如何學習嵌入式軟件

2020-04-27 14:12:11分类:嵌入式軟件開發设计1801

  什麽是嵌入式?

  嵌入式分为广义和狭义两种。广义的嵌入式就是片上系统(system on a chip),包括单片机、PSOC、NIOS、Microblaze等。而狭义的嵌入式就是ARM9、cortex A8等特定的跑操作系统的芯片。这里主要介绍狭义嵌入式的学习路线。

  還是主流的方法,先學會使用它,再深入研究底層。

  常用的嵌入式操作系统有Linux、WIN CE、安卓、Vxworks、QNX、OSE等,目前资料最多的是linux,所以下面以linux为例。

  一、安裝虛擬機和Linux系統。

  一般人用的電腦都會裝Windows系統,要想在Windows上跑其它系統,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。然後去官網下載個人版的Linux鏡像(.iso文件)並把它安裝在虛擬機裏面即可,這裏給出主流Linux系統的官網鏈接:ubuntu、fedora、centos、debian、suse。如果你沒有用過linux的話,推薦使用ubuntu。因爲RedHat要收費,並改名爲RHEL,所以這裏不作介紹。

  先下載一本《鳥哥私房菜》。然後進入第二、三、四階段(前期的學習不需要開發板)。

  二、學會使用Linux常用命令。

  這裏,必須改改在Windows下點鼠標的習慣,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(下載軟件的網址),因爲國外的源比較慢,百度上有詳細說明。接下來,得學會最基本的命令,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社區或者linux公社。

  三、學會使用Linux常用工具。

  1、編輯器(寫代碼必備的)。有gedit,vim,emacs,sublime等,推薦學vim。

  2、gcc和gdb。gcc是編譯器,gdb就是代碼調試器。

  3、makefile、autoconf、automake。這裏可不像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開發板上弄了個Web服務器,那麽,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交換數據,還可以搭建samba服務器。

  6、版本控制器。有svn,cvs,git等,推薦學git。有了git,你就不必手動備份代碼了。

  7、串口調試助手。推薦serials。其它的,比如:minicom,cutecom,picocom都不好用。

  四、學會編寫shell腳本。

  在實際工作中,複雜的系統管理操作,不會一行一行地敲命令,而是用腳本(命令是基礎)。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,腳本要易學很多(因爲增加了語法糖)。在Linux下,shell也有很多種,如:bsh、bash、csh、tcsh、ksh、zsh等,一般是學bash,其它的遇到再學也不遲,因爲都是大同小異的。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,這裏重點掌握正則表達式。如果有時間的話,建議再學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、學會Linux下C編程。

  尽管学会bash已经能做很多事情了,但是驱动和内核开发还是用C语言,因为那时候系统还没起来,bash是用不了的。此外,C语言的执行效率比bash要高,网络编程的Socket也常常用C语言开发。在这里,得掌握基本的文件操作、进程/线程控制、Socket等。推荐《Linux环境C程序设计》、《UNIX环境高级编程》、《UNIX网络编程 卷1》、《UNIX网络编程 卷2》,或许这些教材有点难,但是,请不要钻牛角尖,不懂的暂时跳过,在学完下一阶段的理论之后,再来看,之前不懂的东西就变得容易。

  六、增強理論知識。

  因爲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。我們這裏都是討論軟件方面的內容,而且嵌入式是以軟件爲主導的(工資上有較大差距)。如果對硬件感興趣的,可以參考本博客《如何學習硬件設計——理論篇》和《如何學習硬件設計——實踐篇》,這裏不要求掌握硬件,有一定程度的了解即可。

  1、單片機。具體的學習路線請參考本博客的《如何學習單片機》。不想學單片機的話,可以學計算機組成原理。

  2、數據結構。主要掌握表和樹,其中鏈表會在操作系統的調度算法中用到。

  3、操作系統。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、數據庫。除了基本的數據庫理論之外,還得掌握SQLite或者Oracle。

  6、ARM體系結構。介紹ARM的架構和指令集,在移植uboot和驅動中會用到,不做這兩項工作的話,可以不學。

  7、計算機網絡基礎。開發中用到的tcp、udp、ssh、tftp、http、rtp就會涉及到網絡相關的知識,也就是socket套接字編程。

  8、接口應用。如:串口、zmodem、IIC、SPI、1-wire、USB、HDMI、CAN、IIS、PCIE、藍牙、陀螺儀等。

  學完上面這些理論之後,得再複習一下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應用開發完全手冊》,還要買一塊2440的開發板(雖然s3c2440已經停産,但是這芯片依照是資料最多的一塊),然後進入七、八、九、十階段。其中第七、八、九階段,使用開發板自帶的bootloader即可,暫時不必研究它。

  七、文件系統。

  在學習操作系統原理的時候,已經有介紹文件系統了,而且不需要深入研究文件系統的具體算法,只需要了解其特性再學會使用它就可以了。如:NFS、FAT32、NTFS、yaffs2、ext4、ZFS等。

  八、內核裁剪。

  一般初学,可以先掌握内核剪裁(具体工作就是填写若干个选项)。剪裁只是去掉内核部分不需要的功能,以减少代码体积。这里只要求你对内核的各个功能选项都很熟悉就可以了。如果剪裁还不能满足要求的话,得阅读内核源码,修改内核了。推荐《Understanding the Linux Kernel》和《Linux Kernel Development》。阅读内核源码,推荐windows下的source insight或者eclipse。

  九、驅動開發。

  由于系统还没起来,所以驱动能用到的API(内核的部分API,如:kprintk、kmalloc等)并不多,很多函数还是得自己写的,其中,会经常访问临界资源,所以得掌握自旋锁、睡眠锁。此外,驱动程序出问题的话,整个系统就挂掉了,所以还要掌握各种调试驱动的方法,如:goto语句、日志系统、KDB等。接下来就要熟悉掌握字符设备和块设备的驱动程序了。推荐《小白的博客》和《Linux Device Drivers》(不建议看中文版)。

  十、移植bootloader。

  单片机也有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也是一样的功能,同样,也没有那么重要所以把它排在后面。常用的bootloader有vivi和uboot,一般学习uboot,主要掌握uboot的启动流程和移植。在经过前面的学习,那么uboot对你来说已经非常容易的了,一般只需要学会使用uboot或者用已经移植好的uboot,不需要深入研究它。推荐看uboot自带的帮助文档以及《深入理解BootLoader》。阅读uboot源码,推荐windows下的source insight或者eclipse。

  十一、圖形界面開發。

  常用的GUI圖形庫有:GTK++、QT、JAVA、安卓等。有C++基礎的,建議學習QT,不會C++的,建議學JAVA。在前期的GUI開發,可以不需要使用開發板,而2440下適合跑QT,如果要跑JAVA、安卓的話,建議換一塊開發板,可以考慮Exynos4412開發板。此外,你還可以用python自帶的TKinter來開發圖形界面。推薦《QT5編程入門》、《瘋狂JAVA講義》、《瘋狂Android講義》、《python編程入門》。

  因为安卓系统是在Linux的基础上封装了一层API,所以,如果做安卓驱动,就得掌握Linux(上面前十个阶段)。如果只做安卓app,你只需要使用android studio或者eclipse配合安卓模拟器(最好用安卓手机),就可以了,不需要学习Linux,也不需要开发板。

  在你做過幾個GUI項目之後,再學習UML和設計模式,這會大大增強你的代碼架構能力。

  十二、Web開發。

  有的时候得在ARM板上搭个Web服务器,这里,得学习HTML、CSS、Javascript、XML、Ajax、PHP等。看起来内容很多,但其实并不多,因为这些语言都很容易上手。初学可以使用Adobe的Dreamweaver做开发,上手之后一个sublime text配合firefox浏览器就可以了(还要学习MVC模式)。此外,还得会用bash或者python编写CGI程序,这样才可以在网页上调用到底层的C语言接口。推荐《疯狂HTML 5/CSS3/JavaScript讲义》。

  十三、雜談。

  本文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常用到)。

  由上文可知,嵌入式軟件涉及很多計算機相關的知識,這對于電子專業的學生來說,無疑相當于跨專業那麽大難度。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。

  BTW,嵌入式的工作也分成幾個崗位,分別是系統工程師、驅動工程師、軟件工程師(負責網頁或GUI開發)、UI工程師(又稱美工)。

  系統工程師:熟悉操作系統的內核原理、熟讀內核源碼。主要職責爲系統打補丁或者添加新功能,如:熱升級、提高系統的容錯性等。一般的公司是不做這種開發的。

  驅動工程師:熟悉各種外設的驅動開發,爲內核和GUI提供接口。由于很多IC廠商提供了相關芯片的驅動程序,而導致很多驅動工程師下崗(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)。由于項目需求經常變更,開發效率跟不上變化,所以軟件工程師的需求量大大增加。

  UI工程師:主要負責美化界面。美術特長生更適合這類工作。

  ————————————————

  版权声明:本文为CSDN博主「队长-Leader」的原创文章,遵循 CC 4.0 BY-SA 版权协议,转载请附上原文出处链接及本声明。

  原文鏈接:https://blog.csdn.net/k331922164/java/article/details/50629131

上一篇:下一篇: