嵌入式Linux学习路线图
我是1999年上的大学,物理专业。在大一时,我们班里普遍弥漫着对未来的不安,不知道学习了物理后出去能做什么。你当下的经历、当下的学习,在未来的一天肯定会影响到你。毕业后我们也各自找到了自己的职业:出国深造转行做金融、留校任教做科研、设计芯片、写程序、创办公司等等,这一切都离不开在校时学到的基础技能(数学、IT、电子电路)、受过煅炼的自学能力。
所以,各位正在迷茫的在校生,各位正在尝试转行的程序员,未来一定有你的位置,是好是坏取决于你当下的努力与积累。
我不能预言几年后什么行业会热门,也不能保证你照着本文学习可以发财。我只是一个有十几年经验的程序员,给对编程有兴趣的你,提供一些建议。
1.程序员的三大方向
程序员的方向,一般可以分为3类:专业领域、业务领域、操作系统领域。你了解它们后,按兴趣选择吧。
对于专业领域,我提供不了建议。
业务,也就是应用程序,它跟操作系统并不是截然分开的:
①开发实体产品时,应用程序写得好的人,有时候需要操作系统的知识,比如调度优先级的设置、知道某些函数可能会令进程休眠。
②写应用程序的人进阶为系统工程师时,他需要从上到下都了解,这时候就需要有操作系统领域的知识了,否则,你怎么设计整个系统的方案呢?
③做应用程序的人,需要了解行业的需求,理解业务的逻辑。所以,当领导的人,多是做应用的。一旦钻入了某个行业,很难换行业。
④而操作系统领域,做好了这是通杀各行业:他只负责底层系统,在上面开发什么业务跟他没关系。这行很多是技术宅,行业专家。
⑤操作系统和业务之间并没有一个界线。有操作系统经验,再去做应用,你会对系统知根知底,碰到问题时都有解决思路。有了业务经验,你再了解一下操作系统,很快就可以组成一个团队自立门户,至少做个CTO没问题。
1.1 专业领域
它又可以分为下面2类。
1.1.1 学术研究
比如语音、图像处理、人工智能,这类工作需要你有比较强的理论知识,我倾向于认为这类人是“科学家”,他们钻研多年,很多时候是在做学术研究。
在嵌入式领域,需要把他们的成果用某种算法表达出来,针对某种芯片进行优化,这部分工作也许有专人来做。
1.1.2 工程实现
也有这样一类人,他们懂得这些专业领域的概念,但是没有深入钻研。可以使用各类开源资料实现某个目标,做出产品。比如图像处理,他懂得用opencv里几百个复杂函数来实现头像识别。有时候还可以根据具体芯片来优化这些函数。
“专业领域”不是我的菜,如果你要做这一块,我想最好的入门方法是在学校学习研究生、博士课程。
1.2 业务领域
换句话说,就是应用程序,这又可以分为下面2类。
1.2.1 界面显示
做产品当然需要好的界面,但是,不是说它不重要,是没什么发展后劲。
现在的热门词是Android APP和IOS APP开发。你不要被Android、IOS两个词骗了,它们跟以前的VC、VB是同一路货色,只是、仅仅是一套GUI控件的实现。
希望没有冒犯到你,我有理由。
一个程序需要有GUI界面,但是程序的内在逻辑才是核心。Android、IOS的开发工具给我们简化了GUI的开发,并提供了这些控件的交互机制,封装并提供了一些服务(比如网络传输)。但是程序内部的业务逻辑、对视频图像声音的处理等等,这才是核心。另外别忘了服务器那边的后台程序:怎样更安全地保存数据、保护客户的隐私,怎样处理成千上万上百万的并发访问,等等,这也是核心。
但是,从Android、IOS APP入门入行,这很快!如果你是大四,急于找到一份工作,那么花上1、2个月去学习Android或IOS,应该容易找到工作,毕竟APP的需求永远是最大的,现在这两门技术还算热门。在2011、2012年左右,Android程序员的起薪挺高,然后开始下滑。Android APP的入门基本只要1个月,所以懂的人也越来越多。2013、2014年,IOS开发的工资明显比Android高了,于是各类IOS培训也火曝起来。中华大地向来不缺速成人才,估计再过一阵子IOS工程师也是白菜价了。
会Android、IOS只是基本要求,不信去51job搜搜Android或IOS,职位要求里肯定其他要求。
1.2.2 业务逻辑
举个简单例子,做一个打卡软件,你需要考虑这些东西:
①正常流程是上班下班时都要打卡
②有人忘记了怎么办?作为异常记录在案,推送给管理员
③请假时怎么处理?
④加班怎么处理?
对于更复杂的例子,视频会议系统里,各个模块怎么对接,各类协议怎么兼容,你不深入这个行业,你根本搞不清楚。
应用开发的职位永远是最多的,入门门槛也低。基本上只要你会C语言,面试时表现比较得体,一般公司都会给你机会。因为:
①你进公司后,还需要重新培训你:熟悉它们的业务逻辑。
②你要做的,基本也就是一个个模块,框架都有人给你定好了,你去填代码就可以了。
说点让你高兴的事:软件公司里,做领导的基本都是写应用程序的(当然还有做市场的)。写应用程序的人,对外可以研究市场接待客户,对内可以管理程序员完成开发,不让他做领导让谁做?
如果你的志向是写应用程序,那么我建议你先练好基本功:数据结构、算法是必备,然后凭兴趣选择数据库、网络编程等等进行深入钻研。
最后,选择你看好的、感兴趣的行业深耕个10年吧。做应用开发的人选择了某个行业,后面是很难换行业的,选行很重要!
1.3 操作系统领域
UCOS太简单,VxWorks太贵太专业,Windows不玩嵌入式了,IOS不开源,所以对于操作系统领域我们也只能玩Linux了。
在嵌入式领域Linux一家独大!
Android呢?Android跟QT一样,都是一套GUI系统。只是Google的实力太强了,现在Android无处不在,所以很多时候Linux+Android成了标配。注意,在这里我们关心的是Android的整个系统、里面的机制,而不是学习几个API然后开发界面程序。操作系统领域所包含的内容,简单地说,就是制作出一台装好系统的专用“电脑”,可以分为:
①为产品规划硬件:
按需求、性能、成本选择主芯片,搭配周边外设,交由硬件开发人员设计。
②给单板制作、安装操作系统、编写驱动
③定制维护、升级等系统方案
④还可能要配置、安装Android等GUI系统:
⑤为应用开发人员配置开发环境
⑥从系统角度解决疑难问题
这个领域,通常被称为“底层系统”或是“驱动开发”。
先解决2个常见误区:
①这份工作是写驱动程序吗?
看看上面罗列的6点,应该说,它包含驱动开发,但远远不只有驱动开发。
②我们还需要写驱动吗?不是有原厂吗?或者只需要改改就可以?
经常有人说,芯片原厂都做好驱动了,拿过来改改就可以了。如果,你的硬件跟原厂的公板完全一样,原厂源码毫无BUG,不想优化性能、削减成本,不想做一些有特色的产品,那这话是正确的。
但是在这个不创新就是找死的年代,可能吗?!原因有二:
①即使只是修改代码,能修改的前提是能理解;能理解的最好煅炼方法是从零写出若干驱动程序。
②很多时候,需要你深度定制系统。
以前做联发科手机只需要改改界面就可以出货了,现在山寨厂一批批倒下。大家都使用原厂的方案而不加修改时,最后只能拼成本。
举个例子,深圳有2家做交通摄像头、监控摄像头的厂家,他们曾经找我做过4个项目:
①改进厂家给的SD卡驱动性能,使用DMA。
②换了Flash型号后,系统经常出问题,需要修改驱动BUG。
③触摸屏点击不准,找原因,后来发现是旁路电容导致的。
④裁减成本,把4片DDR换为2片DDR,需要改bootloader对DDR的初始化。
这些项目都很急,搞不定就无法出货,这时候找原厂?除非你是中兴华为等大客户,否则谁理你?
我在中兴公司上班时,写驱动的时间其实是很少的,大部分时间是调试:系统调优,上帮APP工程师、下帮硬件工程师查找问题。我们从厂家、网上得到的源码,很多都是标准的,当然可以直接用。但是在你的产品上也许优化一下更好。比如我们可以把摄像头驱动和DMA驱动揉合起来,让摄像头的数据直接通过DMA发到DSP去。我们可以在软件和硬件之间起桥梁作用,对于实体产品,有可能是软件出问题也可能是硬件出问题,一般是底层系统工程师比较容易找出问题。
当硬件、软件应用出现问题,他们解决不了时,从底层软件角度给他们出主意,给他们提供工具。再比如方案选择:芯片性能能否达标、可用的BSP是否完善等等,这只能由负责整个方案的人来考虑,他必须懂底层。
在操作系统领域,对知识的要求很多:
①懂硬件知识才能看懂电路图
②英文好会看芯片手册
③有编写、移植驱动程序的能力
④对操作系统本身有一定的理解,才能解决各类疑难问题
⑤理解Android内部机制
⑥懂汇编、C语言、C++、JAVA
它绝对是一个大坑,没有兴趣、没有毅力的人慎选。
①这行的入门,绝对需要半年以上,即使全天学习也要半年。
②它的职位,绝对比APP的职位少
③并且你没有1、2年经验,招你到公司后一开始你做的还是APP。
优点就是:
①学好后,行业通杀,想换行就换行;想自己做产品就自己做产品。
②相比做应用程序的人,不会被经常变动的需求搞得天天加班。
③门槛高,当然薪水相对就高。
操作系统领域,我认为适合于这些人:
①硬件工程师想转软件工程师,从底层软件入门会比较好
②单片机工程师,想升级一下。会Linux底层的人肯定会单片机,会单片机的人不一定会Linux。
③时间充足的学生:如果你正读大二大三,那么花上半年学习嵌入式Linux底层多有益处。
④想掌握整个系统的人,比如你正在公司里写APP,但是想升为系统工程师,那么底层不得不学。
⑤想自己创业做实体产品的工程师,你有钱的话什么技术都不用学,但是如果没钱又想做产品,那么Linux底层不得不学。
⑥做Linux APP的人,没错,他们也要学习。
这部分人不需要深入,了解个大概就可以:bootloader是用来启动内核,Linux的文件系统(第1个程序是什么、做什么、各目录干嘛用)、APP跟驱动程序的调用关系、工具链,有这些概念就可以了
本文中,就把操作系统默认为Linux,讲讲怎么学习嵌入式Linux+Android系统。
1.4 嵌入式Linux+Android系统包含哪些内容
嵌入式Linux系统包含哪些东西?不要急,举一个例子你就知道了。
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。
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。
②启动windows的目的是什么?
当然运行应用程序以便上网、聊天什么的了。
这些上网程序、聊天程序在哪?
在C盘、D盘上。
所以,windows要先识别出C盘、D盘。在Linux下我们称之为根文件系统。
③windows能识别出C盘、D盘,那么肯定有读写硬盘的能力。
这个能力我们称之为驱动程序。当然不仅仅是操作硬盘,还有网卡、USB等等其他硬件。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。
简单地说,嵌入式LINUX系统里含有bootloader、内核、驱动程序、根文件系统、应用程序这5大块。而应用程序,我们又可以分为:C/C++、Android。
所以,嵌入式Linux+Android系统包含以下6部分内容:
①bootloader
②Linux内核
③驱动程序
④使用C/C++编写的应用程序
⑤Android系统本身
⑥Android应用程序
Android跟Linux的联系实在太大了,它的应用是如此广泛,学习了Linux之后没有理由停下来不学习Android。在大多数智能设备中,运行的是Linux操作系统;它上面要么安装有Android,要么可以跟Android手机互联。现在,Linux+Android已成标配。
2. 怎么学习嵌入式Linux操作系统
本文假设您是零基础,以实用为主,用最快的时间让你入门;后面也会附上想深入学习时可以参考的资料。
在实际工作中,我们从事的是“操作系统”周边的开发,并不会太深入学习、修改操作系统本身。
①操作系统具有进程管理、存储管理、文件管理和设备管理等功能,这些核心功能非常稳定可靠,基本上不需要我们修改代码。我们只需要针对自己的硬件完善驱动程序
②学习驱动时必定会涉及其他知识,比如存储管理、进程调度。当你深入理解了驱动程序后,也会加深对操作系统其他部分的理解
③Linux内核中大部分代码都是设备驱动程序,可以认为Linux内核由各类驱动构成
但是,要成为该领域的高手,一定要深入理解Linux操作系统本身,要去研读它的源代码。
在忙完工作,闲暇之余,可以看看这些书:
①赵炯的《linux内核完全注释》,这本比较薄,推荐这本。他后来又出了《Linux 内核完全剖析》,太厚了,搞不好看了后面就忘记前面了。
②毛德操、胡希明的《LINUX核心源代码情景分析》,此书分上下册,巨厚无比。当作字典看即可:想深入理解某方面的知识,就去看某章节。
③其他好书还有很多,我没怎么看,没有更多建议
基于快速入门,上手工作的目的,您先不用看上面的书,先按本文学习。
2.1 入门路线图
假设您是零基础,我们规划了如下入门路线图。前面的知识,是后面知识的基础,建议按顺序学习。每一部分,不一定需要学得很深入透彻,下面分章节描述。
目的:能看懂硬件工作原理,但重点在嵌入式软件,特别是操作系统级软件,那将是我的优
势。
科目:数字电路、计算机组成原理、嵌入式微处理器结构。
汇编语言、C/C++、编译原理、离散数学。
数据结构和算法、操作系统、软件工程、网络、数据库。
方法:虽科目众多,但都是较简单的基础,且大部分已掌握。不一定全学,可根据需要选修。
thec++programminglanguage(一直没时间读)、数据结构-C2。
2、学习linux:
目的:深入掌握linux系统。
方法:使用linux—〉linxu系统编程开发—〉驱动开发和分析linux内核。先看深,
那主讲原理。看几遍后,看情景分析,对照深看,两本交叉,深是纲,情是目。剖析则是0.
11版,适合学习。最后深入代码。
主攻书籍:linux内核完全剖析、unix环境高级编程、深入理解linux内核、情景分析和源代。
3、学习嵌入式linux:
目的:掌握嵌入式处理器其及系统.
方法:(1)嵌入式微处理器结构与应用:直接arm原理及汇编即可,不要重复x86。
(2)嵌入式操作系统类:ucOS/II简单,开源,可供入门。而后深入研究uClinux。
(3)必须有块开发板(arm9以上),有条件可参加培训(进步快,能认识些朋友)
主攻书籍:毛德操的《嵌入式系统》及其他arm9手册与arm汇编指令等。
4、深入学习:
A、数字图像压缩技术:主要是应掌握MPEG、mp3等编解码算法和技术。
B、通信协议及编程技术:TCP/IP协议、802.11,Bluetooth,GPRS、GSM、CDM
A等。
C、网络与信息安全技术:如加密技术,数字证书CA等。
D、DSP技术:DigitalSignalProcess,DSP处理器通过硬件实现数字信号处理算
法。
说明:太多细节未说明,可根据实际情况调整。重点在于1、3,不必完全按照顺序
作。对于学习c++,理由是c++不只是一种语言,一种工具,她还是一种艺术,一种文化,
一种哲学理念、但不是拿来炫耀得东西。对于linux内核,学习编程,读一些优秀代码也是
有必要的。
注意: 要学会举一反多,有强大的基础,很多东西简单看看就能会。想成为合格的
程序员,前提是必须熟练至少一种编程语言,并具有良好的逻辑思维。一定要理论结合实践。
不要一味钻研技术,虽然挤出时间是很难做到的,但还是要留点余地去完善其他的爱
好,比如宇宙,素描、机械、管理,心理学、游戏、科幻电影。还有一些不愿意做但必须要
做的!
技术是通过编程编程在编程编出来的。永远不要梦想一步登天,不要做浮躁的人,不
要觉得路途漫上。而是要编程编程在编程,完了在编程,在编程!等机会来了在创业(不要
相信有奇迹发生,盲目创业很难成功,即便成功了发展空间也不一定很大)。
嵌入式书籍推荐
Linux基础
1、《Linux与UnixShell编程指南》
C语言基础
1、《CPrimerPlus,5thEdition》【美】StephenPrata着
2、《TheCProgrammingLanguage,2ndEdition》【美】BrianW.KernighanDav
idM.Rithie(K&R)着
3、《AdvancedProgrammingintheUNIXEnvironment,2ndEdition》(APUE)
4、《嵌入式Linux应用程序开发详解》
Linux内核
1、《深入理解Linux内核》(第三版)
2、《Linux内核源代码情景分析》毛德操胡希明著
研发方向
1、《UNIXNetworkProgramming》(UNP)
2、《TCP/IP详解》
3、《Linux内核编程》
4、《Linux设备驱动开发》(LDD)
5、《Linux高级程序设计》杨宗德著
硬件基础
1、《ARM体系结构与编程》杜春雷着
2、S3C2410Datasheet
英语基础
1、《计算机与通信专业英语》
系统教程
1、《嵌入式系统――体系结构、编程与设计》
2、《嵌入式系统――采用公开源代码和StrongARM/Xscale处理器》毛德操胡希明
著
3、《BuildingEmbeddedLinuxSystems》
4、《嵌入式ARM系统原理与实例开发》杨宗德著
理论基础
1、《算法导论》
2、《数据结构(C语言版)》
3、《计算机组织与体系结构?性能分析》
4、《深入理解计算机系统》【美】RandalE.Bryant DavidO''Hallaron着
5、《操作系统:精髓与设计原理》
6、《编译原理》
7、《数据通信与计算机网络》
8、《数据压缩原理与应用》
C语言书籍推荐
1.TheCprogramminglanguage《C程序设计语言》
2.PointersonC《C和指针》
3.Ctrapsandpitfalls《C陷阱与缺陷》
4.ExpertCLanuage《专家C编程》
5.WritingCleanCode-----MicrosoftTechiniquesforDevelopingBug-freeCProgr
ams
《编程精粹--Microsoft编写优质无错C程序秘诀》
6.ProgrammingEmbeddedSystemsinCandC++《嵌入式系统编程》
7.《C语言嵌入式系统编程**》
8.《高质量C++/C编程指南》林锐
尽可能多的编码,要学好C,不能只注重C本身。算法,架构方式等都很重要。
这里很多书其实是推荐而已,不必太在意,关键还是基础,才是重中之重!!!本回答被网友采纳