我在100ASK_IMX6ULL售后群里，发现不少初学者只有单片机基础，甚至没有单片机基础。在学习Linux时，对不少概念比较陌生，致使不知道学什么，也不知道学了以后有什么用。因此我趁着五一假期，编写此文。linux

从事嵌入式Linux培训12年来，咱们写过不少《关于如何学习linux》的文章，这是最新的，本文将不断更新。web

第1章 单片机和Linux的区别

1.1 有哪些产品使用单片机或Linux

全部的电子产品，所用技术均可以认为要么是单片机，要么是Linux；GUI方面主要是QT/Android，它们都是运行于Linux之上的。shell

也许你不服！不是还有ucos、vxwork、wince、IOS吗？下面这个图是关于操做系统的占比，是2016年的，我没找到更新的图，可是颇有参考意义：编程

咱们说的单片机不使用操做系统，在上图中没有体现出来。可是使用单片机设备确定远远超过Linux。不少人也是先学习单片机，从单片机进入电子工程师行业网络

平常生活中，有哪些产品使用单片机、Linux呢？下面举一些例子：架构

咱们设计一个产品时，是使用单片机仍是Linux，取决于成本：硬件成本、软件成本、维护成本、升级成本。而不该该根据我的偏好来选择：我喜欢单片机，因此就排斥使用Linux；我喜欢Linux，就排斥使用单片机。为了有更多的选择，咱们须要既懂单片机，又懂Linux。框架

1.2 在硬件操做上单片机和Linux是相似的

以点灯为例，
不管是单片机仍是Linux，咱们要作的事情都同样：异步

① 看原理图，肯定引脚是哪个，肯定它输出什么电平才能够svg

② 看芯片手册，肯定要怎么操做寄存器函数

③ 写程序

可是，怎么编写程序，单片机和Linux有很大不一样。

1.3 在单片机中点灯、使用LCD

使用单片机开发程序时，咱们一上来就写一个main函数，下面是一些简化的代码：

LED程序里面的init_led、led_on、led_off函数是你一我的写的，爱取什么名就取什么名，爱怎么写就怎么写。

LCD程序里的函数也是你写的，彻底是自由发挥。

不少单片机项目不是很复杂，二、3我的从上到下通通搞定，里面的函数大多时间是直接去读写寄存器。

不少单片机项目严重依赖于硬件，换一个芯片后怎么办？重写一套代码呗。

在单片机程序里，没有应用程序、驱动程序的概念，极可能一我的包揽了硬件设计、模块调试(或称之为驱动)、功能开发(或称之为应用)的所有活。

1.4 在Linux中点灯、使用LCD

在Linux中，不容许应用开发人员直接去操做硬件，好比你想点个灯，很差意思，你没法直接访问寄存器；你须要经过驱动程序来访问寄存器。

为何？有几大缘由：

① Linux系统中运行着众多程序，必须保证质量差的程序没法破坏系统：

假设你写的程序比较烂，那我不能让你去随便访问寄存器，把系统搞崩溃了怎么办？你本意是去点灯，可是你看错了寄存器，你把电源关了怎么办？

因此这些操做硬件的活，仍是交给信得过的人来作吧：交给驱动工程师，他既懂硬件又懂软件。

② 保证程序的可移植性：

编写应用程序时，你们都使用统一的函数，之后换一个芯片时，应用程序不用变；只须要根据这个接口提供驱动程序就能够了。

③ 团队协做：

使用Linux系统的项目通常比较大，术业有专攻，一我的不太可能从上到下都所有掌握。好比作人脸识别项目，有擅长作图像处理的，他可无论你要用多少种摄像头，有图像给他就能够。而多种摄像头的硬件操做方法各有不一样，这些交给驱动程序工程师。

因此，在Linux中应用程序和驱动程序是分开的。

以LED、LCD程序为例，简化的代码以下：

也许你已经大概猜出来了，应用程序怎么调用驱动程序？经过标准的接口：

①open：

打开驱动程序。

② read/write：

读、写数据。

③ ioctl：

传入各类参数，得到各类参数。

④ mmap：

内存映射，好比映射以后，应用程序能够直接读写LCD的显存。

你看！从这些接口里，咱们根本看不到寄存器的操做。底层的程序驱动会根据这些调用，去设置寄存器、操做硬件。

因此，我高大上的应用工程师，干吗苦哈哈地去看原理图、看在片手册、读写寄存器，搞很差还要去调试硬件BUG。这些脏活、累活就交给驱动工程师吧。客户的需求变幻无穷，我996时间都不够用了。

切，我上懂软件、下懂硬件的驱动工程师，确定不能把这么重要的活交给你去作了，把个人系统搞崩溃了怎么办。

开玩笑、开玩笑、开玩笑的，有应用工程师、驱动工程师的优劣之分，你们都是为了作出产品。如今有一个趋势，一个任务从上到下你都须要懂，这就是所谓的全栈工程师。

仍是以LED为例，应用程序和驱动程序的协做以下图所示：

在Linux中，“一切皆文件”，要访问某个硬件，也是要打开文件、读写文件。应用程序要根据标准的文件接口：open/read/write/ioctl/mmap等来访问驱动程序。

既然如此，怎么写驱动程序呢？最简单的方法就是：APP要调用open来打开驱动程序，那驱动‘程序里就提供一个xxx_open函数来初始化硬件；APP要调用write来写数据，驱动程序里就提供一个xxx_write函数来接收数据并操做硬件。

用xxx_open、xxx_write来构成一个驱动程序，这就是驱动框架。

怎么实现这些xxx_open、xxx_write函数？咱们要作的事情跟单片机是相似的，同样要去看电路图、看芯片手册，而后在这些函数里读写寄存器：这称为硬件操做。

因此，Linux驱动程序= 驱动框架 + 硬件操做。

有单片机基础的人，对硬件操做比较熟悉了，把重点放在驱动框架上就能够。

高能预警：驱动框架可不简单，对于LED来讲是简单，可是还有更复杂的驱动程序，它要考虑“通用”，这很要命。

第2章 嵌入式Linux快速入门

这几天在群里跟学员聊天，有一位学员的学习方法很好：先观其广，再究其深。有时候要“不求甚解”，不少时候保持疑问先学下去，这些疑问就天然解决了。

好比课程中涉及汇编知识，若是你要完全弄清楚，你须要去学习《ARM架构与编程》；当你学完这本书，你的同窗搞很差已经能够上手工做了。

2.1 短时间的目标是什么

咱们先把学习目标定下来：快速了解嵌入式Linux开发的流程，知道要学什么，具有跟从业者交流的能力。

2.2 一个嵌入式Linux系统的组成

下面咱们用类比和逻辑推导出嵌入式Linux系统的组成，没错，“推导”。

从上图能够知道：

① 组成：

嵌入式Linux系统

= bootloader + linux内核 + 根文件系统(里面含有APP)。

② bootloader：

它的目的是启动内核，去哪等读内核？读到哪里？去Flash等外设读内核，存到内存里去。因此须要有Flash里外设的驱动能力，为了调试方便还会有网络功能。

因此，能够认为 booloader = 裸机集合，它就是一个复杂的单片机程序。

③ Linux内核

Linux内核的最主要目的是去启动APP，APP保存在哪里？保存在“根文件系统”里。“根文件系统”又保存在哪里？在Flash、SD卡等设备里，甚至可能在网络上。因此Linux内核要有这些Flash、SD卡里设备的驱动能力。

不只如此，Linux内核还有进程调度能力、内存管理等功能。

因此：Linux内核 = 驱动集合 + 进程调度 + 内存管理等。

2.3 要学习bootloader吗

Bootloader有不少种，经常使用的叫做u-boot。

在实际工做中，对于u-boot基本上是修修改改，甚至不改。可是u-boot自己是很复杂的，好比为了便于调试，它支持网络功能；有些内核是保存在FAT32分区里，因而它要能解析FAT32分区，读FAT32分区的文件。

花那么多精力去学习u-boot，可是工做中基本用不到，这对初学者很不友善。

因此，对于初学者，我建议：理解u-boot的做用、会使用u-boot的命令，这就能够了。

若是你的工做就是修改、完善bootloader，那么再去研究它吧。

2.4 要学习Linux内核、要学习驱动程序吗

以前咱们说过Linux内核 = 驱动集合 + 进程调度 + 内存管理等，若是要学习Linux内核，从驱动程序入手是一个好办法。

可是人人都要学习Linux内核、人人都要学习Linux驱动吗？显然不是。

做为初学者，懂几个简单的驱动程序，有利于工做交流；理解中断、进程、线程的概念，不管是对驱动开发、应用程序开发，都是颇有好处的。

因此对于初学者，建议前期只学习这几个驱动：LED、按键、中断。

① LED驱动程序：

这是最简单的驱动程序。

② 按键驱动程序：

它也比较简单，从它引入“中断”。

③ 中断：

从“中断”它能够引入：休眠-唤醒、进程/线程、POLL机制、异步通知等概念。这些概念不管是对驱动开发，仍是对应用开发，都很重要。

因此，对于初学者，我建议必须学习这几个驱动：LED、按键、中断。

入门以后，若是你想从事内核开发、驱动开发，那么能够去钻研几个驱动程序(输入系统、I2C总线、SPI总线等)，掌握若干个大型驱动程序后，你对内核的套路就有所了解了，再去研究其余部分(好比进程管理、文件系统)时你会发现套路是如此通用。

摄像头(VL42)、声卡ALSA驱动是Linux中比较复杂的2类驱动，它们是很难的，若是工做与此相关再去研究。

2.5，要学习Linux应用程序吗？先学一些基础技能

要学，即便之后你只想研究内核，一些基本的应用开发编写能力也是须要的：

① 基本设备的访问，好比LCD、输入设备

② 进程、线程、进程通讯、线程同步与互斥

③ 休眠-唤醒、POLL机制、信号

④ 网络编程

①②③部分的知识，跟驱动有密切的关系，它们是相辅相承的。

掌握了基本驱动开发能力、基本应用开发能力以后，在工做中你就能够跟别人友好沟通了，不至于一脸懵逼。

2.6，应用程序是怎么启动的？要了解一下根文件系统

你辛辛苦苦写出了应用程序，怎么把它放到板子上，让它开机就自动启动？

你写的程序，它依赖于哪些库，这些库放到板子上哪一个目录？

怎么作一个可升级的系统？即便升级中途断电了，也要保证程序至少还能够运行老的版本？

这些都须要咱们了解一下根文件系统。

先了解一下init进程：它要读取配置文件，根据配置文件启动各个APP。

了解了init进程，你就了解了根文件系统的组成，就能够为所欲为裁剪系统，为你的项目制做出最精简的系统。

第3章 学习方法

3.1，先不要打破砂锅问到底

嵌入式涉及的东西太多太杂了，若是内心没有主线，碰到什么都要去研究个透彻，最终反而忘记本身要学什么了。

嵌入式涉及硬件知识、软件知识，软件里涉及汇编、ARM架构、C语言、Makefile、Shell；又分为bootloader、内核、驱动、基本的APP、GUI。

好比咱们会用到Makefile，了解它的基本规则，会用咱们提供的Makefile就能够。

不须要深刻研究那些make函数，由于在工做中都有现成的Makefile给你使用，不须要本身去编写一套Makefile。何须花上好几天去深刻研究它呢？

好比咱们会用到bootloader，难道又要花上几个月来深刻研究u-boot吗？工做中基本不须要改u-boot，会用那几个命令就能够。

甚至有些学员先去买本shell的书来学习shell命令，何须？咱们在视频中用到什么命令，你不懂时再去百度一下这些命令就能够了。

不要脱离初学者的主线：应用基础、驱动基础。有了这2个基础后，你想深刻研究某部分时，再去花时间吧。

3.2，思路要清晰，不怕抄代码

视频里的代码，请你必定要本身去写一次、写屡次。为何我如今写驱动那么熟？我2009年在华清远见上课时，

每次上课我都要给学生写一次那些驱动，十几回下来闭着眼睛都知道内核的套路了。

记不住那些函数？我也记不住，我都是去参考同类的驱动程序，这又不是闭卷考试。

可是要理清楚思路，你写这个程序要完成什么功能、怎么实现这些功能？这个要弄清楚。

有了思路后再写代码，不知道怎么写？不要紧，看看视频，看看示例，而后关闭视频看看可否本身写出来。

3.3，对本身的方向很了解，我只能带你到这里了

个人专长是操做系统，是快速地带领你们掌握一些项目开发的基础知识。

若是你决定深刻研究某方面时，我并不能带你多久。你要去看源码，去看这方面的专业书籍。

好比想深刻钻研内核的内存管理时，它有页表映射(你须要阅读ARM架构的手册)、SLAB分配器、vmalloc/malloc实现、mmap实现、缺页中断、父进程子进程之间的页面管理等等，内容很是多。有时候连书籍都没有，你须要直接啃代码。

当你想从事某个行业时，就须要深刻研究行业相关的知识。

好比CAN总线，它能够写成一本书：CAN协议、CAN报文、Socket CAN、车身网络拓扑结构，CAN应用报文，CAN网络管理报文，CAN诊断报文。

想作物联网网关，须要深刻研究MQTT，MQTT协议相对简单，可是MQTT英文原版协议有130多页，中文版有近100页，是一本小书了。

每一个行业都有本身的业务逻辑，在掌握基本的编程能力之一，你须要结合具体的业务去深刻学习。