嵌入式系统里你需要知道的东西
需要掌握的及学习资料
| STM32单片机 |
1.库函数编程以及寄存器操作 |
书+开发板 正点原子，资料齐全，视频配套 博客+自己做笔记 |
| cortex M3内部结构 | STM32的内部结构和cortex M3内核结构 | 《cortex M3/M4权威指南》 |
| C语言进阶 | C指针、数据结构 |
《C和指针》 《C primer》 《数据结构与算法分析》 |
| 实时操作系统 |
freertos 或者 ucos操作系统 下载源码，学会移植，学习操作系统基本结构，深入掌握操作系统调度和内存管理 |
源码+手册+大佬博客 |
| 应用层 | 学习一点C++或者C#，常识写上位机程序，Windows的应用程序 |
一般嵌入式的大厂大都要求有Linux开发经验，
按照顺序：先学会使用Linux，再学习Linux内核。Linux十分庞大，弄懂一个组件或者一项就能找个不错的工作。
Linux应用层编程、Linux系统编程、ARM体系结构（嵌入式一般先学ARM架构，其他架构工作中再学）
Linux驱动、Linux内核基本模块：内存管理，任务调度，文件系统。弄懂一个需要很多时间。
书籍
《Unix环境高级编程》【】
《Linux内核设计与实现》【】
《Linux系统编程》【】
《深入理解Linux内核》【】
《Linux设备驱动开发详解》【】
《Linux设备驱动程序内核机制》【】
《Linux内核情景分析》【】
《ARM体系结构与编程》【】
《ARM嵌入式系统开发：软件设计与优化》【】
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来源：https://www.zhihu.com/question/322341076/answer/1068611110
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嵌入式学习建议
1.多参加比赛，配合软硬件开发调试的经历对今后发展很有帮助
2.开发板购买资料齐全的
3.进阶时最好不要按某模块顺序学习，而是先定需求再学模块（从目标到学习，效果更好）
需求的例子：
①用串口完成PC和设备通讯
②串口使用自定义协议，包含起始位、地址、数据、结束位、CRC校验
③通过串口管理外部设备如复位、蜂鸣器、设置DA输出、获取AD值，并在界面显示
④支持串口在线升级，存储使用外部FLASH，下载支持断点重传，版本检验和完整性检验
⑤上位机开发支持自定义串口协议软件，用常用的可以实现图像界面的语言和框架，如c#,c++,python
⑥支持自定义协议替换为FreeModbus协议，使用宏切换
……
用Web端，通过浏览器实现上述功能
【分解为小模块进行实现】
4.总结！写文档或写博客发表，完成比完美更好。调试成功了AD、串口通讯协议等等都可以发，分享开发心得和解决问题的思考过程与步骤。能写出来讲给别人听一定是经过思考的。
5.早点定位行业，积累工作经验！
来源：玩嵌入式，一般怎么入门？ - 听心跳的声音的回答 - 知乎
嵌入式Linux
C语言基础
汇编基础有没有无所谓。
C语言学习程度：越熟当然越好，不熟的话也要具备基本技能。比如写一个数组排序、输入数字求和什么的。
学C语言唯一的方法是多写程序多练习，编译出错没关系，自己去解决；执行出错没关系，自己去分析。
去尝试着写一些C语言竞赛的题目。它们是纯C、纯数学、纯逻辑的题目，不涉及界面这些东西，很适合煅炼你的编程能力。
嵌入式Linux可以分为两部分：底层系统、应用开发。
想做应用开发，去把C语言、数据结构、JAVA等学好。嵌入式应用开发和PC上的应用开发并没有什么特别要注意的。
也许你说在嵌入式上要做些优化，是的，要优化，但是未经优化的程序和PC上的程序开发没什么差别。
具体例子，比如说开发界面，在PC上我们用VC；在嵌入式Linux里也许我们用QT也许用Android，这个时候你应该去学学QT、Android的编程。
但是基础还是C或JAVA，在此基础上去熟悉它们的接口。你学过VC也是要花时间去了解那些类、控件的。
想学习底层系统（其实驱动和应用并不是截然分开的）
1. 驱动，其实并不局限于硬件的操作，还有操作系统的原理、进程的休眠唤醒调度等概念。
想写出一个好的应用，想比较好的解决应用碰到的问题，这些知识你应该懂。
2. 做应用门槛低，特别是现在的ANDROID，纯JAVA。做应用的发展路径个人认为就是业务纯熟。
比如在通信行业、IPTV行业、手机行业，你了解行业的需求。所以，当领导的人，多是做应用的。
3. 做驱动，其实我不想称为“做驱动”，而是想称为“做底层系统”，做好了这是通杀各行业。
手机、IPTV、会议电视，这些产品毫无差别，只做底层则业务不重要。
当应用出现问题，他们解决不了时，我就会从内核角度给他们出主意，给他们提供工具。
做底层的发展方向，个人认为是技术专家。
4. 其实，做底层还是做应用，之间并没有一个界线，有底层经验，再去做应用，你会感觉很踏实。
有了业务经验，你再了解一下底层，很快就可以组成一个团队。
嵌入式Linux底层系统包含哪些东西
1. 电脑一开机，那些界面是谁显示的？是BIOS，它做什么？一些自检，然后从硬盘上读入windows，并启动它。
类似的，这个BIOS对应于嵌入式Linux里的bootloader。这个bootloader要去Flash上读入Linux内核，并启动它。
2. 启动windows的目的是什么？当然是上网聊天什么的了。这些上网、聊天工具在哪？
在C盘、D盘上。所以, windows要先识别出C盘、D盘。在Linux下我们称为根文件系统。
3. windows能识别出C盘、D盘，那么肯定能读写硬盘才行。这涉及的东西称为驱动程序。当然不仅仅是硬盘，还有网卡、USB等等。
嵌入式Linux能从Flash上读出并执行应用程序，肯定也得有Flash的驱动程序啊，当然也不仅仅是Flash。
1 bootloader
稍微复杂的裸板程序。但要把裸板程序看懂、写好，不容易。（Windows下好用的工具弱化了我们的编程能力）
1. 一上电，CPU从哪里取指令执行？
答：一般从Flash上指令。
2. 但是Flash一般是只能读不能直接写的，如果我用到全局变量，这些全局变量在哪里？
答：全局变量应该在内存里
3. 那么谁把全局变量放到内存里去？
答：长期用ADS、KEIL的朋友，你能回答吗？这需要"重定位"。在ADS或KEIL里，重定位的代码是制作这些工具的公司帮你写好了。
4. 内存那么大，我怎么知道把"原来存在Flash上的内容"读到内存的"哪个地址去"？
答：这个地址用"链接脚本"决定，在ADS里有scatter文件，KEIL里也有类似的文件。
5. 你说重定位是把程序从Flash复制到内存，那么这个程序可以读Flash啊？
答：是的，要能操作Flash。当然不仅仅是这些，还有设置时钟让系统运行得更快等等。
bootloader裸板程序的3部分要点：
1. 对硬件的操作
需要看原理图、芯片手册。这需要一定的硬件知识，不求你能设计硬件，但是至少能看懂; 不求能看懂模拟电路，但是要能看懂数字电路。（require: 微机原理、数字电路）
芯片手册是肯定要读的，别去找中文的，就看英文的。开始是非常痛苦，以后就会发现那些语法、词汇一旦熟悉后，读任何芯片手册都很容易。
2. 对ARM体系处理器的了解
看杜春蕾的<arm体系架构与编程>吧，里面讲有汇编指令，有异常模式、MMU等。
网上找的电子书链接 https://pan.baidu.com/s/1AYpTxklTRXCpqGV6hD3UzQ 提取码：j7ku
3. 程序的基本概念：重定位、栈、代码段数据段BSS段
去看编译原理。
2 内核
想成为高手，内核必须深刻了解。注意，我说的是了解，我没奢望去写出一个内核。
要对里面的调度机制、内存管理机制、文件管理机制等等有所了解。
内核调度机制、内存管理机制和文件管理机制是操作系统的三大核心组件，每个部分都充满了智慧和魔法。如果你是一位极客，那么理解这三大机制就像是探索一个充满未知和挑战的魔法世界。
内核调度机制：时间的魔法师
想象一下，你是一个强大的时间魔法师，有能力控制时间的流动和分配。在你的魔法世界里，有无数个任务（进程）在争夺你的注意力，希望得到更多的时间片来完成自己的任务。你的任务是通过你的魔法（调度算法），决定哪些任务应该优先得到时间，哪些应该稍后再说。
你可能会用先来先服务（FCFS）这种简单直接的魔法，让最先请求你注意的任务先执行；或者使用更复杂的时间片轮转（Round Robin）魔法，公平地将时间片分配给每个任务；亦或是动用优先级调度（Priority Scheduling）的法术，优先考虑那些最重要的任务。
内核调度机制负责决定哪个进程或线程应当在处理器上运行。这个决策基于调度算法，旨在最大化CPU利用率、保证系统响应时间最小、并提供公平的资源分配给所有进程。
- 先来先服务（FCFS）: 一个简单的调度算法，按照进程到达的顺序执行。
- 短作业优先（SJF）: 选择预计执行时间最短的进程执行，以减少平均等待时间。
- 时间片轮转（Round Robin, RR）: 每个进程被分配一个时间片，以轮流的方式运行，实现公平调度。
- 优先级调度: 进程根据优先级被调度，优先级高的先执行。
- 多级队列: 将进程分入不同的队列，每个队列有自己的调度算法。
内存管理机制：空间的巫师
内存管理机制就像你是一个掌握空间魔法的巫师，管理着一个巨大的魔法图书馆。每本魔法书（程序）都需要在图书馆中找到自己的位置（内存空间），以便被读取和使用。你的任务是确保每本书都能找到合适的位置，同时还要确保图书馆的空间被高效利用，没有浪费。
你可能会使用分页（Paging）这个技巧，将图书馆划分成许多小空间，让不同的书占据不同的空间；或者利用分段（Segmentation），根据书的类型和大小来分配空间；在更高级的情况下，你可能还会使用虚拟内存（Virtual Memory）的魔法，通过魔法创造出看似无限的空间，即使实际上的图书馆并没有那么大。
内存管理是操作系统中用于管理主存（RAM）的一系列功能。它负责进程的分配和释放内存空间，确保每个进程都有足够的内存来执行，同时保护进程之间的内存不被相互干扰。
- 分页（Paging）: 将物理内存和虚拟内存分割成固定大小的页。每个进程有自己的页表，用于映射虚拟地址到物理地址。
- 分段（Segmentation）: 内存分割为逻辑上的段，每个段有不同的长度，反映了程序的逻辑结构。
- 虚拟内存（Virtual Memory）: 允许程序使用比物理内存更大的地址空间，通过将数据在磁盘和RAM之间交换来实现。
文件管理机制：信息的守护者
作为信息的守护者，你负责管理和保护世界上所有的知识和信息。在你的魔法图书馆里，每个文件和目录都是一个知识的容器，你需要确保它们组织有序，同时还要保护它们不受外界的威胁。
你可能会使用文件系统（File System）的结构魔法，来组织这些文件和目录，确保每个人都能快速找到他们需要的知识。你也可能会施加权限控制（Permissions）的保护咒语，限制只有特定的人才能访问某些特别的知识。在处理大量数据时，你还会使用到索引（Indexing）这种高级技能，以便于快速检索信息。
文件管理系统是操作系统用于存储、检索和更新数据文件的一部分。它提供了一个方法来组织、访问和存储在存储设备上的数据。
- 文件系统（File System）: 定义了存储、组织和访问文件的方法。常见的文件系统包括FAT32、NTFS、EXT4等。
负责管理和存储文件及目录在存储设备上的方式，包括如何组织数据、提供对数据的访问以及管理空间的分配和使用。
FAT32【广泛兼容性->可移动存储设备的首选文件系统】
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全称: File Allocation Table 32
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推出年代: 1996年
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主要特点:
- 广泛的兼容性，几乎所有的操作系统和设备都支持读写FAT32文件系统。
- 文件大小限制为4GB，分区大小限制为2TB（在某些操作系统中可以扩展到16TB）。
- 不支持文件权限管理和其他高级功能，如日志或加密。
- 适合用于USB闪存驱动器、SD卡等可移动存储设备。
NTFS【丰富的功能和强大的数据安全性->广泛应用于Windows环境】
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全称: New Technology File System
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推出年代: 1993年，随Windows NT 3.1一起发布
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主要特点:
- 支持大文件和大存储容量，理论上的最大文件大小和卷大小都达到了16EB（1EB = 1亿GB）。
- 提供文件权限管理、加密、磁盘配额、硬链接、日志记录等高级功能。
- 支持文件系统压缩和自动修复。
- 主要用于Windows操作系统。
EXT4【高效性和可靠性->Linux系统的标准文件系统】
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全称: Fourth Extended Filesystem
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推出年代: 2008年
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主要特点:
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是Linux操作系统默认的文件系统。
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支持最大1EB的文件系统大小和16TB的单个文件大小。
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提供了日志功能，增加了数据的安全性。
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支持延迟分配（delayed allocation）、块分配（block allocation）等高级特性，提高存储效率和性能。
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支持透明压缩、加密和快照功能。
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- 权限控制: 文件和目录被分配有不同的访问权限，包括读（r）、写（w）和执行（x），以保护数据安全。
- 索引结构: 为了快速访问文件，文件系统可能使用索引结构（如B树或哈希表）来快速定位文件。
3 驱动
驱动包含两部分：硬件本身的操作、驱动程序的框架。
又是硬件，还是要看得懂原理图、读得懂芯片手册，多练吧。
把你手上的开发板所涉及的硬件，都去尝试写一个驱动。
有问题就先"痛苦地思考"，思考的过程中你会把很多不相关的知识串联起来，最终贯通。
4 根文件系统
1. 对于Linux做出来的产品，有些用作监控、有些做手机、有些做平板。那么内核启动后，挂载根文件系统后，应该启动哪一个应用程序呢？
答：内核不知道也不管应该启动哪一个用户程序。它只启动init这一个应用程序，它对应/sbin/init。
显然，这个应用程序就要读取配置文件，根据配置文件去启动用户程序(监控、手册界面、平板界面等等)。
这个问题提示我们，文件系统的内容是有一些约定的，比如要有/sbin/init，要有配置文件。
2. 你写的hello,world程序，有没有想过里面用到的printf是谁实现的？
答：这个函数不是你实现的，是库函数实现的。它运行时，得找到库。
这个问题提示我们，文件系统里还要有库。
来源：嵌入式系统，你知道怎么学吗？就是这么简单 - 嵌入式系统 - 电子工程世界-论坛 (eeworld.com.cn)
