姓名：黃楠琳? ? ? ?學號：19020100011? ? ? ? 學院：電子工程學院

轉自：https://blog.csdn.net/weixin_41213648/article/details/87895929

【嵌牛導讀】本篇文章簡單介紹了如何學習嵌入式Linux操作系統(tǒng)

【嵌牛鼻子】嵌入式Linux

【嵌牛提問】?怎么學習嵌入式Linux操作系統(tǒng)？

【嵌牛正文】

1 操作系統(tǒng)介紹

①操作系統(tǒng)具有進程管理、存儲管理、文件管理和設備管理等功能，這些核心功能非常穩(wěn)定可靠，基本上不需要我們修改代碼。我們只需要針對自己的硬件完善驅動程序

②學習驅動時必定會涉及其他知識，比如存儲管理、進程調度。當你深入理解了驅動程序后，也會加深對操作系統(tǒng)其他部分的理解

③Linux內核中大部分代碼都是設備驅動程序，可以認為Linux內核由各類驅動構成。但是，要成為該領域的高手，一定要深入理解Linux操作系統(tǒng)本身，要去研讀它的源代碼。

2 學習驅動程序之前的基礎知識

2.1 C語言

只要是理工科專業(yè)的，似乎都會教C語言。當你掌握基本語法后，就可以在電腦上練習一些C語言習題了；

當你寫過幾個C程序后，就可以進入下一階段的裸機開發(fā)。

①不需要太深入，作為快速入門，只要你會編寫“Hello, world!”，會寫冒泡排序，會一些基礎的語法操作，暫時就夠了。

指針操作是重點

不需要去學習過多的數據結構知識，只需要掌握鏈表操作，其他不用學習，比如：隊列、二叉樹等等都不用學；

不需要去學習任何的函數使用，比如文件操作、多線程編程、網絡編程等等；C語言是在寫代碼中精進的。

②可以在Visual Studio下學習，也可以在Linux下學習，后者需要掌握一些編譯命令

2.2 PC Linux基本操作：

對于PC Linux，我們推薦使用Ubuntu，在它上面安裝軟件非常簡便。工作模式通常是這樣：在Windows下閱讀、編寫代碼，然后把代碼上傳到PC Linux去編譯。實際上，Ubuntu的桌面系統(tǒng)已經很好用了，我們拿到各種智能機可以很快上手，相信Ubuntu的桌面系統(tǒng)也可以讓你很快上手。為了提高工作效率，我們通常使用命令行來操作Ubuntu。

不用擔心，你前期只需要掌握這幾條命令就可以：

①cd : Change Directory（改變目錄）

cd 目錄名 ? ?// 進入某個目錄

cd .. ? ? ? // cd “兩個點”：返回上一級目錄

cd - ? ? ? ?// cd “短橫”：返回上一次所在目錄

②pwd : Print Work Directory（打印當前目錄 顯示出當前工作目錄的絕對路徑）

③mkdir : Make Directory（創(chuàng)建目錄）

mkdir abc ? ? ? ? // 創(chuàng)建文件夾abc

mkdir -p a/b/c ? // 創(chuàng)建文件夾a，再a下創(chuàng)建文件夾b，再在b下創(chuàng)建文件夾c

④rm : Remove（刪除目錄或文件）

rm ?file ? ? // 刪除名為file的文件

rm -rf dir ?// 刪除名為dir的目錄

⑤ls : List（列出目錄內容）

⑥mount : 掛載

mount -t nfs -o nolock,vers=2 192.168.1.123:/work/nfs_root /mnt

mount -t yaffs /dev/mtdblock3 /mnt

⑦chown : Change owner（改變文件的屬主，即擁有者）

chown book:book /work -R ?// 對/work目錄及其下所有內容，屬主改為book用戶，組改為book

⑧chmod : Change mode（改變權限），下面的例子很簡單粗暴

chmod 777 /work -R ?// 對/work目錄及其下所有內容，權限改為可讀、可寫、可執(zhí)行

⑨vi : Linux下最常用的編輯命令，使用稍微復雜，請自己搜索用法。

要練習這些命令，你可以進入Ubuntu桌面系統(tǒng)后，打開終端輸入那些命令；或是用SecureCRT、putty等工具遠程登錄Ubuntu后練習。

2.3 硬件知識

我們學習硬件知識的目的在于能看懂原理圖，看懂通信協(xié)議，看懂芯片手冊；不求能設計原理圖，更不求能設計電路板。

對于正統(tǒng)的方法，你應該這樣學習：

①學習《微機原理》，理解一個計算機的組成及各個部件的交互原理。

②學習《數字電路》，理解各種門電路的原理及使用，還可以掌握一些邏輯運算（與、或等）。

2.4 要不要專門學習Windows下的單片機開發(fā)

很多學校都開通了單片機的課程，很多人都是從51單片機、AVR單片機，現在比較新的STM32單片機開始接觸嵌入式領域，并且使用Windows下的開發(fā)軟件，比如keil、MDK等。

問題來了，要不要專門學習Windows下的單片機開發(fā)？

①如果這是你們專業(yè)的必修課，那就學吧

②如果你的專業(yè)跟單片機密切相關，比如機械控制等，那就學吧

③如果你只是想從單片機入門，然后學習更廣闊的嵌入式Linux，那么放棄在Windows下學習單片機吧！

理由如下：

①Windows下的單片機學習，深度不夠

Windows下有很好的圖形界面單片機開發(fā)軟件，比如keil、MDK等。它們封裝了很多技術細節(jié)，比如：

你只會從main函數開始編寫代碼，卻不知道上電后第1條代碼是怎么執(zhí)行的；你可以編寫中斷處理函數，但是卻不知道它是怎么被調用的；你不知道程序怎么從Flash上被讀入內存；也不知道內存是怎么劃分使用的，不知道棧在哪、堆在哪；當你想裁剪程序降低對Flash、內存的使用時，你無從下手；當你新建一個文件時，它被自動加入到工程里，但是其中的機理你完全不懂等等等。

②基于ARM+Linux裸機學習，可以學得更深，并且更貼合后續(xù)的Linux學習。

實際上它就是Linux下的單片機學習，只是一切更加原始：所有的代碼需要你自己來編寫；哪些文件加入工程，需要你自己來管理。在工作中，我們當然傾向于使用Windows下更便利的工具，但是在學習階段，我們更想學習到程序的本質。

一切從零編寫代碼、管理代碼，可以讓我們學習到更多知識：

你需要了解芯片的上電啟動過程，知道第1條代碼如何運行；你需要掌握怎么把程序從Flash上讀入內存；需要理解內存怎么規(guī)劃使用，比如棧在哪，堆在哪；需要理解代碼重定位；需要知道中斷發(fā)生后，軟硬件怎么保護現場、跳到中斷入口、調用中斷程序、恢復現場；你會知道，main函數不是我們編寫的第1個函數；你會知道，芯片從上電開始，程序是怎么被搬運執(zhí)行的；你會知道，函數調用過程中，參數是如何傳遞的；你會知道，中斷發(fā)生時，每一個寄存器的值都要小心對待等等等。你掌握了ARM+Linux的裸機開發(fā)，再回去看Windows下的單片機開發(fā)，會驚呼：怎么那么簡單！并且你會完全明白這些工具沒有向你展示的技術細節(jié)。

驅動程序=Linux驅動程序軟件框架+ARM開發(fā)板硬件操作，我們可以從簡單的裸機開發(fā)入手，先掌握硬件操作，并且還可以：

①掌握如何在PC Linux下編譯程序、把程序燒錄到板子上并運行它

②為學習bootloader打基礎：掌握了各種硬件操作后，后面一組合就是一個bootloader

2.5?為什么選擇ARM9 S3C2440開發(fā)板，而不是其他性能更好的？

有一個錯誤的概念：S3C2440過時了、ARM9過時了。這是不對的，如果你是軟件工程師，無論是ARM9、ARM11、A8還是A9，對我們來說是沒有差別的。一款芯片，上面有CPU，還有眾多的片上設備(比如UART、USB、LCD控制器)。我們寫程序時，并不涉及CPU，只是去操作那些片上設備。所以：差別在于片上設備，不在于CPU核；差別在于寄存器操作不一樣。因為我們寫驅動并不涉及CPU的核心，只是操作CPU之外的設備，只是讀寫這些設備的寄存器。之所以推薦S3C2440，是因為它的Linux學習資料最豐富，并有配套的第1、2期視頻。

2.6 怎么學習ARM+Linux的裸機開發(fā)

學習裸機開發(fā)的目的有兩個：

①掌握裸機程序的結構，為后續(xù)的u-boot作準備

②練習硬件知識，即：怎么看原理圖、芯片手冊，怎么寫代碼來操作硬件

后面的u-boot可以認為是裸機程序的集合，我們在裸機開發(fā)中逐個掌握各個部件，再集合起來就可以得到一個u-boot了。后續(xù)的驅動開發(fā)，也涉及硬件操作，你可以在裸機開發(fā)中學習硬件知識。

注意：如果你并不關心裸機的程序結構，不關心bootloader的實現，這部分是可以先略過的。在后面的驅動視頻中，我們也會重新講解所涉及的硬件知識。

2.7 bootloader的學習

bootloader有很多種，vivi、u-boot等等，最常用的是u-boot。

u-boot功能強大、源碼比較多，對于編程經驗不豐富、閱讀代碼經驗不豐富的人，一開始可能會覺得難以掌握。但是，u-boot的主要功能就是：啟動內核。它涉及：讀取內核到內存、設置啟動參數、啟動內核。按照這個主線，我們嘗試自己從零編寫一個bootloader，這個程序相對簡單，可以讓我們快速理解u-boot主要功能的實現。

2.8 Linux內核的學習

前面說過，內核本身不是我們學習的重點，但是了解一下內核的啟動過程，還是很有必要的：工作中有可能要修改內核以適配硬件，掌握了啟動過程才知道去修改哪些文件。

2.9 根文件系統(tǒng)

在驅動程序開發(fā)階段，我們喜歡搭建一個最小根文件系統(tǒng)來調試驅動；在開發(fā)應用程序時，也需要搭建文件系統(tǒng)，把各種庫、配置文件放進去；在發(fā)布產品時，你還需要修改配置文件，使得產品可以自動運行程序；甚至你想實現插上U盤后自動啟動某個程序，這也要要修改配置文件；這一切，都需要你理解根文件系統(tǒng)的構成，理解內核啟動后是根據什么配置文件來啟動哪些應用程序。

3.1 經典字符設備驅動程序

視頻中以LED、按鍵驅動為例，講解并練習開發(fā)過程中碰到的機制：查詢、休眠-喚醒、中斷、異步通知、poll、同步、互斥等等。后續(xù)更復雜的驅動程序，就是在這些機制的基礎上，根據硬件特性設計出精巧的軟件框架。

3.2 工作中各類驅動程序

3.3 調試方法

4 Linux應用程序的學習

對于大多數人來說，第1個C程序是在Windows的Visual Studio C++(簡稱VC)上寫的，所以你們關心的也許是：嵌入式Linux應用程序，跟VC應用程序之間的區(qū)別：

①編譯方法不同：

在VC上點點鼠標即可編譯，對于嵌入式Linux應用程序，我們需要“交叉編譯”：程序要在PC Linux上編譯，但是運行時要放到單板上。并且，它的編譯環(huán)境需要你自己搭建：解壓出工具鏈后設計PATH，還要自己構造一套Makefile系統(tǒng)。

②調試方法不同：

在VC上點點鼠標就可以調試，對于嵌入式Linux應用程序，你可以更喜歡用打??；或是在PC Linux上通過GDB觀察應用程序在單板上的運行狀況。

③可用的資源不同：

對于VC程序，你可以直接使用微軟公司提供的各種類庫；對于嵌入式Linux應用程序，很多時候需要去尋找、下載、編譯、使用開源庫。

④功能不同：

VC程序運行在PC上，一般是用來解決某些純軟件的問題，比如整理數據、修圖、聯網播放音樂之類。嵌入式Linux應用程序一般都要操作若干種硬件，比如監(jiān)控設備中要操作攝像頭、存儲音視頻，無人機中要操作GPS、螺旋槳，POS機中要操作銀行卡等等。它跟單板上的硬件聯系很大，很多時候需要你懂點硬件知識，至少是知道怎么通過驅動程序來操作這些硬件。

上述4點的不同，花很少的時間就可以掌握。

如果你有志于開發(fā)應用程序，那么一定要有算法、數據結構、網絡編程等基礎，然后再掌握一些設計模式，最后就是多參加一些實際項目的開發(fā)了。