編程本身也是屬于嵌入式編程，但是在這里我們只是把單片機(jī)開發(fā)當(dāng)作嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的基礎(chǔ)，不把單片機(jī)開發(fā)作為真正的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)，在這里我們的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)是指在帶有操作系統(tǒng)的嵌入式平臺(tái)上的應(yīng)用和驅(qū)動(dòng)開發(fā)，特別指在嵌入式Linux平臺(tái)上的開發(fā)。

單片機(jī)開發(fā)在很早以前是非常熱門的，現(xiàn)在在一些比較簡單的系統(tǒng)上單片機(jī)也用的非常廣泛，隨著硬件的成本不斷降低，在一些比較復(fù)雜的嵌入式設(shè)備一般都采用嵌入式Linux操作系統(tǒng)，在嵌入式Linux平臺(tái)上進(jìn)行開發(fā)，這樣可以極大的提高嵌入式開發(fā)效率，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，降低開發(fā)成本。

由于Linux是一個(gè)開源的操作系統(tǒng)，你可以通過閱讀Linux內(nèi)核來理解內(nèi)核的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，如果有需要，你甚至可以通過修改內(nèi)核源碼來提高系統(tǒng)的性能；同時(shí)，全球參與Linux開發(fā)的隊(duì)伍非常龐大，網(wǎng)上有大量的嵌入式Linux開發(fā)資料和源代碼，很多你需要實(shí)現(xiàn)的功能在網(wǎng)上基本都能找到相關(guān)源碼，參考一下別人寫的源碼，這樣可以極大的提高自己的工作效率和技術(shù)能力，近幾年，隨著參與Linux開發(fā)的人越來越多，Linux系統(tǒng)的穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性有了很大的提高，Linux系統(tǒng)無論在服務(wù)器上還是嵌入式設(shè)備平臺(tái)上都應(yīng)用越來越廣泛，現(xiàn)在包括華為、中興、朗訊的各大通信巨頭都開始把自己設(shè)備的底層平臺(tái)從vxworks操作系統(tǒng)遷移到Linux系統(tǒng)，可以說嵌入式Linux是嵌入式技術(shù)發(fā)展一個(gè)方向，是嵌入式技術(shù)的一面旗幟。

基于以上原因，我的建議是學(xué)嵌入式開發(fā)，就學(xué)嵌入式Linux開發(fā)，相對于wince等其他的嵌入式平臺(tái)，你可以真正學(xué)到更多的東西，學(xué)到嵌入式技術(shù)的精髓，同時(shí)他又符合嵌入式產(chǎn)業(yè)發(fā)展的方向，不容易被日新月異的技術(shù)發(fā)展所淘汰。

有了嵌入式開發(fā)的基礎(chǔ)，又知道了我們?yōu)槭裁匆獙W(xué)習(xí)嵌入式Linux開發(fā)，那我們就要開始動(dòng)手開始學(xué)習(xí)了，那如何開始學(xué)習(xí)嵌入式Linux開發(fā)，從哪里開始著手呢？

很多同學(xué)這時(shí)候就開始買Linux書籍，從圖書館借了一大堆關(guān)于Linux的書：什么《Linux使用基礎(chǔ)教程》、《Linux源碼深度分析》、《Linux情景分析等》、 《Linux高級(jí)使用指南》等等。結(jié)果抱著這些圖書看了10天半個(gè)月還是不知所云，當(dāng)初學(xué)習(xí)的激情慢慢就消退了，最后不了了之，終究沒有進(jìn)入嵌入式開發(fā)大門。究其原因，是因?yàn)闆]有找到合適學(xué)習(xí)嵌入式開發(fā)的方法，做任何事情都有方法可循，找對了學(xué)習(xí)方法往往就能事半功倍；否則就可能是事倍功半，甚至勞而無功。接下來我先分析一下同學(xué)們的幾種常見的嵌入式Linux學(xué)習(xí)誤區(qū)，然后提出一種比較合適的嵌入式Linux學(xué)習(xí)方法。

誤區(qū)一、全身投入學(xué)習(xí)桌面或服務(wù)器版本Linux系統(tǒng)

很多想學(xué)嵌入式Linux 的同學(xué)經(jīng)常問我，我不會(huì)Linux系統(tǒng)，怎么學(xué)習(xí)嵌入式Linux開發(fā)，于是他們就花費(fèi)了大量的精力和時(shí)間去研究學(xué)習(xí)桌面版本Linux系統(tǒng)的使用，什么redhat 、federo，、ubuntu等等都用過，如何配置Linux，Linux的各種使用命令都背的滾瓜爛熟，Linux各種服務(wù)器的配置，還原備份各種操作非常熟悉，以為這樣就學(xué)會(huì)了嵌入式Linux開發(fā)。其實(shí)這是一個(gè)學(xué)習(xí)嵌入式Linux開發(fā)的誤區(qū)。

Linux桌面環(huán)境只是嵌入式Linux的一個(gè)開發(fā)工具，開發(fā)環(huán)境而已。我們的目標(biāo)不是學(xué)習(xí)Linux服務(wù)器的配置和使用，Linux服務(wù)器的高級(jí)配置和使用那是另外一個(gè)領(lǐng)域，不屬于嵌入式Linux討論的范疇。

我們進(jìn)行嵌入式Linux開發(fā)，只是把Linux桌面環(huán)境當(dāng)作一個(gè)工具，在Linux桌面環(huán)境下運(yùn)行嵌入式Linux開發(fā)工具，例如gcc 編譯器，make工具來開發(fā)我們的嵌入式Linux應(yīng)用程序而已，對于嵌入式開發(fā)工程師來說，沒有必要花費(fèi)那么多的精力和時(shí)間去研究Linux桌面版和服務(wù)器的應(yīng)用，只要能了解最基本的操作即可?，F(xiàn)在的桌面Linux系統(tǒng)的圖形化界面做的也相當(dāng)好，跟window具有相同的易用性能，例如ubuntu很多操作都可以在圖形界面下完成，就沒有必要去記每個(gè)Linux命令了。熟悉Linux桌面系統(tǒng)的使用和基本操作命令，安排1~2天時(shí)間學(xué)習(xí)基本就可以掌握了。

誤區(qū)二、直接閱讀Linux內(nèi)核源代碼

很多想學(xué)Linux，在連Linux是什么東西，一點(diǎn)都還不會(huì)使用的情況下去就閱讀Linux內(nèi)核源代碼，花了大量時(shí)間去閱讀《Linux源碼深度分析》、《Linux情景分析等》等書。這樣的結(jié)果很可能就是看的頭昏眼花，不知所云，最后只能放棄了。這也是同學(xué)們學(xué)習(xí)嵌入式linux的一個(gè)誤區(qū)，在有一定嵌入式Linux開發(fā)基礎(chǔ)后，帶著一定的目的去閱讀Linux源代碼，這樣可以極大的提高你的技術(shù)能力，但是你在沒有任何基礎(chǔ)，對Linux一點(diǎn)都不了解的情況下就去閱讀Linux內(nèi)核源代碼，無異于以卵擊石，最后只能是撞個(gè)頭破血流。

以上分析了同學(xué)們學(xué)習(xí)嵌入式linux 開發(fā)的2個(gè)誤區(qū)，那么如何正確的嵌入式linux開發(fā)呢？

做任何事情都有一個(gè)循序漸進(jìn)的過程，學(xué)習(xí)嵌入式Linux也一樣。在有了一定的嵌入式開發(fā)基礎(chǔ)后，學(xué)習(xí)嵌入式Linux開發(fā)比較適合的切入點(diǎn)是從嵌入式Linux應(yīng)用程序開發(fā)開始，即暫時(shí)先不去關(guān)心嵌入式硬件平臺(tái)，不去關(guān)心Linux的底層驅(qū)動(dòng)，先把精力集中在現(xiàn)有的嵌入式Linux平臺(tái)上進(jìn)行嵌入式Linux應(yīng)用程序設(shè)計(jì)開發(fā)。學(xué)習(xí)嵌入式Linux開發(fā)絕不是看看書就可以學(xué)好的，需要多實(shí)踐，編程調(diào)試。

因?yàn)榍度胧介_發(fā)不同于普通的基于PC機(jī)或服務(wù)器的應(yīng)用程序開發(fā)，嵌入式開發(fā)的應(yīng)用程序是要燒寫到嵌入式板卡或開發(fā)板上運(yùn)行的，所以首先你要給自己購買一塊開發(fā)板。

有了開發(fā)板后，先后開始學(xué)習(xí)嵌入式Linux開發(fā)環(huán)境搭建、嵌入式Linux開發(fā)模型、Linux內(nèi)核移植和文件系統(tǒng)、嵌入式Linux應(yīng)用程序移植、嵌入式Linux多進(jìn)程，多線程應(yīng)用程序設(shè)計(jì)、嵌入式Linux網(wǎng)絡(luò)編程，如果對嵌入式數(shù)據(jù)庫或圖形軟件開發(fā)有興趣的，可以進(jìn)一步學(xué)習(xí)嵌入式Linux數(shù)據(jù)庫開發(fā)或基于QT的嵌入式Linux圖形應(yīng)用軟件設(shè)計(jì)。每學(xué)一章節(jié)都要通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)來驗(yàn)證你從書上學(xué)到的東西，同時(shí)提高自己編寫代碼，調(diào)試程序的能力。

這個(gè)過程根據(jù)不同學(xué)員的基礎(chǔ)不同，大概要花上1 ~ 2個(gè)月時(shí)間。學(xué)完這些課程后，你就有了在現(xiàn)有的嵌入式Linux平臺(tái)上進(jìn)行應(yīng)用程式設(shè)計(jì)開發(fā)的能力，到一些嵌入式軟件公司去，能夠勝任在現(xiàn)有的嵌入式Linux平臺(tái)上進(jìn)行上層的應(yīng)用程序開發(fā)工作。但是目前你還不能進(jìn)行嵌入式Linux系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)的開發(fā)，也就是說，你現(xiàn)在只能在一個(gè)已經(jīng)構(gòu)建好的嵌入式Linux平臺(tái)上進(jìn)行應(yīng)用程序開發(fā)，而自己還沒有能力根據(jù)實(shí)際需要去重新構(gòu)建一個(gè)嵌入式Linux平臺(tái)。要讓自己有能力根據(jù)實(shí)際需要重新構(gòu)建一個(gè)嵌入式Linux軟硬件平臺(tái)，這時(shí)候就需要進(jìn)行下一階段的學(xué)習(xí)了，即嵌入式Linux系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)開發(fā)。

三、嵌入式Linux系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)開發(fā)

有了嵌入式Linux平臺(tái)上開發(fā)應(yīng)用程序的基礎(chǔ)，你已經(jīng)對Linux的功能、Linux對應(yīng)用程序提供的接口和系統(tǒng)調(diào)用有了一定的了解，知道如何利用Linux提供的功能來進(jìn)行應(yīng)用程序開發(fā)，知道如何來使用設(shè)備驅(qū)動(dòng)來進(jìn)行應(yīng)用程序設(shè)計(jì)，有了這些知識(shí)后，你就可以更深入的去學(xué)習(xí)Linux系統(tǒng)原理和基于Linux驅(qū)動(dòng)的開發(fā)，Linux內(nèi)核的裁剪，文件系統(tǒng)構(gòu)，bootloader等等底層的知識(shí)了。

想要更深入學(xué)習(xí)嵌入式Linux系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)開發(fā)，要學(xué)的內(nèi)容非常多包括計(jì)算機(jī)軟件、硬件、操作系統(tǒng)知識(shí)。這時(shí)候你可以參照以下的學(xué)習(xí)思路，因?yàn)榍度胧絃inux系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)的開發(fā)，和底層硬件聯(lián)系非常緊密，所以首先我們從學(xué)習(xí)了解嵌入式硬件開始，包括：ARM體系架構(gòu)、S3C2440微處理器接口設(shè)計(jì)、時(shí)鐘系統(tǒng)、LCD屏接口、存儲(chǔ)控制器及系統(tǒng)的存儲(chǔ)空間分配、NAND FLASH接口和NOR FLASH接口等。對嵌入式系統(tǒng)硬件有了一定的了解后，接下來就可以開始學(xué)習(xí)bootloader了，理解bootloader的概念，功能，和原理，重點(diǎn)掌握U-BOOT的使用和移植。

接下來就開始學(xué)習(xí)嵌入式Linux內(nèi)核機(jī)制，分析嵌入式Linux源碼組成、內(nèi)核的模塊機(jī)制、內(nèi)核進(jìn)程管理、內(nèi)存管理機(jī)制、Linux的中斷系統(tǒng)、Linux內(nèi)核的移植等。有了內(nèi)核的基礎(chǔ)，就可以學(xué)習(xí)嵌入式Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)開發(fā)了，重點(diǎn)掌握字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)開發(fā)，LCD屏設(shè)備驅(qū)動(dòng)開發(fā)、觸摸屏設(shè)備驅(qū)動(dòng)開發(fā)、USB設(shè)備驅(qū)動(dòng)開發(fā)，網(wǎng)卡設(shè)備驅(qū)動(dòng)開發(fā)。學(xué)完這些知識(shí)點(diǎn)并通過相關(guān)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證后，嵌入式Linux系統(tǒng)和驅(qū)動(dòng)的開發(fā)就算掌握了差不多了，能夠勝任絕大部分基于Linux平臺(tái)的驅(qū)動(dòng)開發(fā)工作了。學(xué)完這些知識(shí)點(diǎn)，根據(jù)學(xué)員的不同情況，一般需要花三個(gè)月到半年時(shí)間。通過這一階段的學(xué)習(xí)，你在嵌入式Linux開發(fā)領(lǐng)域已經(jīng)算是有了一定的功底，已經(jīng)不再被人稱為菜鳥了，已經(jīng)進(jìn)入嵌入式Linux開發(fā)高手行列了。

四、更上一層樓

深入理解了嵌入式內(nèi)核和驅(qū)動(dòng)開發(fā)，這時(shí)候?qū)憘€(gè)什么驅(qū)動(dòng)對你已經(jīng)沒有什么問題了，開發(fā)過程中一些基本問題都難不倒你了。

這時(shí)你可能想優(yōu)化一下系統(tǒng)的性能，比如實(shí)時(shí)性，提高系統(tǒng)的啟動(dòng)速度，或者優(yōu)化系統(tǒng)的內(nèi)存管理機(jī)制，要達(dá)到修改內(nèi)核核心機(jī)制的境界，你就需要去深入去研讀Linux內(nèi)核源碼了，參考《Linux源碼深度分析》、《Linux情景分析等》等Linux源碼分析的書籍，深入理解Linux各部分的實(shí)現(xiàn)機(jī)制和原理，以及可能存在的問題。你只有在深入理解現(xiàn)有代碼和實(shí)現(xiàn)機(jī)制的基礎(chǔ)上，才能提出更好的改進(jìn)方案。如果你能達(dá)到這個(gè)境界，那你已經(jīng)是高手中的高手，可以笑傲群雄了。

以上是筆者結(jié)合自己的嵌入式學(xué)習(xí)經(jīng)歷和嵌入式培訓(xùn)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)的一些嵌入式學(xué)習(xí)方法和步驟，這只是筆者對嵌入式學(xué)習(xí)的一些看法，希望對那些有興趣學(xué)習(xí)嵌入式Linux又不知道從哪開始學(xué)的同學(xué)們有所幫助。當(dāng)然，每個(gè)人的基礎(chǔ)，各方面的情況都不一樣，每個(gè)人都有自己適合的學(xué)習(xí)方式，本文章總結(jié)的一些學(xué)習(xí)方法和思路僅供參考。

萬丈高樓平地起，心動(dòng)不如行動(dòng)，有志從事嵌入式開發(fā)的同學(xué)不要再猶豫了，趕緊拿出實(shí)際行動(dòng)，好好學(xué)習(xí)，為實(shí)現(xiàn)自己的偉大夢想而努力奮斗吧！

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