新人如何学习嵌入式linux

521li

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)。4 ^6 X4 H% D% n+ _! m- H. \6 Q
# o9 \+ H2 J" i, K, B$ d, P
& [9 i1 Z8 k, s( oC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。比如写一个数组排序、输入数字求和什么的。
  J* x1 |2 B! a
, R7 \; ^7 i  g7 l学C语言唯一的方法是多写程序多练习，编译出错没关系，自己去解决；执行出错没关系，自己去分析。以前我是用VC来练习C语言的，经常去尝试着写一些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，很适合煅炼你的编程能力。' f; _; `, D6 S5 B/ @9 D  E  C
; o& J5 t/ }) W3 O- @4 y$ M
/ \, i8 T4 n1 w0 M回到主题，首先我们要明白你的目的是什么，大概来说所谓嵌入式Linux可以分为两部分：
9 ]9 l3 l. s6 y8 g" d2 X底层系统

应用开发

3 U( k: r4 W* ?1 |
' I" h- {6 W7 t7 q

如果你是想做应用开发，那么你去把C语言、数据结构、JAVA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。也许你说在嵌入式上要做些优化，是的，要优化，但是未经优化的程序和PC上的程序开发没什么差别。另外，当你有能力去优化时，你已经不用来问这个问题了。具体到某个例子，比如说开发界面，在PC上我们用VC；在嵌入式Linux里也许我们用QT也许用Android，这个时候你应该去学学QT、Android的编程。但是基础还是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。  Z& G6 F& ]- x' T
1 M) q) u2 @- E: V- u$ ^# |
如果你的目的是想学习底层系统，这是我的专长，倒是可以说一点。3 R& |' D9 J* n0 F: Q- y  e

# B6 `( l+ @3 C0 Y1 H+ @8 i* B在回答这个问题之前，我先回答：不少人问我，到底是学驱动还是学应用？* A6 _8 M, ?/ U, j8 L- J4 }% h5 S

+ Q! h: O  b& x+ L) m. m我只能说凭兴趣，并且驱动和应用并不是截然分开的/ v% y8 D% a1 E: V: Q4 [! Y
6 X6 e: h0 O7 R" H& r
: U3 p+ l4 l- c2 Y. }1. 我们说的驱动，其实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。
3 y6 j. H1 R7 b. g. i; t) V) [7 D* z" n
想写出一个好的应用，想比较好的解决应用碰到的问题，这些知识你应该懂
  E- F* {, b6 f% U0 ]0 ?5 P
$ d; z5 J3 x; c/ k/ d, `% ~2. 做应用门槛低，特别是现在的ANDROID，纯JAVA。做应用的发展路径个人认为就是业务纯熟。
+ c, z& N0 d$ C9 |! `
% W3 j! f6 a/ P5 q2 S' b$ D比如在通信行业、IPTV行业、手机行业，你了解行业的需求。所以，当领导的人，多是做应用的。" q; y) j3 g: S7 l, b, [, z" ?

3. 做驱动，其实我不想称为“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，但是这些产品对我毫无差别，因为我只做底层。他们的业务跟我没关系。
2 D- D! E. N9 v+ m- L7 Z( @, @4 e$ h# B  i) e* p7 R
当应用出现问题，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。

" U$ i! `6 W3 _, Z8 Y做底层的发展方向，个人认为是技术专家。# v7 `! Q& D. y7 L  Q$ Y3 H
* X" W& e' ^9 Y
3 d; S% I! m$ k5 u  |4. 其实，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，你会感觉很踏实。5 ^1 C" S' s( l6 ?

有了业务经验，你再了解一下底层，很快就可以组成一个团队。5 X7 E0 h1 X' i. A# q" Z3 ~
/ s, ?0 E. H3 i
回到怎么学的问题上。嵌入式Linux底层系统包含哪些东西？不要急，举一个例子你就知道了。/ C# ~. C9 i" k5 f' b* [8 d
6 [) q1 O& ~0 G/ {" H% d/ ~# \
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。

! I6 Y0 h: P  n; C* z8 u. y类似的，这个BIOS对应于嵌入式Linux里的bootloader。这个bootloader要去Flash上读入Linux内核，并启动它。0 S6 y& `, _9 g! f$ U! U; M
* W4 a5 f! z0 v% x- I3 X5 d8 S( v$ S5 D# V/ i  o, |: O
0 z+ l/ e5 y/ z* j$ k$ v# X2. 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。
1 j/ A$ _, z+ F5 z3 e) o
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。当然不仅仅是硬盘，还有网卡、USB等等。1 p1 m; y1 ]! ^  S& _
" U7 N! a$ {1 o$ ^# w0 j# Y; u$ _: Q: i! [7 f  \: L) @0 j5 `
嵌入式Linux能从Flash上读出并执行应用程序，肯定也得有Flash的驱动程序啊，当然也不仅仅是Flash。
) B8 P2 O) r% C, W. S9 M7 ~6 v* o( |& z
$ T7 N/ K6 d5 X' E$ t- {先说到这里吧，嵌入式LINUX里含有bootloader,内核,驱动程序、根文件系统这4大块。

% h) U, V' m6 W- w! o  [# r# K6 {% g% T/ y4 u8 I2 c5 B
( _: l% y9 d/ m& s, v% F, ?  一、bootloader：6 T! c2 x) B4 S+ c8 V1 ~0 K6 O8 H
它就是一个稍微复杂的裸板程序。但是要把这裸板程序看懂写好一点都不容易。Windows下好用的工具弱化了我们的编程能力。& p! @2 T' l8 Q  ?; L/ R& U: X, t
' ?( O. I4 z4 N/ h
& q& Q: Q$ l" n  y! w. w% e很多人一玩嵌入式就用ADS、KEIL。你能回答这几个问题吗？2 k; w$ E$ O" _$ R+ q

- @9 Y3 Z  }: }6 l( J$ h4 Q: U1.一上电，CPU从哪里取指令执行？
; y  I$ _! Y& ]0 {答：一般从Flash上指令。
" t0 j4 F8 I! N1 C, Q- d% c5 q! a* _
2.但是Flash一般是只能读不能直接写的，如果我用到全局变量，这些全局变量在哪里？5 |5 @: e% V9 j1 p3 }+ {' N5 x
答：全局变量应该在内存里2 ?* b- a- o. K8 Y  T
# _2 o- Q' Q4 x; Z+ c) k
3 o  z5 [) e# ^9 L* m3.那么谁把全局变量放到内存里去？
# N( L. z/ _9 V答：长期用ADS、KEIL的朋友，你能回答吗？这需要"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？
! E) s$ I5 @9 {/ F
- ^+ e) P# z5 t. P4 E9 `; C4 L' _/ r4.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。但是，你去研究过吗？1 T' ?4 O% P, a, n9 S" y! x
# o, y/ _, ^! m. `; Z0 T) O1 c9 l
5.你说重定位是把程序从Flash复制到内存，那么这个程序可以读Flash啊？( g1 A+ {5 Z! O7 g' J
1 r; K- M+ J: A  N4 V! y5 H/ g答：是的，要能操作Flash。当然不仅仅是这些，还有设置时钟让系统运行得更快等等。

先自问自答到这里吧，bootloader这一个裸板程序，其实有3部分要点：
1.对硬件的操作
2.对ARM体系处理器的了解( m8 _. ^7 z2 d; [9 j
" E2 T; g9 C- I2 J8 R  V  y5 x3.程序的基本概念：重定位、栈、代码段数据段BSS段什么的。

5 H' Q! G$ ^5 m; T; p" @对硬件的操作，需要看原理图、芯片手册。这需要一定的硬件知识，不求你能设计硬件，但是至少能看懂;不求能看懂模拟电路，但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。但是我怀疑你有无耐心把这2本书看完。我不知道现在有没有更快捷的书。想速成的话，就先放掉这块吧，不懂就问GOOGLE、发贴。+ T4 d. J1 C7 k+ S, R7 V

另外，芯片手册是肯定要读的，别去找中文的，就看英文的。开始是非常痛苦，以后就会发现那些语法、词汇一旦熟悉后，读任何芯片手册都很容易。
% [/ q* p. H1 \. q7 O$ w$ n1 c对ARM体系处理器的了解,看杜春蕾的吧，里面讲有汇编指令，有异常模式、MMU等。也就这3块内容需要你了解。- x! i" x1 R9 u; J/ F
- Y1 b% Y% T* R) E
1 j4 a; x6 S& e  K8 U. B; I7 b! m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应用开发完全手册>和第1期视频吧，别担心，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，允许我盲目吹嘘一回。" R4 G  }" C; ^1 c" N7 V
8 N0 h$ s5 U. d0 F
) K4 e. k1 u  S4 D; t: V对于bootloader，我学习时是先看了，然后自己写程序把各个硬件的实验都做了一遍，比如GPIO、时钟、SDRAM、UART、NAND。把它们都弄清楚了，组台在一起就很容易看懂u-boot了。
" U9 W4 C  A/ S& C+ B  X. s
0 P8 ]) N1 @% h* j! j总结一下，看懂硬件原理图、看芯片手册，这需要你自己去找资料。剩下的，就按<嵌入式Linux应用开发完全手册>和第1期视频的章节目录去学习吧。
* z3 ]- s! h+ @9 n4 t; Q
* R* h& P$ T( }
  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。* `3 O$ [7 O8 n% ?6 G

推荐两本书：
& |! A4 r" C) y. ^1 r
$ m! \9 T8 z( @$ {( J0 _
1.通读,请看薄的那本(浮燥的社会讲求速度,呵),+ K2 j  I" @3 u4 C3 a) U
' J2 x& o- n% l7 u7 A2.选读,想了解哪一块就读哪一节

1 v/ j4 S( K+ P$ k) n0 `9 e
  三、驱动：
% _& E2 T) L2 Q驱动包含两部分：硬件本身的操作、驱动程序的框架。$ E( ^% z8 A; w2 z& D
' a6 _% r8 J3 u  M6 I4 x. o) s
又是硬件，还是要看得懂原理图、读得懂芯片手册，多练吧。" \8 Y4 E( f, u4 [2 C- ~+ E
6 k" G7 T" j- A/ v' L$ x$ O7 z
' `2 |% ~2 i4 ?6 S7 a( b0 Y2 w8 _" [说到驱动框架，有一些书介绍一下。LDD3,即，老外写的那本，里面介绍了不少概念，值得一读。但是，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。0 l, I5 ?- d. F0 m
* ~8 y) X( G) M! H+ q  Z1 y; ^5 j
驱动方面比较全的介绍，应该是宋宝华的了，老实说我只看过目录，有不少人说好，这里推荐一下。- I) H$ N  {, X' L3 T! W' w" u

要想深入了解某一块，绝对是超5星级推荐。你别指望把它读完，1800多页，上下两册呢。我是某一块不清楚时，就去翻一下它。任何一部分，这书都可以讲上2、3百页，非常详细。并且是以某个目标来带你分析内核源码。它以linux2.4为例，但是原理相通，同样适用于其它版本的linux。* O& Y( W0 P% }
2 w$ L" S1 K  \- M8 p
+ d% m+ L& P# ?还有没有其他介绍？呵呵，当然有了，韦东山Linux视频第2期。<嵌入式Linux应用开发完全手册>里对驱动讲得不多，不够深入。
) W: k- x& x- w3 C
于是我录制了这期视频。不仅仅教你怎么写怎么改驱动，还教你为什么这样写这样改驱动。' w/ [4 ^* t$ r. H; W! t6 F8 F( p
4 E, T2 d0 q" ^" M7 b! w: w
; T& {( ?6 w2 B' j. d* l- s: m
每一个驱动都是现场编写:  L3 {0 _& ?+ h  q; Q7 H! \5 n
2 h0 g- ~+ w0 {0 L) n; e1.用绘图板画图讲解──相当于学校里老师在黑板上画图讲解，很直观绝对不是对着PPT念。
! e& @' p  h  n2 q  x9 ]
9 j) S# P- V. f2.用sourceinsight当场写程序，从第1行开始写，每一课都是这样。我讲了20多个驱动，就写了20多个程序。$ `+ ~8 _5 @  z' _. j
+ @6 F, C& O, t0 b/ T0 k  v* n0 N; @' e: U' `; T* f
3.写完就编译、测试。

4.很全面，字符设备驱动、块设备、网卡驱动3大类齐全，硬件介绍、驱动框架分析、测试3大类齐全。
4 P3 D9 R" W3 D7 N: g# U培训机构里教的内容，远不及这期视频丰富。我在多个培训机构讲过课，从没看到哪个老师敢每一课都当场讲解当场编写代码当场测试，除我之外！也没看到哪个培训机构讲完这些内容──因为时间不够，讲完起码要一个月，但是这部分基本只有2周授课时间。
! }: J8 b; b  @2 F$ p. r; Y! B: v; b' }. t
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很多不相关的知识
串联起来，最终贯通。
  s3 p+ f7 I$ ~& C$ y
- t* \  n5 M2 ]" W( ?1 E, p
  四、根文件系统：
大家有没有想过这2个问题：  Q5 J$ J! C3 t% R( k

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？
: ?+ K. `0 \4 z' w答：内核不知道也不管应该启动哪一个用户程序。它只启动init这一个应用程序，它对应/sbin/init。% z# l9 ^# b8 ^5 ~7 i0 l
' U9 ~1 i/ d% l% y" k/ [/ y- s: i% q1 G; V; |. a
. B; g( J# ?# E/ @* E显然，这个应用程序就要读取配置文件，根据配置文件去启动用户程序(监控、手册界面、平板界面等等)
8 Q$ H1 Y) N6 X' i8 e  m( U9 U" H) y
这个问题提示我们，文件系统的内容是有一些约定的，比如要有/sbin/init，要有配置文件7 {& D. m/ [( z2 T  A, O' F! b! X


( h& C% N  j4 k: @4 G& v  A
- J; \; R9 c; i2 N/ J8 H9 g# i) |
2.你写的hello,world程序，有没有想过里面用到的printf是谁实现的？* y" _/ X& V. U: }3 E, X5 v
答：这个函数不是你实现的，是库函数实现的。它运行时，得找到库。5 l0 H; c( Z2 l
  l% Z9 v& R& D: A7 i
( E. [' G: |. \# f& x, c: [这个问题提示我们，文件系统里还要有库。2 W8 |- r% a2 k& k* }. G
& N- \# @% J% a1 @% d3 U
简单的自问自答到这里，要想深入了解，可以看一下busybox的init.c，就可以知道init进程做的事情了。* g, X" p4 {) |7 L! [/ j4 j
* n2 ]5 ~5 Y/ L
8 w7 y) z% B( k* n. q当然，也可以看<嵌入式Linux应用开发完全手册>里构建根文件系统那章。
; N, s6 q4 M% V. _' C, t7 y, z+ X4 r# v4 ]
说一下我的学习经历吧。- \- ]5 e4 O; {+ }  A) z9 M# l2 B
4 s0 _" L! E/ L' m3 z
1. 我在学校时读的是物理电子专业，其实课程里没有教怎么设计电路，只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，只设计过2层板，现在忘记得差不多了。但是保留了看原理图、看芯片手册的能力。
- l2 u  n" z7 ~: y  R- E
2. 选修了软件学位，对软件设计挺感兴趣，但是也只是学了C语言、数据库而已。凭着兴趣做了不少竞赛题。没能力去参加竞赛，但是把C语言练得很扎实。
1 z0 ]  r% i, n! K# q& @9 s% {
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，开始走上纯软件的道路。" y8 L6 k! G8 K: h2 b9 E1 j- @
( d  J% w7 q0 E3 w* y
' l  {+ g  d* J5. 开始感到单片机的不足，辞职半年闭门学Linux，从redhat怎么操作开始。步骤就是先看，再自己写裸板程序操作硬件，接着到分析u-boot。同时看，对LINUX框架有所了解。$ w* I- y$ f- A7 u( g$ o' c  @8 p3 d
) T, R! N4 ?# M
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成各种功能的。! Z  }' ]. L* O: T' ^/ ^
  \8 l: D9 H& P: W
6. 分析完u-boot，就开始进行简单的驱动编程了，这时候，能力还很弱。
/ C) Q; T1 D( Y0 m' W5 Z
7. 开始去中兴上班，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。

7 ~) A7 x' e$ w) F3 q$ M) V2 }7 d- D
5 ~% w+ q- c' V1 K总结一下3 u* Y! m. [) q5 e
1. 硬件方面的书:微机原理、数字电路，高校里的教材。毕业多年，忘名了。
. r5 b2 T+ B& a7 D+ M+ i, O7 k  b# Z2 J& r8 V) l* d$ \
; S3 o8 @( V' q2. Linux方面的书： 7 Y: j* |' ~! g" N4 u7 v. D
, Q: \2 K# r6 E0 R$ F<ARM体系架构与编程> 3 q, c. C3 I3 s" Q: L: r, N
<嵌入式Linux应用开发完全手册>   
<Linux设备驱动>，老外写的那本   
* g( a/ a: M3 R1 ]<linux设备驱动开发详解>   
# S+ N$ l3 |8 Y1 b7 _5 H<linux内核完全注释>   
<Linux内核情景分析>#
' Z$ d2 _: f1 Q2 m' j7 R5 y