【嵌入式linux】如何學習嵌入式linux

作為一個新人，怎樣學習嵌入式Linux？被問過太多次，特寫這篇文章來回答一下。

在學習嵌入式Linux之前，肯定要有C語言基礎。彙編基礎有沒有無所謂(就那麼幾條彙編指令，用到了一看就會)。

C語言要學到什麼程度呢？越熟當然越好，不熟的話也要具備基本技能。比如寫一個數組排序、輸入數字求和什麼的。

學C語言唯一的方法是多寫程式多練習，編譯出錯沒關系，自己去解決；執行出錯沒關系，自己去分析。以前我是用

VC來練習C語言的，經常去嘗試着寫一些C語言競賽的題目。它們是純C、純數學、純邏輯的題目，不涉及界面這些東西，

很适合煅煉你的程式設計能力。

回到主題，首先我們要明白你的目的是什麼，大概來說所謂嵌入式Linux可以分為兩部分：底層系統、應用開發。

如果你是想做應用開發，那麼你去把C語言、資料結構、JAVA什麼的學好吧。嵌入式應用開發和PC上的

應用開發并沒有什麼特别要注意的。也許你說在嵌入式上要做些優化，是的，要優化，但是未經優化的程式

和PC上的程式開發沒什麼差别。另外，當你有能力去優化時，你已經不用來問這個問題了。具體到某個例子，

比如說開發界面，在PC上我們用VC；在嵌入式Linux裡也許我們用QT也許用Android，這個時候你應該去學學QT、

Android的程式設計。但是基礎還是C或JAVA，在此基礎上去熟悉它們的接口。你學過VC的話，也是要花時間去了解

那些類、控件的。

如果你的目的是想學習底層系統，這是我的專長，倒是可以說一點。

在回答這個問題之前，我先回答：不少人問我，到底是學驅動還是學應用？ 

我隻能說憑興趣，并且驅動和應用并不是截然分開的 

1. 我們說的驅動，其實并不局限于硬體的操作，還有作業系統的原理、程序的休眠喚醒排程等概念。 

想寫出一個好的應用，想比較好的解決應用碰到的問題，這些知識你應該懂 

2. 做應用門檻低，特别是現在的ANDROID，純JAVA。做應用的發展路徑個人認為就是業務純熟。

比如在通信行業、IPTV行業、手機行業，你了解行業的需求。是以，當上司的人，多是做應用的。

3. 做驅動，其實我不想稱為“做驅動”，而是想稱為“做底層系統”，做好了這是通殺各行業。我工作幾年，

做過手機、IPTV、會議電視，但是這些産品對我毫無差别，因為我隻做底層。他們的業務跟我沒關系。

當應用出現問題，他們解決不了時，我就會從核心角度給他們出主意，給他們提供工具。 

做底層的發展方向，個人認為是技術專家。 

4. 其實，做底層還是做應用，之間并沒有一個界線，有底層經驗，再去做應用，你會感覺很踏實。

有了業務經驗，你再了解一下底層，很快就可以組成一個團隊。 

回到怎麼學的問題上。嵌入式Linux底層系統包含哪些東西？不要急，舉一個例子你就知道了。

1. 電腦一開機，那些界面是誰顯示的？是BIOS，它做什麼？一些自檢，然後從硬碟上讀入windows，并啟動它。

類似的，這個BIOS對應于嵌入式Linux裡的bootloader。這個bootloader要去Flash上讀入Linux核心，并啟動它。

2. 啟動windows的目的是什麼？當然是上網聊天什麼的了。這些上網、聊天工具在哪？

在C槽、D盤上。是以, windows要先識别出C槽、D盤。在Linux下我們稱為根檔案系統。

3. windows能識别出C槽、D盤，那麼肯定能讀寫硬碟才行。這涉及的東西稱為驅動程式。當然不僅僅是硬碟，還有網卡、USB等等。

嵌入式Linux能從Flash上讀出并執行應用程式，肯定也得有Flash的驅動程式啊，當然也不僅僅是Flash。

先說到這裡吧，嵌入式LINUX裡含有bootloader, 核心, 驅動程式、根檔案系統這4大塊。

一、bootloader：

它就是一個稍微複雜的裸闆程式。但是要把這裸闆程式看懂寫好一點都不容易。Windows下好用的工具弱化了我們的程式設計能力。

很多人一玩嵌入式就用ADS、KEIL。你能回答這幾個問題嗎？

1. 一上電，CPU從哪裡取指令執行？

答：一般從Flash上指令。

2. 但是Flash一般是隻能讀不能直接寫的，如果我用到全局變量，這些全局變量在哪裡？

答：全局變量應該在記憶體裡

3. 那麼誰把全局變量放到記憶體裡去？

答：長期用ADS、KEIL的朋友，你能回答嗎？這需要"重定位"。在ADS或KEIL裡，重定位的代碼是制作這些工具的公司幫你寫好了。

你可曾去閱讀過？

4. 記憶體那麼大，我怎麼知道把"原來存在Flash上的内容"讀到記憶體的"哪個位址去"？

答：這個位址用"連結腳本"決定，在ADS裡有scatter檔案，KEIL裡也有類似的檔案。但是，你去研究過嗎？

5. 你說重定位是把程式從Flash複制到記憶體，那麼這個程式可以讀Flash啊？

答：是的，要能操作Flash。當然不僅僅是這些，還有設定時鐘讓系統運作得更快等等。

先自問自答到這裡吧，bootloader這一個裸闆程式，其實有3部分要點：

1. 對硬體的操作

2. 對ARM體系處理器的了解

3. 程式的基本概念：重定位、棧、代碼段資料段BSS段什麼的。

對硬體的操作，需要看原理圖、晶片手冊。這需要一定的硬體知識，不求你能設計硬體，但是至少能看懂; 不求能看懂模拟電路，

但是要能看懂數字電路。這方面的能力我是在學校裡學到的，微機原理、數字電路這2本書(書名忘了)就足夠了。但是我懷疑你有無耐

心把這2本書看完。我不知道現在有沒有更快捷的書。想速成的話，就先放掉這塊吧，不懂就問GOOGLE、發貼。

另外，晶片手冊是肯定要讀的，别去找中文的，就看英文的。開始是非常痛苦，以後就會發現那些文法、詞彙一旦熟悉後，

讀任何晶片手冊都很容易。

對ARM體系處理器的了解, 看杜春蕾的吧，裡面講有彙編指令，有異常模式、MMU等。也就這3塊内容需要你了解。

程式的基本概念，王道當然是去看編譯原理了。可惜，這類書絕對是天書級别的。勸你若非超級天才還是别去看了。就看我寫的

<嵌入式Linux應用開發完全手冊>和第1期視訊吧，别擔心，不用花錢。照着視訊把硬體相關的實驗做了，這些概念就清楚了。我還沒有

發現第2套講這些概念的書或視訊，允許我盲目吹噓一回。

對于bootloader，我學習時是先看了，然後自己寫程式把各個硬體的實驗都做了一遍，比如GPIO、時鐘、

SDRAM、UART、NAND。把它們都弄清楚了，組台在一起就很容易看懂u-boot了

總結一下，看懂硬體原理圖、看晶片手冊，這需要你自己去找資料。剩下的，就按<嵌入式Linux應用開發完全手冊>和第1期視訊的章

節目錄去學習吧。

二、核心：

想速成的人，先跨過核心的學習，直接學習怎麼寫驅動。

想成為高手，核心必須深刻了解。注意，我說的是了解，我沒奢望去寫出一個核心。

要對裡面的排程機制、記憶體管理機制、檔案管理機制等等有所了解。

推薦兩本書：

1. 通讀,請看薄的那本(浮燥的社會講求速度, 呵), 

2. 選讀, 想了解哪一塊就讀哪一節

三、驅動：

驅動包含兩部分：硬體本身的操作、驅動程式的架構。

又是硬體，還是要看得懂原理圖、讀得懂晶片手冊，多練吧。

說到驅動架構，有一些書介紹一下。LDD3,即，老外寫的那本，裡面介紹了不少概念，值得一讀。但是，它的作用

也就限于介紹概念了。我基本上是入門之前用它來熟悉一下概念，入門後就扔掉了。

驅動方面比較全的介紹，應該是宋寶華的了，老實說我隻看過目錄，有不少人說好，這裡推薦一下。

要想深入了解某一塊，絕對是超5星級推薦。你别指望把它讀完，1800多頁，上下兩冊呢。我是某一塊不清楚

時，就去翻一下它。任何一部分，這書都可以講上2、3百頁，非常詳細。并且是以某個目标來帶你分析核心源碼。它以linux 2.4為例，

但是原理相通，同樣适用于其它版本的linux。

還有沒有其他介紹？呵呵，當然有了，韋東山Linux視訊第2期。<嵌入式Linux應用開發完全手冊>裡對驅動講得不多，不夠深入。

于是我錄制了這期視訊。不僅僅教你怎麼寫怎麼改驅動，還教你為什麼這樣寫這樣改驅動。

每一個驅動都是現場編寫: 

1. 用繪圖闆畫圖講解──相當于學校裡老師在黑闆上畫圖講解，很直覺

絕對不是對着PPT念。

2. 用source insight當場寫程式，從第1行開始寫，每一課都是這樣。我講了20多個驅動，就寫了20多個程式。

3. 寫完就編譯、測試。

4. 很全面，字元裝置驅動、塊裝置、網卡驅動3大類齊全，硬體介紹、驅動架構分析、測試3大類齊全。

教育訓練機構裡教的内容，遠不及這期視訊豐富。我在多個教育訓練機構講過課，從沒看到哪個老師敢每一課都當場講解當場編寫代碼

當場測試，除我之外！也沒看到哪個教育訓練機構講完這些内容──因為時間不夠，講完起碼要一個月，但是這部分基本隻有2周授課時間。

把你手上的開發闆所涉及的硬體，都去嘗試寫一個驅動吧。有問題就先"痛苦地思考"，思考的過程中你會把很多不相關的知識

串聯起來，最終貫通。

四、根檔案系統：

大家有沒有想過這2個問題：

1. 對于Linux做出來的産品，有些用作監控、有些做手機、有些做平闆。那麼核心啟動後，挂載根檔案系統後，應該啟動哪一個應用程式呢？

答：核心不知道也不管應該啟動哪一個使用者程式。它隻啟動init這一個應用程式，它對應/sbin/init。

顯然，這個應用程式就要讀取配置檔案，根據配置檔案去啟動使用者程式(監控、手冊界面、平闆界面等等)

這個問題提示我們，檔案系統的内容是有一些約定的，比如要有/sbin/init，要有配置檔案

2. 你寫的hello,world程式，有沒有想過裡面用到的printf是誰實作的？

答：這個函數不是你實作的，是庫函數實作的。它運作時，得找到庫。

這個問題提示我們，檔案系統裡還要有庫。

簡單的自問自答到這裡，要想深入了解，可以看一下busybox的init.c，就可以知道init程序做的事情了。

當然，也可以看<嵌入式Linux應用開發完全手冊>裡建構根檔案系統那章。

說一下我的學習經曆吧。

1. 我在學校時讀的是實體電子專業，其實課程裡沒有教怎麼設計電路，隻是教了些電子電路方面的知識。PCB的設計

是在實驗室裡自學的，隻設計過2層闆，現在忘記得差不多了。但是保留了看原理圖、看晶片手冊的能力。

2. 選修了軟體學位，對軟體設計挺感興趣，但是也隻是學了C語言、資料庫而已。憑着興趣做了不少競賽題。沒能力去

參加競賽，但是把C語言練得很紮實。

3. 在實驗室、在第1家公司，就是設計些簡單的PCI卡，寫一下windows的驅動程式

4. 在第2家公司，用51單片機做車載電話，開始走上純軟體的道路。

5. 開始感到單片機的不足，辭職半年閉門學Linux，從red hat怎麼操作開始。步驟就是先看，

再自己寫裸闆程式操作硬體，接着到分析u-boot。同時看，對LINUX架構有所了解。

在寫裸闆時，建議各位加強對中斷的了解，核心就是用中斷來完成各種功能的。

6. 分析完u-boot，就開始進行簡單的驅動程式設計了，這時候，能力還很弱。

7. 開始去中興上班，工作2年，編寫各類驅動、解決各類問題(驅動問題、幫助定位應用問題)，能力得到煅煉。

總結一下：

1. 硬體方面的書: 微機原理、數字電路，高校裡的教材。畢業多年，忘名了。

2. Linux方面的書：

<嵌入式Linux應用開發完全手冊>

，老外寫的那本

3. 視訊

誤區一、全身投入學習桌面或伺服器版本linux系統

很多想學嵌入式linux 的同學經常問我，我不會linux系統，怎麼學習嵌入式linux開發，于是他們就花費了大量的精力和時間去研究學習桌面版本linux系統的使用，什麼redhat 、federo,、ubuntu等等都用過，如何配置linux，linux的各種使用指令都背的滾瓜爛熟，linux各種伺服器的配置，還原備份各種操作非常熟悉，以為這樣就學會了嵌入式linux開發。其實這是一個學習嵌入式Linux開發的誤區。

Linux桌面環境隻是嵌入式linux的一個開發工具，開發環境而已。我們的目标不是學習linux伺服器的配置和使用，linux伺服器的進階配置和使用那是另外一個領域，不屬于嵌入式linux讨論的範疇。我們進行嵌入式linux開發，隻是把linux桌面環境當作一個工具，在linux桌面環境下運作嵌入式linux開發工具，例如gcc 編譯器，make工具來開發我們的嵌入式linux應用程式而已，對于嵌入式開發工程師來說，沒有必要花費那麼多的精力和時間去研究linux桌面版和伺服器的應用，隻要能了解最基本的操作即可。現在的桌面linux系統的圖形化界面做的也相當好，跟window具有相同的易用性能，例如ubuntu很多操作都可以在圖形界面下完成，就沒有必要去記每個linux指令了。熟悉linux桌面系統的使用和基本操作指令，安排1~2天時間學習基本就可以掌握了。

誤區二、直接閱讀linux核心源代碼

   很多想學linux，在連linux是什麼東西，一點都還不會使用的情況下去就閱讀linux核心源代碼，花了大量時間去閱讀《linux源碼深度分析》、《linux情景分析等》等書。這樣的結果很可能就是看的頭昏眼花，不知所雲，最後隻能放棄了。這也是同學們學習嵌入式linux的一個誤區，在有一定嵌入式linux開發基礎後，帶着一定的目的去閱讀linux源代碼，這樣可以極大的提高你的技術能力，但是你在沒有任何基礎，對linux一點都不了解的情況下就去閱讀linux核心源代碼，無異于以卵擊石，最後隻能是撞個頭破血流。

以上分析了同學們學習嵌入式linux 開發的2個誤區，那麼如何正确的嵌入式linux開發呢？

做任何事情都有一個循序漸進的過程，學習嵌入式linux也一樣。在有了一定的嵌入式開發基礎後，學習嵌入式linux開發比較适合的切入點是從嵌入式linux應用程式開發開始，即暫時先不去關心嵌入式硬體平台，不去關心linux的底層驅動，先把精力集中在現有的嵌入式linux平台上進行嵌入式linux應用程式設計開發。學習嵌入式linux開發絕不是看看書就可以學好的，需要多實踐，程式設計調試；因為嵌入式開發不同于普通的基于PC機或伺服器的應用程式開發，嵌入式開發的應用程式是要燒寫到嵌入式闆卡或開發闆上運作的，是以首先你要給自己購買一塊開發闆，現在普遍流行的嵌入式開發闆都是基于三星的ARM9 CPU S3C2440,成本效益極高，在這裡我推薦使用飛淩公司FL-2440 高成本效益ARM9學習開發闆，開發闆資源豐富，穩定，同時配有大量的實驗源碼，視訊教程和實驗指導書。

有了開發闆後，先後開始學習嵌入式linux開發環境搭建、嵌入式linux開發模型、linux核心移植和檔案系統、嵌入式linux應用程式移植、嵌入式linux多程序，多線程應用程式設計、嵌入式linux網絡程式設計，如果對嵌入式資料庫或圖形軟體開發有興趣的，可以進一步學習嵌入式linux資料庫開發或基于QT的嵌入式linux圖形應用軟體設計。每學一章節都要通過相關實驗來來驗證你從書上學到的東西，同時提高自己編寫代碼，調試程式的能力。這個過程根據不同學員的基礎不同，大概要花上1 ~ 2個月時間。學完這些課程後，你就有了再現有的嵌入式linux平台上進行應用程式設計開發的能力，到一些嵌入式軟體公司去，能夠勝任在現有的嵌入式linux平台上進行上層的應用程式開發工作。但是目前你還不能進行嵌入式linux系統和驅動的開發，也就是說，你現在隻能在一個已經建構好的嵌入式linux平台上進行應用程式開發，而自己還沒有能力根據實際需要去重新建構一個嵌入式linux平台。要讓自己有能力根據實際需要重新建構一個嵌入式linux軟硬體平台，這時候就需要進行下一階段的學習了，即嵌入式linux系統和驅動開發。

三、嵌入式Linux系統和驅動開發

有了嵌入式linux平台上開發應用程式的基礎，你已經對linux的功能、linux對應用程式提供的接口和系統調用有了一定的了解，知道如何利用linux提供的功能來進行應用程式開發，知道如何來使用裝置驅動來進行應用程式設計，有了這些知識後，你就可以更深入的去學習Linux系統原理和基于Linux驅動的開發，Linux核心的裁剪，檔案系統構，bootloader等等底層的知識了。

想要更深入學習嵌入式Linux系統和驅動開發，要學的内容非常多包括計算機軟體、硬體、作業系統知識。這時候你可以參照以下的學習思路，因為嵌入式Linux系統和驅動的開發，和底層硬體聯系非常緊密，是以首先我們從學習了解嵌入式硬體開始，包括：ARM體系架構、S3C2440微處理器接口設計、時鐘系統、LCD屏接口、存儲控制器及系統的存儲空間配置設定、NAND FLASH接口和NOR FLASH接口等。對嵌入式系統硬體有了一定的了解後，接下來就可以開始學習bootloader了，了解bootloader的概念，功能，和原理，重點掌握U-BOOT的使用和移植。接下來就開始學習嵌入式linux核心機制，分析嵌入式Linux源碼組成、核心的子產品機制、核心程序管理、記憶體管理機制、linux的中斷系統、Linux核心的移植等。有了核心的基礎，就可以學習嵌入式Linux裝置驅動開發了，重點掌握字元裝置驅動開發，LCD屏裝置驅動開發、觸摸屏裝置驅動開發、USB裝置驅動開發，網卡裝置驅動開發。學完這些知識點并通過相關實驗驗證後，嵌入式Linux系統和驅動的開發就算掌握了差不多了，能夠勝任絕大部分基于linux平台的驅動開發工作了。學完這些知識點，根據學員的不同情況，一般需要花三個月到半年時間。通過這一階段的學習，你在嵌入式Linux開發領域已經算是有了一定的功底，已經不再被人稱為菜鳥了，已經進入嵌入式linux開發高手行列了。

四、更上一層樓

   深入了解了嵌入式核心和驅動開發，這時候寫個什麼驅動對你已經沒有什麼問題了，開發過程中一些基本問題都難不倒你了。這是你可能想優化一下系統的性能，比如實時性，提高系統的啟動速度，或者優化系統的記憶體管理機制，要達到修改核心核心機制的境界，你就需要去深入去研讀linux核心源碼了，參考《linux源碼深度分析》、《linux情景分析等》等linux源碼分析的書籍，深入了解linux各部分的實作機制和原理，以及可能存在的問題。你隻有在深入了解現有代碼和實作機制的基礎上，才能提出更好的改進方案。如果你能達到這個境界，那你已經是高手中的高手，可以笑傲群雄了。

以上是筆者結合自己的嵌入式學習經曆和嵌入式教育訓練經驗總結的一些嵌入式學習方法和步驟，這隻是筆者對嵌入式學習的一些看法，希望對那些有興趣學習嵌入式linux又不知道從哪開始學的同學們有所幫助。當然，每個人，每個同學的基礎，各方面的情況都不一樣，每個人都有自己适合的學習方式，本文章總結的一些學習方法和思路僅供參考，希望大家能找到适合自己的學習嵌入式開發的方式，早日進入嵌入式開發大門。

萬丈高樓平地起，心動不如行動，有志從事嵌入式開發的同學不要再猶豫了，趕緊拿出實際行動，好好學習，為實作自己的偉大夢想而努力奮鬥吧。