小白应该如何学习嵌入式?被问了太多遍了总结一下

文章总体看起来会有些枯燥,不过还是建议看完,最后呢也写了些我的学习经历,或许会对大家有所帮助
作为一个新人,怎样学习嵌入式Linux?被问过太多次,特写这篇文章来回答一下。
  文章最后有我的Q群也有些资料可以进群讨论学习方法交流经验有问题抛出来一起解决。
  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)。
  C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。
  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。
  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:底层系统、应用开发。
  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。
  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。
  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?
  我只能说凭兴趣,并且驱动和应用并不是截然分开的
  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。
  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
  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。
  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。
  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。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。做底层的发展方向,个人认为是技术专家。
  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。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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  一、bootloader:
  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。很多人一玩嵌入式就用ADS、KEIL。
  你能回答这几个问题吗?
  1. 一上电,CPU从哪里取指令执行?
  答:一般从Flash上指令。
  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?
  答:全局变量应该在内存里
  3. 那么谁把全局变量放到内存里去?
  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?
  4. 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?
  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?
  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
  3. 程序的基本概念:重定位、栈、代码段数据段BSS段什么的。
  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。
  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。
  对ARM体系处理器的了解, 看资料吧,有汇编指令,有异常模式、MMU等。也就这3块内容需要你了解。
  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。
  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。
  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。
  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。
  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。
  三、驱动:
  驱动包含两部分:硬件本身的操作、驱动程序的框架。
  又是硬件,还是要看得懂原理图、读得懂芯片手册,多练吧。
  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。
  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。
  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linux 2.4为例,但是原理相通,同样适用于其它版本的linux。
  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。
  四、根文件系统:
  大家有没有想过这2个问题:
  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?
  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。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)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
  2. 你写的hello,world程序,有没有想过里面用到的printf是谁实现的?
  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。这个问题提示我们,文件系统里还要有库。
  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。
  说一下我的学习经历吧。
  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。
  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。
  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。
  5. 开始感到单片机的不足,辞职半年闭门学Linux,从red hat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。
  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。
  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。
  7. 开始去找了一个公司上班,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。
学习交流群 864588072

<think>好的,用户之前过关于STM32F4在启用RTOS后是否还能进行裸机开发的题,我详细解答了共存的可能性、实现方式和注意事项。现在用户的新题是进一步了解RTOS与裸机开发的共存可能性,以及学习RTOS时选择共存还是纯RTOS的优缺点分析。需要结合之前的回答和用户提供的引用内容来组织答案。 首先,用户明确想知道两者能否共存,根据之前的回答,答案是肯定的,但需要进一步扩展。然后需要分析学习时选择共存还是纯RTOS的优缺点。引用中的内容提到中间件集成、资源限制、实时性要求等因素,这些可以作为支持点。 用户可能是个刚接触嵌入式开发的小白,对RTOS和裸机开发的关系不太清楚,需要明确两者各自的优势和适用场景,同时给出学习建议。可能需要强调在项目复杂度较高时RTOS的优势,以及学习过程中从裸机过渡到RTOS的路径。 要确保回答结构清晰,分点列出共存可能性和优缺点,结合引用中的中间件集成、资源管理、开发效率等内容。同时,学习建议部分需要指导用户如何逐步掌握RTOS,比如从简单任务开始,结合现有裸机代码,避免一开始就全面转向RTOS带来的复杂性。 还要注意引用中的观点,比如引用3提到第三方软件栈的集成在RTOS中更容易,引用1提到中间件集成在裸机中耗时且容易出错,这些都可以用来支持共存时的优势。同时引用2和5对比了裸机和RTOS的适用场景,需要整合到优缺点分析中。 需要确保回答语言简洁,技术点明确,同时保持口语化,避免过于专业的术语让用户难以理解。最后,相关题部分要引导用户深入思考,比如资源优化、实时性实现等,帮助用户进一步学习。</think>#### 一、RTOS与裸机开发的共存可能性 **结论:二者可以灵活共存** 1. **硬件资源独立性** - RTOS任务与裸机代码共享同一MCU的硬件资源(如外设、内存),但通过合理的**分层设计**实现隔离。例如: - 裸机层:直接操作GPIO、定时器、ADC等基础外设 - RTOS层:管理任务调度、网络协议栈(如LwIP)、文件系统(如FatFS)[^1][^3] - 引用支持:*"第三方软件栈(如TCP/IP或USB)与RTOS兼容性更好,可即插即用"* [^3] 2. **运行时协作机制** - **中断共享**:裸机中断服务程序(ISR)可直接触发RTOS信号量或事件标志 - **资源互斥**:通过RTOS的互斥锁(Mutex)保护裸机代码中的共享资源(如SPI总线) - 典型场景: ```c // 裸机代码(中断服务程序) void USART1_IRQHandler(void) { BaseType_t xHigherPriorityTaskWoken = pdFALSE; xSemaphoreGiveFromISR(uart_sem, &xHigherPriorityTaskWoken); // 触发RTOS信号量 portYIELD_FROM_ISR(xHigherPriorityTaskWoken); } ``` #### 二、学习RTOS时的路径选择对比 | **学习模式** | **优点** | **缺点** | **适用阶段** | |--------------------|-------------------------------------------|-------------------------------------------|---------------------------| | **RTOS与裸机共存** | 1. 渐进式学习,降低认知负担<br>2. 可复用现有裸机代码<br>3. 便于调试硬件底层题 | 1. 需处理资源冲突风险<br>2. 内存分配更复杂 | 初学者/已有裸机项目移植 | | **纯RTOS开发** | 1. 体系结构更规范<br>2. 避免裸机代码的耦合性<br>3. 更易实现复杂功能模块化 | 1. 学习曲线陡峭<br>2. 硬件调试依赖RTOS工具链 | 新项目开发/中高级开发者 | #### 三、关键决策依据 1. **项目复杂度评估** - *选择共存*:当系统包含以下特征时: - 已有大量验证过的裸机驱动 - 仅部分模块需要任务调度(如GUI刷新+数据采集) - 硬件资源紧张(如RAM < 64KB)[^2][^4] - *选择纯RTOS*:当涉及以下需求时: - 多任务优先级抢占(如工业控制中的紧急停机响应) - 标准中间件依赖(如MQTT协议栈、USB Host协议栈)[^1][^3] 2. **学习成本对比** - **共存模式学习重点**: - RTOS任务与裸机中断的同步机制(信号量/队列) - 堆栈空间划分(通过`FreeRTOSConfig.h`配置) - 临界区保护(`taskENTER_CRITICAL()`与裸机代码的配合) - **纯RTOS学习重点**: - 任务状态机设计 - 内存池(Memory Pool)动态管理 - RTOS内核原理(如调度算法、上下文切换) #### 四、实践建议 1. **混合开发起步方案** - **步骤1**:保留裸机硬件初始化代码(如`HAL_Init()`) - **步骤2**:创建**单一RTOS任务**处理非实时逻辑(如数据上传) ```c void MainTask(void *pvParameters) { while(1) { if(xSemaphoreTake(uart_sem, portMAX_DELAY)) { // 处理来自裸机中断的数据 } } } ``` - **步骤3**:逐步将裸机主循环拆分为独立任务(建议使用**事件驱动架构**)[^4] 2. **工具链配置技巧** - 在CubeMX中启用FreeRTOS时,**关闭`USE_FULL_ASSERT`**以减少RTOS内核开销 - 使用`FreeRTOS-MPU`模块(针对Cortex-M4)实现内存保护单元与裸机代码的隔离[^4] #### 五、典型题解决方案 1. **优先级反转风险** - 现象:高优先级任务因等待裸机代码执行而被阻塞 - 对策:对裸机代码中的长耗时操作添加`taskYIELD()`,或在关键路径使用**二值信号量** 2. **实时性保障** - 裸机代码中禁用RTOS调度器的场景: ```c vTaskSuspendAll(); // 暂停RTOS调度 HAL_ADC_Start(&hadc1); // 执行高精度ADC采样 xTaskResumeAll(); // 恢复调度 ``` --相关题--: 1. 如何通过RTOS任务优先级设计避免与裸机中断的冲突? 2. 在混合开发中如何测量RTOS任务对系统实时性的影响? 3. FreeRTOS的`configTICK_RATE_HZ`设置与裸机定时器如何协调?
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值