很多學(xué)習(xí)嵌入式的新人、工程師，在學(xué)習(xí)到半途中，總會(huì)感覺(jué)到迷茫，不知道自己從哪方面入手、進(jìn)階，也不知道自己目前處于學(xué)習(xí)的哪個(gè)層次，不清楚往后從哪方面來(lái)提升自己。

針對(duì)這些工程師常見(jiàn)的情況，今天編者就以一個(gè)8年工作經(jīng)驗(yàn)的嵌入式工程師來(lái)分享，來(lái)看一下嵌入式學(xué)習(xí)，下一階段的你需要掌握些什么。

嵌入式工程師的職業(yè)方向

學(xué)習(xí)嵌入式，大致來(lái)說(shuō)可以分為四個(gè)方向：

一、嵌入式硬件開(kāi)發(fā)：

熟悉電路等知識(shí)，非常熟悉各種常用元器件，掌握模擬電路和數(shù)字電路設(shè)計(jì)的開(kāi)發(fā)能力。熟練掌握嵌入式硬件知識(shí)，熟悉硬件開(kāi)發(fā)模式和設(shè)計(jì)模式，熟悉ARM32位處理器嵌入式硬件平臺(tái)開(kāi)發(fā)、并具備產(chǎn)品開(kāi)發(fā)經(jīng)驗(yàn)。

精通常用的硬件設(shè)計(jì)工具：Protel/PADS（PowerPCB）/Cadence/OrCad。一般需要有4~8層高速PCB設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)。

二、嵌入式驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)：

熟練掌握Linux操作系統(tǒng)、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、計(jì)算機(jī)組成原理、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)相關(guān)知識(shí)。熟悉嵌入式ARM開(kāi)發(fā)，至少掌握Linux字符驅(qū)動(dòng)程序開(kāi)發(fā)。具有單片機(jī)、ARM嵌入式處理器的移植開(kāi)發(fā)能力，理解硬件原理圖，能獨(dú)立完成相關(guān)硬件驅(qū)動(dòng)調(diào)試，具有扎實(shí)的硬件知識(shí)，能夠根據(jù)芯片手冊(cè)編寫(xiě)軟件驅(qū)動(dòng)程序。

三、嵌入式系統(tǒng)開(kāi)發(fā)：

掌握Linux系統(tǒng)配置，精通處理器體系結(jié)構(gòu)、編程環(huán)境、指令集、尋址方式、調(diào)試、匯編和混合編程等方面的內(nèi)容;掌握Linux文件系統(tǒng)制作，熟悉各種文件系統(tǒng)格式（YAFFS2、JAFFS2、RAMDISK等）；

熟悉嵌入式Linux啟動(dòng)流程，熟悉Linux配置文件的修改;掌握內(nèi)核裁減、內(nèi)核移植、交叉編譯、內(nèi)核調(diào)試、啟動(dòng)程序Bootloader編寫(xiě)、根文件系統(tǒng)制作和集成部署Linux系統(tǒng)等整個(gè)流程;、熟悉搭建Linux軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境（庫(kù)文件的交叉編譯及環(huán)境配置等）;

四、嵌入式軟件開(kāi)發(fā)：

精通Linux操作系統(tǒng)的概念和安裝方法、Linux下的基本命令、管理配置和編輯器，包括VI編輯器，GCC編譯器，GDB調(diào)試器和 Make 項(xiàng)目管理工具等知識(shí);精通C語(yǔ)言的高級(jí)編程知識(shí)，包括函數(shù)與程序結(jié)構(gòu)、指針、數(shù)組、常用算法、庫(kù)函數(shù)的使用等知識(shí)、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)內(nèi)容，包括鏈表、隊(duì)列等;掌握面向?qū)ο缶幊痰幕舅枷?，以?a href="http://www.cshb120.cn/tags/C++/" target="_blank">C++語(yǔ)言的基礎(chǔ)內(nèi)容;

精通嵌入式Linux下的程序設(shè)計(jì)，精通嵌入式Linux開(kāi)發(fā)環(huán)境，包括系統(tǒng)編程、文件I/O、多進(jìn)程和多線程、網(wǎng)絡(luò)編程、GUI圖形界面編程、數(shù)據(jù)庫(kù);熟悉常用的圖形庫(kù)的編程，如QT、GTK、miniGUI、fltk、nano-x等。

公司的日常活動(dòng)還是看公司的規(guī)模，大一點(diǎn)的一般只是讓你負(fù)責(zé)一個(gè)模塊，這樣你就要精通一點(diǎn)。若是公司比較小的話估計(jì)要你什么都做一點(diǎn)。還要了解點(diǎn)硬件的東西。

說(shuō)了這么多，依據(jù)我個(gè)人經(jīng)驗(yàn)而言，做嵌入式和純軟件的最大區(qū)別在于：

純軟學(xué)習(xí)的是一門語(yǔ)言，例如C，C++，java，甚至Python，語(yǔ)言說(shuō)到底只是一門工具，就像學(xué)會(huì)英語(yǔ)法語(yǔ)日語(yǔ)一樣。

但嵌入式學(xué)習(xí)的是軟件+硬件，通俗的講，它學(xué)的是做系統(tǒng)做產(chǎn)品，講究的是除了具體的語(yǔ)言工具，更多的是如何將一個(gè)產(chǎn)品分解為具體可實(shí)施的軟件和硬件，以及更小的單元。

不少人問(wèn)，將來(lái)就業(yè)到底是選驅(qū)動(dòng)還是選應(yīng)用？只能說(shuō)憑興趣，并且驅(qū)動(dòng)和應(yīng)用并不是截然分開(kāi)的。具體原因有如下幾點(diǎn)：

1）我們說(shuō)的驅(qū)動(dòng)，其實(shí)并不局限于硬件的操作，還有操作系統(tǒng)的原理、進(jìn)程的休眠喚醒調(diào)度等概念。想寫(xiě)出一個(gè)好的應(yīng)用，想比較好的解決應(yīng)用碰到的問(wèn)題，這些知識(shí)大家應(yīng)該都懂。

2）做應(yīng)用的發(fā)展路徑個(gè)人認(rèn)為就是業(yè)務(wù)純熟。比如在通信行業(yè)、IPTV行業(yè)、手機(jī)行業(yè)，行業(yè)需求很了解。

3）做驅(qū)動(dòng)，其實(shí)不能稱為“做驅(qū)動(dòng)”，而是可以稱為“做底層系統(tǒng)”，做好了這是通殺各行業(yè)。比如一個(gè)人工作幾年，做過(guò)手機(jī)、IPTV、會(huì)議電視，但是這些產(chǎn)品對(duì)他毫無(wú)差別，因?yàn)樗蛔龅讓印．?dāng)應(yīng)用出現(xiàn)問(wèn)題，解決不了時(shí)，他就可以從內(nèi)核角度給他們出主意，提供工具。做底層的發(fā)展方向，應(yīng)該是技術(shù)專家。

4）其實(shí)，做底層還是做應(yīng)用，之間并沒(méi)有一個(gè)界線，有底層經(jīng)驗(yàn)，再去做應(yīng)用，會(huì)感覺(jué)很踏實(shí)。有了業(yè)務(wù)經(jīng)驗(yàn)，再了解一下底層，很快就可以組成一個(gè)團(tuán)隊(duì)。

嵌入式Linux底層系統(tǒng)包含哪些東西？

嵌入式Linux里含有bootloader， 內(nèi)核， 驅(qū)動(dòng)程序、根文件系統(tǒng)這4大塊。

一、bootloader

它就是一個(gè)稍微復(fù)雜的裸板程序。但是要把這裸板程序看懂寫(xiě)好一點(diǎn)都不容易。Windows下好用的工具弱化了我們的編程能力。很多人一玩嵌入式就用ADS、KEIL。能回答這幾個(gè)問(wèn)題嗎？

Q：一上電，CPU從哪里取指令執(zhí)行？

A：一般從Flash上指令。

Q：但是Flash一般是只能讀不能直接寫(xiě)的，如果用到全局變量，這些全局變量在哪里？

A：全局變量應(yīng)該在內(nèi)存里。

Q：那么誰(shuí)把全局變量放到內(nèi)存里去？

A：長(zhǎng)期用ADS、KEIL的朋友，你能回答嗎？這需要“重定位”。在ADS或KEIL里，重定位的代碼是制作這些工具的公司幫你寫(xiě)好了。你可曾去閱讀過(guò)？

Q：內(nèi)存那么大，我怎么知道把“原來(lái)存在Flash上的內(nèi)容”讀到內(nèi)存的“哪個(gè)地址去”？

A：這個(gè)地址用“鏈接腳本”決定，在ADS里有scatter文件，KEIL里也有類似的文件。但是，你去研究過(guò)嗎？

Q：你說(shuō)重定位是把程序從Flash復(fù)制到內(nèi)存，那么這個(gè)程序可以讀Flash??？

A：是的，要能操作Flash。當(dāng)然不僅僅是這些，還有設(shè)置時(shí)鐘讓系統(tǒng)運(yùn)行得更快等等。

先自問(wèn)自答到這里吧，對(duì)于bootloader這一個(gè)裸板程序，其實(shí)有3部分要點(diǎn)： ①對(duì)硬件的操作

對(duì)硬件的操作，需要看原理圖、芯片手冊(cè)。這需要一定的硬件知識(shí)，不要求能設(shè)計(jì)硬件，但是至少能看懂; 不求能看懂模擬電路，但是要能看懂?dāng)?shù)字電路。這方面的能力在學(xué)校里都可以學(xué)到，微機(jī)原理、數(shù)字電路這2本書(shū)就足夠了。

想速成的話，就先放掉這塊吧，不懂就GOOGLE、發(fā)貼。另外，芯片手冊(cè)是肯定要讀的，別去找中文的，就看英文的。開(kāi)始是非常痛苦，以后就會(huì)發(fā)現(xiàn)那些語(yǔ)法、詞匯一旦熟悉后，讀任何芯片手冊(cè)都很容易。

②對(duì)ARM體系處理器的了解

對(duì)ARM體系處理器的了解，可以看杜春蕾的《ARM體系架構(gòu)與編程》，里面講有匯編指令，有異常模式、MMU等。也就這3塊內(nèi)容需要了解。

③程序的基本概念：重定位、棧、代碼段數(shù)據(jù)段BSS段等

程序的基本概念，王道當(dāng)然是去看編譯原理了?？上?，這類書(shū)絕對(duì)是天書(shū)級(jí)別的。若非超級(jí)天才還是別去看了?？梢钥错f東山的《嵌入式Linux應(yīng)用開(kāi)發(fā)完全手冊(cè)》。

對(duì)于bootloader，可以先看《ARM體系架構(gòu)與編程》，然后自己寫(xiě)程序把各個(gè)硬件的實(shí)驗(yàn)都做一遍，比如GPIO、時(shí)鐘、SDRAM、UART、NAND。把它們都弄清楚了，組在一起就很容易看懂u-boot了 。

總結(jié)一下，看懂硬件原理圖、看芯片手冊(cè)，這都需要自己去找資料。

二、內(nèi)核

想速成的人，先跨過(guò)內(nèi)核的學(xué)習(xí)，直接學(xué)習(xí)怎么寫(xiě)驅(qū)動(dòng)。

想成為高手，內(nèi)核必須深刻了解。注意，是了解，要對(duì)里面的調(diào)度機(jī)制、內(nèi)存管理機(jī)制、文件管理機(jī)制等等有所了解。

推薦兩本書(shū)：

1. 通讀《Linux內(nèi)核完全注釋》，請(qǐng)看薄的那本

2. 選讀《Linux內(nèi)核情景分析》， 想了解哪一塊就讀哪一節(jié)

三、驅(qū)動(dòng)

驅(qū)動(dòng)包含兩部分：硬件本身的操作、驅(qū)動(dòng)程序的框架。又是硬件，還是要看得懂原理圖、讀得懂芯片手冊(cè)，多練吧。

①硬件本身的操作

說(shuō)到驅(qū)動(dòng)框架，有一些書(shū)介紹一下。LDD3，即《Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)》，老外寫(xiě)的那本，里面介紹了不少概念，值得一讀。但是，它的作用 也就限于介紹概念了。入門之前可以用它來(lái)熟悉一下概念。

②驅(qū)動(dòng)程序的框架

驅(qū)動(dòng)方面比較全的介紹，應(yīng)該是宋寶華的《Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)詳解》了。要想深入了解某一塊，《Linux內(nèi)核情景分析》絕對(duì)是超5星級(jí)推薦。別指望把它讀完，1800多頁(yè)，上下兩冊(cè)呢。某一塊不清楚時(shí)，就去翻一下它。任何一部分，這書(shū)都可以講上2、3百頁(yè)，非常詳細(xì)。并且是以某個(gè)目標(biāo)來(lái)帶你分析內(nèi)核源碼。它以Linux2.4為例，但是原理相通，同樣適用于其它版本的Linux。

把手上的開(kāi)發(fā)板所涉及的硬件，都去嘗試寫(xiě)一個(gè)驅(qū)動(dòng)吧。有問(wèn)題就先“痛苦地思考”，思考的過(guò)程中會(huì)把很多不相關(guān)的知識(shí)串聯(lián)起來(lái)，最終貫通。

四、根文件系統(tǒng)

大家有沒(méi)有想過(guò)這2個(gè)問(wèn)題：

Q：對(duì)于Linux做出來(lái)的產(chǎn)品，有些用作監(jiān)控、有些做手機(jī)、有些做平板。那么內(nèi)核啟動(dòng)后，掛載根文件系統(tǒng)后，應(yīng)該啟動(dòng)哪一個(gè)應(yīng)用程序呢？

A：內(nèi)核不知道也不管應(yīng)該啟動(dòng)哪一個(gè)用戶程序。它只啟動(dòng)init這一個(gè)應(yīng)用程序，它對(duì)應(yīng)/sbin/init。

顯然，這個(gè)應(yīng)用程序就要讀取配置文件，根據(jù)配置文件去啟動(dòng)用戶程序（監(jiān)控、手冊(cè)界面、平板界面等等，這個(gè)問(wèn)題提示我們，文件系統(tǒng)的內(nèi)容是有一些約定的，比如要有/sbin/init，要有配置文件 。

Q：你寫(xiě)的hello，world程序，有沒(méi)有想過(guò)里面用到的printf是誰(shuí)實(shí)現(xiàn)的？

A：這個(gè)函數(shù)不是你實(shí)現(xiàn)的，是庫(kù)函數(shù)實(shí)現(xiàn)的。它運(yùn)行時(shí)，得找到庫(kù)。

這個(gè)問(wèn)題提示我們，文件系統(tǒng)里還要有庫(kù)。

簡(jiǎn)單的自問(wèn)自答到這里，要想深入了解，可以看一下busybox的init.c，就可以知道init進(jìn)程做的事情了。

當(dāng)然，也可以看《嵌入式Linux應(yīng)用開(kāi)發(fā)完全手冊(cè)》里構(gòu)建根文件系統(tǒng)那章。

嵌入式Linux學(xué)習(xí)書(shū)籍推薦

1. 硬件方面的書(shū)： 微機(jī)原理、數(shù)字電路，高校里的教材。

2. Linux方面的書(shū)：

《ARM體系架構(gòu)與編程》

《嵌入式Linux應(yīng)用開(kāi)發(fā)完全手冊(cè)》

《Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)》，老外寫(xiě)的那本

《Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)詳解》

《Linux內(nèi)核完全注釋》

《Linux內(nèi)核情景分析》

在做驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，肯定會(huì)用到與內(nèi)核相關(guān)的東西，或者需要和內(nèi)核中的某些模塊配合，這樣你也要理解內(nèi)核的某些部分是如何實(shí)現(xiàn)的，最后，你應(yīng)該可以很好的掌握Linux的內(nèi)核整體框架是什么。

這些都是進(jìn)步，都是在你一次又一次的開(kāi)發(fā)中需要總結(jié)的東西，如果你不總結(jié)，永遠(yuǎn)都是從頭開(kāi)始（或者說(shuō)永遠(yuǎn)都是還沒(méi)看懂別人代碼為什么這么做的時(shí)候，就去改它，然后可以工作了），就完事了，這樣你永遠(yuǎn)也不可能提高，最后你就有了現(xiàn)在的這種感覺(jué)，覺(jué)得自己什么都不是，什么都不懂。

還有一點(diǎn)要說(shuō)明的，現(xiàn)在有許多人搞Linux開(kāi)發(fā)，卻不去用Linux系統(tǒng)做為自己工作的平臺(tái)，在這種情況下，你很難理解Linux內(nèi)核的實(shí)現(xiàn)機(jī)制，以及為什么要采用這種方式實(shí)現(xiàn)。

你都沒(méi)用過(guò)Linux系統(tǒng)，就想去實(shí)現(xiàn)一個(gè)與Linux運(yùn)行機(jī)理相符合的項(xiàng)目，這是不可能的。就是你這個(gè)項(xiàng)目成功了，它也肯定不是最優(yōu)的，或者是不符合Linux的使用習(xí)慣的（包括內(nèi)核的擴(kuò)展和應(yīng)用程序的實(shí)現(xiàn)）。

編輯：jq