连载 | 系统学习Linux+Android：如何高效学习ARM+Linux的裸机开本文假设您是零基础

2怎么学习嵌入式Linux操作系统

本文假设您是零基础，以实用为主，用最快的时间让你入门；后面也会附上想深入学习时可以参考的资料。在实际工作中，我们从事的是“操作系统”周边的开发，并不会太深入学习、修改操作系统本身。

① 操作系统具有进程管理、存储管理、文件管理和设备管理等功能，这些核心功能非常稳定可靠，基本上不需要我们修改代码。我们只需要针对自己的硬件完善驱动程序；

② 学习驱动时必定会涉及其他知识，比如存储管理、进程调度。当你深入理解了驱动程序后，也会加深对操作系统其他部分的理解；

③ Linux内核中大部分代码都是设备驱动程序，可以认为Linux内核由各类驱动构成。

但是，要成为该领域的高手，一定要深入理解Linux操作系统本身，要去研读它的源代码。

在忙完工作，闲暇之余，可以看看这些书：

① 赵炯的《linux内核完全注释》，这本比较薄，推荐这本。他后来又出了《Linux 内核完全剖析》，太厚了，搞不好看了后面就忘记前面了。

② 毛德操、胡希明的《LINUX核心源代码情景分析》，此书分上下册，巨厚无比。当作字典看即可：想深入理解某方面的知识，就去看某章节。

③ 其他好书还有很多，我没怎么看，没有更多建议

2.1、入门路线图

假设您是零基础，我们规划了如下入门路线图。前面的知识，是后面知识的基础，建议按顺序学习。每一部分，不一定需要学得很深入透彻，下面分章节描述。

2.2、学习驱动程序之前的基础知识

2.2.1、C语言

只要是理工科专业的，似乎都会教C语言。我见过很多C语言考试90、100分的一上机就傻了，我怀疑他们都没在电脑上写过程序。

理论再好，没有实践不能干活的话，公司招你去干嘛？

反过来，实践出真知，学习C语言，必须练练练、写写写！

当你掌握基本语法后，就可以在电脑上练习一些C语言习题了；

当你写过几个C程序后，就可以进入下一阶段的裸机开发了。

① 不需要太深入

作为快速入门，只要你会编写“Hello， world！”，会写冒泡排序，会一些基础的语法操作，暂时就够了。指针操作是重点，多练习；

不需要去学习过多的数据结构知识，只需要掌握链表操作，其他不用学习，比如：队列、二叉树等等都不用学；不需要去学习任何的函数使用，比如文件操作、多线程编程、网络编程等等；这些知识，在编写Linux应用程序时会用，但是在操作系统特别是驱动学习时，用不着！永往直前吧，以后碰到不懂的C语言问题，我们再回过头来学习。

在后续的“裸机开发”中，会让你继续练习C语言，那会更实战化。

C语言是在写代码中精进的。

② 可以在Visual Studio下学习，也可以在Linux下学习，后者需要掌握一些编译命令

我们暂时没有提供C语言的教程，找一本C语言书，网上找找免费的C语言视频（主要看怎么搭建环境），就可以自学了。

2.2.2、PC Linux基本操作：

对于PC Linux，我们推荐使用Ubuntu，在它上面安装软件非常简便。

我们的工作模式通常是这样：在Windows下阅读、编写代码，然后把代码上传到PC Linux去编译。实际上，Ubuntu的桌面系统已经很好用了，我们拿到各种智能机可以很快上手，相信Ubuntu的桌面系统也可以让你很快上手。为了提高工作效率，我们通常使用命令行来操作Ubuntu。不用担心，你前期只需要掌握这几条命令就可以了，它们是如此简单，我干脆列出它们：

① cd ： Change Directory（改变目录）

cd 。. // cd “两个点”：返回上一级目录

cd - // cd “短横”：返回上一次所在目录

② pwd ： Print Work Directory（打印当前目录显示出当前工作目录的绝对路径）

③ mkdir ： Make Directory（创建目录）

mkdir abc // 创建文件夹abc

mkdir -p a/b/c // 创建文件夹a，再a下创建文件夹b，再在b下创建文件夹c

④ rm ： Remove（删除目录或文件）

rm file // 删除名为file的文件

rm -rf dir // 删除名为dir的目录

⑤ ls ： List（列出目录内容）

⑥ mount ：挂载

mount -t nfs -o nolock，vers=2 192.168.1.123:/work/nfs_root /mnt

mount -t yaffs /dev/mtdblock3 /mnt

⑦ chown ： Change owner（改变文件的属主，即拥有者）

chown book:book /work -R // 对/work目录及其下所有内容，属主改为book用户，组改为book

⑧ chmod ： Change mode（改变权限），下面的例子很简单粗暴

chmod 777 /work -R // 对/work目录及其下所有内容，权限改为可读、可写、可执行

⑨ vi ： Linux下最常用的编辑命令，使用稍微复杂，请自己搜索用法。

要练习这些命令，你可以进入Ubuntu桌面系统后，打开终端输入那些命令；或是用SecureCRT、putty等工具远程登录Ubuntu后练习。

2.2.3、硬件知识

我们学习硬件知识的目的在于能看懂原理图，看懂通信协议，看懂芯片手册；不求能设计原理图，更不求能设计电路板。对于正统的方法，你应该这样学习：

① 学习《微机原理》，理解一个计算机的组成及各个部件的交互原理。

② 学习《数字电路》，理解各种门电路的原理及使用，还可以掌握一些逻辑运算（与、或等）。

③ 《模拟电路》？好吧，这个不用学，至少我在工作中基本用不到它，现在全忘光了。

就我个人经验来说，这些课程是有用的，但是：

① 原理有用，实战性不强。

比如《微机原理》是基于x86系统，跟ARM板子有很大差别，当然原理相通。

我是在接触嵌入式编程后，才理解了这些课程。

② 每本书都那么厚，内容都很多，学习时间过长，自学有难度。

针对这些校园教材的不足，并结合实际开发过程中要用到的知识点，我们推出了《学前班_怎么看原理图》的系列视频：

学前班第1课第1节_怎么看原理图之GPIO和门电路.wmv

学前班第1课第2.1节_怎么看原理图之协议类接口之UART.wmv

学前班第1课第2.2节_怎么看原理图之协议类接口之I2C.wmv

学前班第1课第2.3节_怎么看原理图之协议类接口之SPI.wmv

学前班第1课第2.4节_怎么看原理图之协议类接口之NAND Flash.wmv

学前班第1课第2.5节_怎么看原理图之协议类接口之LCD.wmv

学前班第1课第3节_怎么看原理图之内存类接口.wmv

学前班第1课第4.1节_怎么看原理图之分析S3C2410开发板.wmv

学前班第1课第4.2节_怎么看原理图之分析S3C2440开发板.wmv

学前班第1课第4.3节_怎么看原理图之分析S3C6410开发板.wmv

即使你只具备初中物理课的电路知识，我也希望能通过这些视频，让你可以看懂原理图，理解一些常见的通信协议；如果你想掌握更多的硬件知识，这些视频也可以起个索引作用，让你知道缺乏什么知识。这些视频所讲到的硬件知识，将在《裸板开发》系列视频中用到，到时可以相互对照着看，加深理解。

2.2.4、要不要专门学习Windows下的单片机开发

很多学校都开通了单片机的课程，很多人都是从51单片机、AVR单片机，现在比较新的STM32单片机开始接触嵌入式领域，并且使用Windows下的开发软件，比如keil、MDK等。

问题来了，要不要专门学习Windows下的单片机开发？

① 如果这是你们专业的必修课，那就学吧

② 如果你的专业跟单片机密切相关，比如机械控制等，那就学吧

③ 如果你只是想从单片机入门，然后学习更广阔的嵌入式Linux，那么放弃在Windows

学习单片机吧！理由如下：

① Windows下的单片机学习，深度不够

Windows下有很好的图形界面单片机开发软件，比如keil、MDK等。

它们封装了很多技术细节，比如：

你只会从main函数开始编写代码，却不知道上电后第1条代码是怎么执行的；

你可以编写中断处理函数，但是却不知道它是怎么被调用的；

你不知道程序怎么从Flash上被读入内存；

也不知道内存是怎么划分使用的，不知道栈在哪、堆在哪；

当你想裁剪程序降低对Flash、内存的使用时，你无从下手；

当你新建一个文件时，它被自动加入到工程里，但是其中的机理你完全不懂；

等等等。

② 基于ARM+Linux裸机学习，可以学得更深，并且更贴合后续的Linux学习。

实际上它就是Linux下的单片机学习，只是一切更加原始：所有的代码需要你自己来编写；哪些文件加入工程，需要你自己来管理。在工作中，我们当然倾向于使用Windows下更便利的工具，但是在学习阶段，我们更想学习到程序的本质。一切从零编写代码、管理代码，可以让我们学习到更多知识：

你需要了解芯片的上电启动过程，知道第1条代码如何运行；

你需要掌握怎么把程序从Flash上读入内存；

需要理解内存怎么规划使用，比如栈在哪，堆在哪；

需要理解代码重定位；

需要知道中断发生后，软硬件怎么保护现场、跳到中断入口、调用中断程序、恢复现场；

你会知道，main函数不是我们编写的第1个函数；

你会知道，芯片从上电开始，程序是怎么被搬运执行的；

你会知道，函数调用过程中，参数是如何传递的；

你会知道，中断发生时，每一个寄存器的值都要小心对待；

等等等。

你掌握了ARM+Linux的裸机开发，再回去看Windows下的单片机开发，会惊呼：怎么那么简单！并且你会完全明白这些工具没有向你展示的技术细节。

驱动程序=Linux驱动程序软件框架+ARM开发板硬件操作，我们可以从简单的裸机开发入手，先掌握硬件操作，并且还可以：

① 掌握如何在PC Linux下编译程序、把程序烧录到板子上并运行它

② 为学习bootloader打基础：掌握了各种硬件操作后，后面一组合就是一个bootloader

2.2.5、为什么选择ARM9 S3C2440开发板，而不是其他性能更好的？

有一个错误的概念：S3C2440过时了、ARM9过时了。

这是不对的，如果你是软件工程师，无论是ARM9、ARM11、A8还是A9，对我们来说是没有差别的。一款芯片，上面有CPU，还有众多的片上设备（比如UART、USB、LCD控制器）。我们写程序时，并不涉及CPU，只是去操作那些片上设备。

所以：差别在于片上设备，不在于CPU核；差别在于寄存器操作不一样。

因为我们写驱动并不涉及CPU的核心，只是操作CPU之外的设备，只是读写这些设备的寄存器。之所以推荐S3C2440，是因为它的Linux学习资料最丰富，并有配套的第1、2期视频。

2.2.6、怎么学习ARM+Linux的裸机开发

学习裸机开发的目的有两个：

① 掌握裸机程序的结构，为后续的u-boot作准备

② 练习硬件知识，即：怎么看原理图、芯片手册，怎么写代码来操作硬件

后面的u-boot可以认为是裸机程序的集合，我们在裸机开发中逐个掌握各个部件，再集合起来就可以得到一个u-boot了。后续的驱动开发，也涉及硬件操作，你可以在裸机开发中学习硬件知识。

注意：如果你并不关心裸机的程序结构，不关心bootloader的实现，这部分是可以先略过的。在后面的驱动视频中，我们也会重新讲解所涉及的硬件知识。

推荐两本书：杜春蕾的《ARM体系结构与编程》，韦东山的《嵌入式Linux应用开发完全手册》。后者也许是国内第1本涉及在PC Linux环境下开发的ARM裸机程序的书，如果我说错了，请原谅我书读得少。

对于裸机开发，我们提供有2部分视频：

① 环境搭建

第0课第1节_刚接触开发板之接口接线.wmv

第0课第2节_刚接触开发板之烧写裸板程序.wmv

第0课第3节_刚接触开发板之重烧整个系统.wmv

第0课第4节_刚接触开发板之使用vmware和预先做好的ubuntu.wmv

第0课第5节_刚接触开发板之u-boot打补丁编译使用及建sourceinsight工程.wmv

第0课第6节_刚接触开发板之内核u-boot打补丁编译使用及建sourceinsight工程.wmv

第0课第7节_刚接触开发板之制作根文件系统及初试驱动.wmv

第0课第8节_在TQ2440，MINI2440上搭建视频所用系统.wmv

第0课第9节_win7下不能使用dnw烧写的替代方法.wmv

② 裸机程序开发

第1课环境搭建及工具、概念介绍.wmv

第2课 GPIO实验.wmv

第3课存储管理器实验.wmv

第4课 MMU实验.wmv

第5课 NAND FLASH控制器.wmv

第6课中断控制器.wmv

第7课系统时钟和UART实验.wmv

第8课 LCD实验.wmv

要声明的是：

录制上述《裸机程序开发》视频时，本意是结合《嵌入式Linux应用开发完全手册》的《第2篇 ARM9嵌入式系统基础实例篇》来讲解，所以视频里没有完全从零编写代码，需要结合书本来学习。

① 书和视频并不是完全配套的，不要照搬，其中的差异并不难解决。

《嵌入式Linux应用开发完全手册》发表于2008年，使用了很多款开发板，并且那时的开发板配置较低（Nand Flash是64M）；《裸机程序开发》视频使用JZ2440开发板录制。

② 书和视频，适用于所有S3C2440开发板，包括mini2440、tq2440等

天下S3C2440配置都是相似的，基本也就是LED、按键所用引脚不同，LCD型号不同；你学习了书、视频，如果连这些差异都搞不定的话，那就是你我的失败了。

学习方法是这样的：

① 先看《环境搭建》视频来搭建开发环境

② 书（第2篇）和视频（裸机程序开发）结合，看完一章，练习一章，一定要编写代码，即使是照抄也要写。

③ 如果对于ARM架构相关的知识，觉得模糊或是想了解得更深入，参考《ARM体系结构与编程》。

学习程度：

① 理解一个裸机程序的必要结构：异常向量、硬件初始化、代码重定位、栈

② 知道如何操作GPIO、Flash、LCD、触摸屏等硬件

③ 很多人觉得MMU难以理解，可以放过它

（未完待续。..）

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