嵌入式門檻雖然較高,但也跟其他事物一樣,并不是牢不可破。只要我們用心去對待,冬雪終將化去,春風定會吹來。具體步驟如下:
1、《C語言》第二版 譚浩強; 《C程序設計語言》第二版 徐寶文譯 機械工業出版社
你能區分開指針數組和數組指針嗎?你知道函數指針嗎?
你能區分開定義一個變量時系統給它分配的空間與用malloc()函數給一個變量分配的空間有什么不一樣嗎?
2、《數據結構》C語言版 黃國愉、葉乃青編 清華大學出版社
你能合上書本,用C語言實現書中的單鏈表、雙鏈表數據結構嗎?
3、《實用C++程序設計》第二板 中國電力出版社 Steve_Oualline著
此階段主要是學習其面向對象的編程思想,加深對C語言和數據結構的理解。
4、學習單片機,最好能找個前輩帶一帶。
你能用51單片機做出一樣實際的東西嗎?即使它再簡單!
? ? ? 要注意加深對中斷的理解。
5、學習ARM單片機。
(1)、細讀《ARM微控制器基礎與實戰》周立工編寫(注:即使你不用書中的開發板)
(2)、細讀相關芯片的原版英文文檔。如:arm920TE.pdf S3C2410_1.2.pdf
(1)、細讀《嵌入式實時操作系統uC/OS-!!》第二版 召貝貝譯
你能把uCOS!!移植到自己的平臺上嗎?
(2)、能編寫在uCOS!!操作系統環境下運行的針對具體硬件的驅動程序
7、熟悉Linux環境,學習Linux環境編程,學習交叉編程
(1)、細讀《linux命令大全.pdf》
(2)、細讀《GNU Make 使用手冊(中譯版).pdf》
(3)、學習創建交叉編程環境.
8、學習Linux操作系統。
(1)、《UNIX環境高級編程》
(2)、細讀“joyfire 筆記”,可在“www.qianrushi.com”網站的好書下載欄目獲取
(3)、細讀《linux內核完全注釋》
(4)、細讀《understanding the linux kernel 2》
(5)、利用源代碼閱讀利器工具"Source Insight"進行真正的linux內核原碼刨析
(6)、最后進行內核移植,并能編寫在linux操作系統環境下運行的針對具體硬件的驅動程序
9、學習Linux設備驅動編寫。可參考《Linux設備驅動程序》
10、復習C++,學習用QT進行圖形界面編程
(1)、細讀《QT編程寶典》
(2)、學會通過查看QT電子文檔進行QT GUI實地編程
(3)、學習交叉編程.(其實就是把命令qmake變為tmake)
11、當然,你也可學習一下PCB的制作和設計一個自己的CPU(即軟殼)
在嵌入式軟件方面最重要的課程包括:
(1) 嵌入式微處理器結構與應用:
這是一門嵌入式硬件基礎課程,我們說過,嵌入式是軟硬件結合的技術,搞嵌入式軟件的人應對ARM處理器工作原理和接口技術有充分了解,包括ARM的匯編指令系統。若不了解處理器原理,怎么能控制硬件工作,怎么能寫出節省內存又運行高速的最優代碼(嵌入式軟件設計特別講究時空效率),怎么能寫出驅動程序(驅動程序都是與硬件打交道的)?很多公司招聘嵌入式軟件人員時都要求熟悉ARM處理器,將來若同學到公司中從事嵌入式軟件開發,公司都會給你一本該設備的硬件規格說明書 (xxx Specification),你必須能看懂其中的內存分布和端口使用等最基本的說明(就像x86匯編一樣),否則怎么設計軟件。有些同學覺得嵌入式處理 器課程較枯燥,這主要是硬件課程都較抽象的原因。還有同學對ARM匯編不感興趣,以為嵌入式開發用C語言就足夠了。其實不應僅是將匯編語言當成一個程序設計語言,學匯編主要是為了掌握處理器工作原理的。一個不熟悉匯編語言的人,怎么能在該處理器寫出最優的C語言代碼。在嵌入式開發的一些關鍵部分,有時還必須寫匯編,如Bootloader等(可能還包括BSP)。特別是在對速度有極高要求的場合(如DSP處理器的高速圖像采集和圖像解壓縮),目前還會用到匯編寫程序的,盡管用到的機會相對C要小得多。當你在一個嵌入式公司工作時,在查看描述原理的手冊時,可能很多都是用匯編描述的,這是因為很多硬件設計人員只會寫或者喜歡用匯編描述,此時你就必須看懂匯編程序,否則軟硬件人員可能就無法交流。很多嵌入式職位招聘時都要求熟悉匯編。
[小知識] 目前嵌入式處理器常見的有ARM、PowerPC、MIPS、Motorola 68K、ColdFire (冷火)等,但ARM占據了絕對主流(有資料說手機中幾乎90%都是ARM處理器)。ARM是一個只賣知識產權的公司,目前獲得購買了ARM CPU核授權許可的大公司很多,包括Intel、Samsung、Amstel、Motorola、Philip等,他們都在ARM CPU核的基礎上進行了一些外圍擴展,形成自己的處理器(如Samsung S3C2410,Motorola i.MXL9328等處理器都是采用ARM 9內核,指令一級是相同的)。而眾多中小公司又購買了這些處理器,設計了各種各樣的開發板,如華恒等國內很多著名嵌入式公司都生產基于SamsungS3C2410的開發板,供最終用戶使用或供教學實驗。在ARM這個食物鏈上,ARM公司是大魚,Intel、Samsung等公司是小魚,而華恒等則是蝦米,最終用戶(我們這些要采購嵌入式開發板的)則是喂蝦米的。Intel早期生產的是低端ARM(StrongARM,相當于ARM 7),現在轉向主要生產高端ARM(即Intel Xscale處理器,屬于ARMv5家族,主要用在高端PDA上,如HP和DELL生產的PDA都采用Intel Xscale,價格較高)。目前應用最多的是ARM 7和ARM 9兩類處理器。 ARM 7較便宜,可跑uclinux(是一個不支持高級內存管理功能的嵌入式Linux系統統)、Vxworks、uc/os II等實時操作系統,但因處理器不帶內存管理單元MMU(無內存分頁和地址映射機制,所以不能使用虛擬內存),所以不能跑WindowsCE,另外通用Linux中的某些內存管理功能也不能用在ARM 7上。ARM 9大都是一個帶MMU功能的高端處理器,可跑WinCE或通用Linux的大多數功能。ARM7和ARM9的區別是在與體系結構上,前者是馮·諾伊曼結 構,后者是哈佛結構——指令和數據總線是分開的。以上是我的一點了解,可能有不對的地方。我們學院有十幾套ARM 7開發系統(采用SamsungS3C44b0x開發板,主要用于嵌入式處理器結構、實時操作系統等課程實驗用),ARM 9的系統好象也已經到了(采用的芯片我不知道也沒去問),還有以前的十幾套MPC860開發板(聽說價格都很貴,很容易損壞),同學應愛護使用和珍惜這樣 的實驗機會。
(2) 嵌入式操作系統類課程
除了WinCE的實時性稍差外,大多數嵌入式操作系統的實時性都很強,所以也可稱為實時操作系統Real Time OperatingSystem.從事嵌入式的人至少須掌握一個嵌入式操作系統,這在嵌入式的所有技術中是最為關鍵的了。目前最重要的RTOS主要包括:
第一類、傳統的經典RTOS:最主要的便是Vxworks操作系統,以及其Tornado開發平臺。Vxworks因出現稍早,實時性很強(據說可在1ms內響應外部事件請求),并且內核可極微(據說最小可8K),可靠性較高等,所以在北美,Vxworks占據了嵌入式系統的多半 疆山。特別是在通信設備等實時性要求較高的系統中,幾乎非Vxworks莫屬。Vxworks的很多概念和技術都和Linux很類似,主要是C語言開發。像Bell- alcatel、Lucent、華為等通信企業在開發產品時,Vxworks用得很多。但Vxworks因價格很高,所以一些小公司或小產品中往往用不 起。目前很多公司都在往嵌入式Linux轉(聽說華為目前正在這樣轉)。但無論如何,Vxworks在一段長時間內仍是不可動搖的。與Vxworks類似 的稍有名的實時操作系統還有pSOS、QNX、Nucleus等RTOS。
第二類、嵌入式Linux操作系統:Linux的前途除作為服務器操作系統外,最成功的便是在嵌入式領域的應用,原因當然是免費、開源、支持軟件多、呼擁者眾,這樣嵌入式產品成本會低。Linux本身不是一個為嵌入式設計的操作系統,不是微內核的,并且實時性不強。
目前應用在嵌入式領域的Linux系統主要有兩種:
一種是專為嵌入式設計的已被裁減過的Linux系統,最常用的是uClinux(不帶MMU功能),目前占較大應用份額,可在ARM7上跑;另一種是跑在 ARM9上的,一般是將Linux2.4.18內核移植在其上,可使用更多的Linux功能(當然uClinux更可跑在ARM 9上)。很多人預測,嵌入式Linux預計將占嵌入式操作系統的50%以上份額,非常重要。缺點是熟悉Linux的人太少,開發難度稍大。另外,目前我們 能發現很多教材和很多大學都以ucOS/II為教學用實時操作系統,這主要是由于ucOS/II較簡單,且開源,非常適合入門者學習實時操作系統原理,但由于ucOS/II功能有限,實用用得較少。況且熟悉了Linux開發,不僅在嵌入式領域有用,對開發Linux應用軟件,對加深操作系統的認識也有幫 助,可謂一舉多得。據我所知,目前Intel、Philip都在大搞ARM+LINUX的嵌入式開發,Fujitum則是在自己的處理器上大搞Linux 開發。目前在嵌入式Linux領域,以下幾個方面的人特別難找,一是能將Linux移植到某個新型號的開發版上;二是能寫Linux驅動程序的人;三是熟悉Linux內核裁減和優化的人。不過LINUX有一個硬傷,就是沒有WINDOWS那樣的友好方便美觀的交互界面,不然微軟帝國早就守不住了。
第三類、 Windows CE嵌入式操作系統:Microsoft也看準了嵌入式的巨大市場,MS永遠是最厲害的,WinCE出來只有幾年時間,但目前已占據了很大市場份額,特別是在PDA、手機、顯示儀表等界面要求較高或者要求快速開發的場合,WinCE目前已很流行(據說有一家賣工控機的公司板子賣得太好,以至來不及為客戶裁減WinCE)。WinCE目前主要為4.2版(.NET),開發平臺主要為WinCE Platform Builder,有時也用EVC環境開發一些較上層的應用,由于WinCE開發都是大家熟悉的VC++環境,所以我院學過Windows程序設計課程的同 學都不會有多大難度,這也是WinCE容易被人們接受的原因,開發環境方便快速,微軟的強大技術支持,WinCE開發難度遠低于嵌入式Linux。對于急于完成,不想拿嵌入式Linux冒險的開發場合,WinCE是最合適了(找嵌入式Linux的人可沒那么好找的),畢竟公司不能像學生學習那樣試試看,保證開發成功更重要。根據不同的側重點,WinCE還有兩個特殊版本,一個是MSPocketPC操作系統專用于PDA上(掌上電腦),另一個是MS SmartPhone操作系統用于智能手機上(帶PDA功能的手機),兩者也都屬于WinCE平臺。在PDA和手機市場上,除WinCE外,著名的PDA 嵌入式操作系統還有Palm OS(因出現很早,很有名)、Symbian等,但在WinCE的強勁沖擊下,Palm和Symbian來日還能有多長?同學學過VC++后再學 WinCE,非常方便自然,通過學習WinCE同樣也可了解嵌入式軟件的一般開發過程,對Linux有懼怕心理的同學也很合適。很顯然,嵌入式Linux 永遠不可能替代WinCE,而且將來誰占份額大還很難講,畢竟很多人更愿意接受MS的平臺,就像各國政府都在大力推LINUX已好長時間,但你能看到幾個 在PC機上真正使用LINUX的用戶?據我觀察,目前在嵌入式平臺上,LINUX是叫得最響,但還是WinCE實際用得更多。嵌入式LINUX可能更多地是一些有長遠產品計劃的公司,為降低成本而進行長遠考慮.WinCE和多媒體(如MPEG技術)是微軟亞洲工程院目前做得較多的項目領域之 一,現在社會很需要精通WinCE的人。現在有WINCE的智能手機,金山詞霸、WORD、EXCEL、REGEDIT等居然都有 smartphone版的,PC上的MP3、DOC等居然在download時都可被自動轉換成smartphone格式,很爽的。完全可用 Windows CE自己開發一些需要的程序download到自己的手機上。現在市面銷售PDA智能手機火爆,MS總是財源滾滾。
總結關于嵌入式操作系統類課程,若你覺得自己功底較深且能鉆研下去,則可去學嵌入式Linux;若你覺得自己VC++功底較好且想短平快地學嵌入式開發,自學WINCE是非常好的選擇。
(3) 嵌入式開發的相關領域
搞嵌入式若能熟悉嵌入式應用的一些主要領域,這樣的人更受企業歡迎。主要的相關領域包括:
A、數字圖像壓縮技術:這是嵌入式最重要最熱門的應用領域之一,主要是應掌握MPEG編解碼算法和技術,如DVD、MP3、PDA、高精電視、機頂盒等都涉及MPEG高速解碼問題。
B、通信協議及編程技術:這包括傳統的TCP/IP協議和熱門的無線通信協議。首先,大多數嵌入式設備都要連入局域網或Internet,所以首先應掌握 TCP/IP協議及其編程,這是需首要掌握的基本技術;其次,無線通信是目前的大趨勢,所以掌握無線通信協議及編程也是是很重要的。無線通信協議包括無線局域網通信協議802.11系列,Bluetooth,以及移動通信(如GPRS、GSM、CDMA等)。
C、網絡與信息安全技術:如加密技術,數字證書CA,以及各種網絡安全設備,包括硬件防火墻,入侵檢測IDS,還有防毒墻,IPS等,中國在這方面還是沒有自己優勢的,我們陳院長好象正在往這方面發展。
D、 DSP技術:DSP是Digital Signal Process數字信號處理的意思,DSP處理器通過硬件實現數字信號處理算法,如高速數據采集、壓縮、解壓縮、通信等。數字信號處理是電子、通信等硬件 專業的課程,對于搞軟件的人若能了解一下最好。目前DSP人才較缺。如果有信號與系統、數字信號處理等課程基礎,對于學習MPEG編解碼原理會有很大幫助。
(4)嵌入式開發的相關硬件基礎
對于軟件工程專業的學生,從事嵌入式軟件開發,像數字電路、計算機組成原理、嵌入式微處理器結構等硬件課程是較重要的。另外,匯編語言、C/C++ 數據結構算法、特別是操作系統等軟件基礎課也是十分重要的。我們的主要目地是能看懂硬件工作原理,但重點應是在嵌入式軟件,特別操作系統級軟件,那將是我們的優勢。我們的研究生里有些是學電子、通信類專業過來的,有較好的模擬電路和單片機基礎,學嵌入式非常合適。嵌入式本身就是從單片機發展過來的,只是單片機不帶OS,而現在很多嵌入式應用越來越復雜,以至不得不引入嵌入式操作系統。另外,為追求更高速的信號處理速度,現在在一些速度要求較高場合,有不少公司是將一些DSP算法,如MPEG壓縮解壓縮算法等用硬件來實現,這就涉及到HDL數字電路設計技術及其 FPGA/IP核實現技術,這方面的人目前市場上也很缺。
學習嵌入式系統的10點建議
現在,國內似乎在進行一個全民學習嵌入式的運動,但據了解,很多人在整個學習的過程中,由于某些技術領域的空白或者是技術尚未成熟,再加上個人學習方法不正確,給個人的學習造成了極大的阻礙,遇到這種情況該如何解決?根據本人有限的學習經驗,給學習嵌入式的人以下10點建議:
1. 遇到問題,首先進入baidu.com、www.google.com(或是其他搜索引擎)搜索一下,任何一個嵌入式工程師都不敢否認,這是學習嵌入式最好的老師!
2. 盡可能多的論壇,遇到問題,及時發貼,情況緊急的時候,可以在不同的論壇同時發貼,這樣,并行處理你的問題也許會解決得更快些。
3. 盡可能多的結交嵌入式高手,最好是在公司上班的嵌入式工程師,他們有一個優勢:了解市場,了解業界的發展動態。和他們多混混,對尚未上班的學習者來說,是非常有必要的。
4. 要經常進入一些好的嵌入式網站,尤其是一些國外的網站,去看看嵌入式的發展動態,并且,要把這些網站都收集起來。。。
5. 如果可能,我建議大家在網上訂一下電子刊物,這些電子刊物是按時發到你郵箱的,那些資訊都是最新的,可以說是很前衛的了。。。。。如果資金允許,建議報名參加嵌入式培訓班,
6. 相信自己的選擇,相信自己行業的發展前景,要對自己的選擇和自己的行業有濃厚的興趣,這一點做不到,你就很難學到很高深的層次!
7. 追求要執著!剛開始學習嵌入式系統,肯定會遇到很多問題,我當時也是這樣,學了三個多月,好像一點進展都沒有,我在懷疑:難道我不適合搞嵌入式?當時我也想過放棄,但心里太不甘心了,腳都踏出了一只,我不能就這樣屈了!于是就硬上,不斷的琢磨。。。。(現在,終于知道什么是嵌入式linux了,哈哈。。。。)
8. 不要對自己要求過高,只要你比昨天進步了一點,你就離成功又近了一步!學習嵌入式也忌浮氣燥(其實這一點,我最有感觸!),也就是要踏實。
9. 萬丈高樓平地起,不要忽略了低層的東西,你越是學習到高層的技術,越是發覺低層的東西有用,這些大家以后會有所體會的!我大一學習51單片機的時候,感覺它沒什么用處,大二學習ARM處理器,才知道,沒有51的基礎,可能還不知道要多花多少時間才能搞懂ARM的硬件。
10. 系統的選型的問題。現在的開源操作系統已經很多了,并且也做得非常成熟,初學者也會為此而煩惱。目前較為流行的嵌入式操作系統有:linux,winCE,VxWork,uC/OS2等等。。。。主要區別在于實時性的問題。如果你是搞自控(像我學習的專業,不過我不玩控制的。。。。),學習實時性高一點的操作系統更有幫助,如VxWork.如果你想以后搞民用產品,如手機,機頂盒,終端設備之類的,學習linux,winCE這些方便于多任務運行的操作系統較好!建議你在學習之前先了解該系統的市場占有率,學東西得看看學完它之后到底有沒有作為啊,否則,你就一輩子只有自己玩系統啰。。.
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