怎么学好嵌入式Linux系统和驱动

嵌入式专业是一门实践性非常强的学科，只有多动手，多实践，多编程，多调试，多看书，多思考才能真正掌握好嵌入式开发技术。

现在很多同学也意识到了学校培养模式和社会需求脱节问题，有一部分同学也先行行动起来，开始注重培养自己的实际动手能力，培养自己实际分析问题，解决问题 的问题，培养自己在嵌入式专业实际编程和调试程序的能力。但是嵌入式专业不同于其他学科，嵌入式专业是一门综合性非常强，涉及知识面非常广的学科，对于初 学者来说，面对那么多教程、课本，那么多知识点，往往不知道从何处下手，不知道哪些是重点，哪些不是重点，这些知识点之间有什么关联，一脸的茫然，然后东 一榔头，西一棒子，折腾了几个月甚至大半年后，还是找不着学习嵌入式的方向，还徘徊在嵌入式开发的大门之外。

那么，如何从零开始学习嵌入式开发技术， 进入嵌入式开发大门呢，下面谈谈对嵌入式学习的一些想法和意见，希望对大家有所帮助。

一、练好基本功

嵌入式系统专业是综合了计算机硬件技术，计算机软件技术以及电子电路技术的一门综合学科，所涉及的内涵和知识非常广泛，包括：数字电路，模拟电路，计算机组成原理，单片机基础，C语言基础，操作系统，数据结构，编译原理，计算机控制，计算机网络等知识。

在真正学习嵌入式开发之前，首先要打好基础。其中最重要的是C语言基础、数字电路、计算机组成原理三门课程。对于C语言，至少能单独编写调试一个3 ~ 500行的程序，能够了解C语言的基本语法规则，基本语句的使用，理解指针概念并能灵活使用各种指针。

计算机组成原理要能理解组成一个计算机系统的几大部件，计算机系统的结构，理解系统总线，理解处理器和计算机外部设备的关系，处理器和计算机外设是如何协调工作完成某一项功能的，计算机软件和硬件是如何分工协作完成某一项任务的，理解软件是通过寄存器来控制硬件的。

数字电路，模拟电路要了解其基本原理个概念，能看懂简单模拟、数字电路原理图。理解数字电路中的寄存器，时序的概念，能看懂芯片手册和时序图。对于其他基础课程，重点要理解其中的一些基本概念，如何使用等等。

对于电子，自动化，通信，计算机类专业的学生，在大二、大三开设的专业基础或专业课程中基本包含了以上的大部分课程。因为缺乏实践，可能学得不是很深入， 但是一些基本的概念和基本知识应该还是有所了解，针对一些薄弱环节，自己稍微加强学习一下，基本上已经具备了学习嵌入式开发的基础。在嵌入式基本**习阶 段，最重要的是C语言和单片机基础，最好是能用C语言开发一个小的单片机程序，例如用C语言实现单片机和PC的串口通信，用C语言控制LED等显示，用C 语言控制数码管显示等小程序。在这个期间需要的学习工具就是单片机51学习开发板。

二、嵌入式Linux应用开发

嵌入式开发基础知识学习完后，这时候你已经有了一定的嵌入式开发基础了，可以进行基于单片机的嵌入式系统设计了。单片机编程本身也是属于嵌入式编程，但是 在这里我们只是把单片机开发当作嵌入式系统开发的基础，不把单片机开发作为真正的嵌入式系统开发，在这里我们的嵌入式系统开发是指在带有操作系统的嵌入式 平台上的应用和驱动开发，特别指在嵌入式Linux平台上的开发。

单片机开发在很早以前是非常热门的，现在在一些比较简单的系统上单片机也用的非常广泛，随着硬件的成本不断降低，在一些比较复杂的嵌入式设备一般都采用嵌 入式Linux操作系统，在嵌入式Linux平台上进行开发，这样可以极大的提高嵌入式开发效率，提高系统的稳定性和可靠性，降低开发成本。由于 Linux是一个开源的操作系统，你可以通过阅读Linux内核来理解内核的实现机制，如果有需要，你甚至可以通过修改内核源码来提高系统的性能；同时， 全球参与Linux开发的队伍非常庞大，网上有大量的嵌入式Linux开发资料和源代码，很多你需要实现的功能在网上基本都能找到相关源码，参考一下别人 写的源码，这样可以极大的提高自己的工作效率和技术能力，近几年，随着参与Linux开发的人越来越多，Linux系统的稳定性、实时性有了很大的提 高，Linux系统无论在服务器上还是嵌入式设备平台上都应用越来越广泛，现在包括华为、中兴、朗讯的各大通信巨头都开始把自己设备的底层平台从 vxworks操作系统迁移到Linux系统，可以说嵌入式Linux是嵌入式技术发展一个方向，是嵌入式技术的一面旗帜。基于以上原因，我的建议是学嵌 入式开发，就学嵌入式Linux开发，相对于wince等其他的嵌入式平台，你可以真正学到更多的东西，学到嵌入式技术的精髓，同时他又符合嵌入式产业发 展的方向，不容易被日新月异的技术发展所淘汰。

有了嵌入式开发的基础，又知道了我们为什么要学习嵌入式Linux开发，那我们就要开始动手开始学习了，那如何开始学习嵌入式Linux开发，从哪里开始着手呢？

很多同学这时候就开始买Linux书籍，从图书馆借了一大堆关于Linux的书：什么《Linux使用基础教程》、《Linux源码深度分析》、 《Linux情景分析等》、 《Linux高级使用指南》等等。结果抱着这些图书看了10天半个月还是不知所云，当初学习的激情慢慢就消退了，最后不了了之，终究没有进入嵌入式开发大 门。究其原因，是因为没有找到合适学习嵌入式开发的方法，做任何事情都有方法可循，找对了学习方法往往就能事半功倍；否则就可能是事倍功半，甚至劳而无 功。接下来先分析一下同学们的几种常见的嵌入式Linux学习误区，然后提出一种比较合适的嵌入式Linux学习方法。

误区三、全身投入学习桌面或服务器版本Linux系统
很多想学嵌入式Linux 的同学，不知怎么学习嵌入式Linux开发，于是他们就花费了大量的精力和时间去研究学习桌面版本Linux系统的使用，什么 redhat 、federo，、ubuntu等等都用过，如何配置Linux，Linux的各种使用命令都背的滚瓜烂熟，Linux各种服务器的配置，还原备份各种操 作非常熟悉，以为这样就学会了嵌入式Linux开发。其实这是一个学习嵌入式Linux开发的误区。

Linux桌面环境只是嵌入式Linux的一个开发工具，开发环境而已。我们的目标不是学习Linux服务器的配置和使用，Linux服务器的高级配置和 使用那是另外一个领域，不属于嵌入式Linux讨论的范畴。我们进行嵌入式Linux开发，只是把Linux桌面环境当作一个工具，在Linux桌面环境 下运行嵌入式Linux开发工具，例如gcc 编译器，make工具来开发我们的嵌入式Linux应用程序而已，对于嵌入式开发工程师来说，没有必要花费那么多的精力和时间去研究Linux桌面版和服 务器的应用，只要能了解最基本的操作即可。现在的桌面Linux系统的图形化界面做的也相当好，跟window具有相同的易用性能，例如ubuntu很多 操作都可以在图形界面下完成，就没有必要去记每个Linux命令了。熟悉Linux桌面系统的使用和基本操作命令，安排1~2天时间学习基本就可以掌握 了。

误区二、直接阅读Linux内核源代码
很多想学Linux，在连Linux是什么东西，一点都还不会使用的情况下去就阅读Linux内核源代码，花了大量时间去阅读《Linux源码深度分 析》、《Linux情景分析等》等书。这样的结果很可能就是看的头昏眼花，不知所云，最后只能放弃了。这也是同学们学习嵌入式linux的一个误区，在有 一定嵌入式Linux开发基础后，带着一定的目的去阅读Linux源代码，这样可以极大的提高你的技术能力，但是你在没有任何基础，对Linux一点都不 了解的情况下就去阅读Linux内核源代码，无异于以卵击石，最后只能是撞个头破血流。

以上分析了同学们学习嵌入式linux 开发的2个误区，那么如何正确的嵌入式linux开发呢？

做任何事情都有一个循序渐进的过程，学习嵌入式Linux也一样。在有了一定的嵌入式开发基础后，学习嵌入式Linux开发比较适合的切入点是从嵌入式 Linux应用程序开发开始，即暂时先不去关心嵌入式硬件平台，不去关心Linux的底层驱动，先把精力集中在现有的嵌入式Linux平台上进行嵌入式 Linux应用程序设计开发。学习嵌入式Linux开发绝不是看看书就可以学好的，需要多实践，编程调试。因为嵌入式开发不同于普通的基于PC机或服务器 的应用程序开发，嵌入式开发的应用程序是要烧写到嵌入式板卡或开发板上运行的，所以首先你要给自己购买一块开发板。

有了开发板后，先后开始学习嵌入式Linux开发环境搭建、嵌入式Linux开发模型、Linux内核移植和文件系统、嵌入式Linux应用程序移植、嵌 入式Linux多进程，多线程应用程序设计、嵌入式Linux网络编程，如果对嵌入式数据库或图形软件开发有兴趣的，可以进一步学习嵌入式Linux数据 库开发或基于QT的嵌入式Linux图形应用软件设计。每学一章节都要通过相关实验来验证你从书上学到的东西，同时提高自己编写代码，调试程序的能力。这 个过程根据不同学员的基础不同，大概要花上1 ~ 2个月时间。学完这些课程后，你就有了在现有的嵌入式Linux平台上进行应用程式设计开发的能力，到一些嵌入式软件公司去，能够胜任在现有的嵌入式 Linux平台上进行上层的应用程序开发工作。但是目前你还不能进行嵌入式Linux系统和驱动的开发，也就是说，你现在只能在一个已经构建好的嵌入式 Linux平台上进行应用程序开发，而自己还没有能力根据实际需要去重新构建一个嵌入式Linux平台。要让自己有能力根据实际需要重新构建一个嵌入式 Linux软硬件平台，这时候就需要进行下一阶段的学习了，即嵌入式Linux系统和驱动开发。

三、嵌入式Linux系统和驱动开发

有了嵌入式Linux平台上开发应用程序的基础，你已经对Linux的功能、Linux对应用程序提供的接口和系统调用有了一定的了解，知道如何利用 Linux提供的功能来进行应用程序开发，知道如何来使用设备驱动来进行应用程序设计，有了这些知识后，你就可以更深入的去学习Linux系统原理和基于 Linux驱动的开发，Linux内核的裁剪，文件系统构，bootloader等等底层的知识了。

想要更深入学习嵌入式Linux系统和驱动开发，要学的内容非常多包括计算机软件、硬件、操作系统知识。这时候你可以参照以下的学习思路，因为嵌入式 Linux系统和驱动的开发，和底层硬件联系非常紧密，所以首先我们从学习了解嵌入式硬件开始，包括：ARM体系架构、S3C2440微处理器接口设计、 时钟系统、LCD屏接口、存储控制器及系统的存储空间分配、NAND FLASH接口和NOR FLASH接口等。对嵌入式系统硬件有了一定的了解后，接下来就可以开始学习bootloader了，理解bootloader的概念，功能，和原理，重 点掌握U-BOOT的使用和移植。接下来就开始学习嵌入式Linux内核机制，分析嵌入式Linux源码组成、内核的模块机制、内核进程管理、内存管理机 制、Linux的中断系统、Linux内核的移植等。有了内核的基础，就可以学习嵌入式Linux设备驱动开发了，重点掌握字符设备驱动开发，LCD屏设 备驱动开发、触摸屏设备驱动开发、USB设备驱动开发，网卡设备驱动开发。学完这些知识点并通过相关实验验证后，嵌入式Linux系统和驱动的开发就算掌 握了差不多了，能够胜任绝大部分基于Linux平台的驱动开发工作了。学完这些知识点，根据学员的不同情况，一般需要花三个月到半年时间。通过这一阶段的 学习，你在嵌入式Linux开发领域已经算是有了一定的功底，已经不再被人称为菜鸟了，已经进入嵌入式Linux开发高手行列了。

四、更上一层楼
深入理解了嵌入式内核和驱动开发，这时候写个什么驱动对你已经没有什么问题了，开发过程中一些基本问题都难不倒你了。这时你可能想优化一下系统的性能，比 如实时性，提高系统的启动速度，或者优化系统的内存管理机制，要达到修改内核核心机制的境界，你就需要去深入去研读Linux内核源码了，参考 《Linux源码深度分析》、《Linux情景分析等》等Linux源码分析的书籍，深入理解Linux各部分的实现机制和原理，以及可能存在的问题。你 只有在深入理解现有代码和实现机制的基础上，才能提出更好的改进方案。如果你能达到这个境界，那你已经是高手中的高手，可以笑傲群雄了。