嵌入式高手修炼之路，看完感觉要疯了
发布时间：2019-3-21 17:17
发布者：xyd2018
关键词：
嵌入式高手修炼之路
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第一部分：Linux平台搭建与环境熟悉 了解linux系统；区分各种版本的Linux系统，以便于拓展 Linux视野。 1、Linux 简介； 2、Linux 系统的主要特点； 3、Linux 的组成； 4、主要的 Linux 版本； 5、嵌入式 Linux简介与发展 第二部分虚拟机安装和LINUX系统安装 1、虚拟机安装； 2、Linux系统的安装； 3、Linux系统的常用软件的安装； 4、Linux快速入门 5、 熟悉运用 Linux环境下，常用命令的操作与系统设置，如常用的 Shell；掌握基本的 Shell 应用 第三部分：嵌入式LINUX环境搭建 1、 建立嵌入式 Linux开发环境 2、 熟悉嵌入式开发平台 3、 嵌入式 Linux开发工具 4、 Linux下的调试技巧 5、 MAKE工程管理器 6、 硬件环境的搭建；arm-linux-gcc与 gcc安装配置 第四部分： U-Boot： 了解 U-Boot 的作用及工作流程；了解Bootloader 的代码结构、编译过程；移植U-Boot；掌握常用的U-Boot命令。 1、 Bootloader介绍 2、 u-boot工程介绍 3、 u-boot的编译使用 4、 u-boot源码分析 5、 u-boot资源分配 6、 配置编译u-boot 7、 u-boot移植过程 8、 u-boot常用命令操作 9、 添加u-boot新命令 10、设置u-boot环境变量 11、 u-boot驱动添加如网卡：DM9000 第五部分：LINUX内核移植：熟悉内核的原码结构和kbuild Makefile语法；掌握和内核、驱动模块编译相关的原理及方法。 1、Linux内核介绍 2、Linux内核特点 3、Linux内核源代码结构 4、Linux内核选项解析 5、Linux内核编译链接 6、内核模块编译、使用方法 第六部分：LINUX根文件系统 1、busybox 包移植、编译 2、Linux跟文件系统制作过程 3、根文件系统介绍 4. nfs文件服务器系统搭建 第七部分：LINUX驱动开发 驱动开发是嵌入式Linux开发难度最高的内容，也是目前嵌入式行业最紧缺的人才之一。本课程介绍嵌入式Linux驱动开发相关概念及开发流程，了解驱动开发的关键技术点，重点讲解嵌入式Linux下常用接口驱动的编写方法，包括 1、字符型LED驱动开发（GPIO口驱动） 2、按键驱动开发（中断驱动，在驱动中中断程序的编写，消息队列的应用 3、ADC驱动开发 4、网卡驱动开发 5、串口驱动开发 6、液晶屏（TFT彩屏驱动开发 7、触摸屏驱动+tslib（中间插件移植与设置）， 8、USB驱动开发+USB无线网卡移植 9、IIS驱动开发+maplay移植与应用（mp3播放）+mplayer移植与应用（视频播放Mp4/广告机等播放） 10、SD驱动开发 11、RTC驱动开发 12、电源管理方法 第八部分：LINUX应用学习 嵌入式Linux应用开发和系统开发是嵌入式Linux中最重要的一部分，也是企业人才需求最广的一部分。主要目标是精通嵌入式Linux下的程序设计，熟练掌握嵌入式Linux的开发环境、系统编程以及网络编程，熟悉C++、QT编程并且深刻体会整个嵌入式Linux项目开发流程，强化学员对Linux应用开发的能力. 1、Linux系统中的进程的概念，在应用程序中线程与父子进程的创建与应用 2、线程之间、进程之间的通信 3、进程间通信基本概念 4、管道（PIPE） 5、信号（SIGNAL） 6、内存映射（MAPPED MEMORY） 7、消息队列（MESSAGE QUEUE） 8、信号量（SEMAPHORE） 9、共享内存（SHARE MEMORY）@ 10、tcPip协议在应用程序中的编程开发（SOCKET套接字编程开发） 10.1. ISO/OSI七层协议模型与IP网络四层模式 10.2.TCP/IP协议簇 10.3. 基于嵌入式Linux的TCP/IP网络结构 10.4. 基于嵌入式Linux的SOCKET编程 10..5.UDP与TCP的区别 10.6. UDP SERVER-CLIENT关系程 11、文件读写与存储 第九部分：QT移植与开发 了解嵌入式Linux下的几种常见GUI及其特点，重点能掌握QT的有关内容，具备QT程序设计能力。了解嵌入式数据库的配置与开发 1 、嵌入式Linux GUI介绍 2、嵌入式QT开发包移植 3、QT介绍及其信号插槽机制 4、 QT图形界面编程技术 5、QT应用程序与Linux驱动的衔接 6、 QT在实际项目中具体应用 第十部分：无线通讯应用 1、无线wifi模块应用 2、3G模块应用 第十一部分：嵌入式系统应用程序，驱动程序调试 1、Linux基本工具调试使用。GDB，insight调试等 2、Linux应用程序的编程 3、嵌入式产品程序打包与发布 第十二部分：嵌入式项目综合调试，产品发布 了解真实项目的开发流程，掌握如何将所学知识应用到项目开发中。将模拟真实项目的管理过程，培养学员项目团队协同开发能力，项目文档编写能力和新知识的学习能力，为下一步就业做好知识上和心理上的充分准备。 嵌入式LININX开发 3 阶段 1、嵌入式LININX开发第一学习阶段，主要打好基础，学好C编程，Linux系统编程。 1、C语言编程基础 2、嵌入式开发基础：Linux概述安装，shell命令，vim编辑器，GCC,GDB,Makefile，交叉开发环境构建 3、嵌入式Linux系统编程：shell编程，文件编程，串口编程，进程编程，线程编程，网络编程 4、嵌入式项目开发：数据采集控制系统，串口服务器 2、嵌入式LININX开发第二学习阶段，掌握ARM汇编程序设计，驱动程序设计。 1、ARM体系结构：ARM体系，ARM指令，Thumb指令，汇编程序设计，逻辑程序开发 2、Linux内核移植：bootloader，内核配置，文件系统 3、驱动程序开发：驱动架构模型，字符设备驱动，块设备驱动，网络驱动 4、嵌入式项目开发：智能家居系统，视频监控系统 3、嵌入式LININX开发第三学习阶段，掌握C++面向对象程序设计，Qt编程。 1、C++语言编程基础 2、QT编程开发：QT开发基础，QT布局与控件，QT绘图，QT事件，QT网络通信，QT数据库，QT移植 3、嵌入式项目开发：车载监控管理系统，工业能源管理系统 嵌入式设计应具备的基本技能 1、Linux 基础 安装Linux操作系统 Linux文件系统 Linux常用命令 Linux启动过程详解 熟悉Linux服务能够独立安装Linux操作系统 能够熟练使用Linux系统的基本命令 认识Linux系统的常用服务安装Linux操作系统 Linux基本命令实践 设置Linux环境变量 定制Linux的服务 Shell 编程基础使用vi编辑文件 使用Emacs编辑文件 使用其他编辑器 2、Shell 编程基础 Shell简介 认识后台程序Bash编程熟悉Linux系统下的编辑环境 熟悉Linux下的各种Shell 熟练进行shell编程熟悉vi基本操作 熟悉Emacs的基本操作 比较不同shell的区别 编写一个测试服务器是否连通的shell脚本程序 编写一个查看进程是否存在的shell脚本程序 编写一个带有循环语句的shell脚本程序 3、Linux 下的 C 编程基础 linux c语言环境概述 Gcc使用方法 Gdb调试技术 AutoconfAutomake Makefile 代码优化 熟悉Linux系统下的开发环境 熟悉Gcc编译器 熟悉Makefile规则编写Hello,World程序 使用 make命令编译程序 编写带有一个循环的程序 调试一个有问题的程序 4、嵌入式系统开发基础 嵌入式系统概述 交叉编译 配置TFTP服务 配置NFS服务 下载Bootloader和内核 嵌入式Linux应用软件开发流程熟悉嵌入式系统概念以及开发流程 建立嵌入式系统开发环境制作cross_gcc工具链 编译并下载U-boot 编译并下载Linux内核 编译并下载Linux应用程序 5、嵌入式系统移植 Linux内核代码 平台相关代码分析 ARM平台介绍 平台移植的关键技术 移植Linux内核到 ARM平台 了解移植的概念 能够移植Linux内核移植Linux2.6内核到 ARM9开发板 6、嵌入式 Linux 下串口通信 串行I/O的基本概念 嵌入式Linux应用软件开发流程 Linux系统的文件和设备 与文件相关的系统调用 配置超级终端和MiniCOM 能够熟悉进行串口通信 熟悉文件I/O 编写串口通信程序 编写多串口通信程序 7、嵌入式系统中多进程程序设计 Linux系统进程概述 嵌入式系统的进程特点 进程操作 守护进程 相关的系统调用了解Linux系统中进程的概念 能够编写多进程程序编写多进程程序 编写一个守护进程程序 sleep系统调用任务管理、同步与通信Linux任务概述任务调度 管道 信号 共享内存 任务管理 API 了解Linux系统任务管理机制 熟悉进程间通信的几种方式 熟悉嵌入式Linux中的任务间同步与通信编写一个简单的管道程序实现文件传输 编写一个使用共享内存的程序 8、嵌入式系统中多线程程序设计 线程的基础知识 多线程编程方法 线程应用中的同步问题了解线程的概念 能够编写简单的多线程程序编写一个多线程程序 9、嵌入式 Linux 网络编程 网络基础知识 嵌入式Linux中TCP/IP网络结构 socket 编程 常用 API函数 分析Ping命令的实现 基本UDP套接口编程 许可证管理 PPP协议 GPRS 了解嵌入式Linux网络体系结构 能够进行嵌入式Linux环境下的socket 编程 熟悉UDP协议、PPP协议 熟悉GPRS 使用socket 编写代理服务器 使用socket 编写路由器编写许可证服务器 指出TCP和UDP的优缺点 编写一个web服务器 编写一个运行在 ARM平台的网络播放器 10、GUI 程序开发 GUI基础 嵌入式系统GUI类型 编译QT 进行QT开发熟悉嵌入式系统常用的GUI 能够进行QT编程使用QT编写“Hello，World”程序 调试一个加入信号/槽的实例 通过重载QWidget 类方法处理事件 11、Linux 字符设备驱动程序 设备驱动程序基础知识 Linux系统的模块 字符设备驱动分析 fs_operation结构 加载驱动程序了解设备驱动程序的概念 了解Linux字符设备驱动程序结构 能够编写字符设备驱动程序编写Skull驱动 编写键盘驱动编写I/O驱动 分析一个看门狗驱动程序 对比Linux2.6内核与2.4内核中字符设备驱动的不同Linux 块设备驱动程序块设备驱动程序工作原理 典型的块设备驱动程序分析 块设备的读写请求队列了解Linux块设备驱动程序结构 能够编写简单的块设备驱动程序比较字符设备与块设备的异同 编写MMC卡驱动程序 分析一个文件系统 对比Linux2.6内核与2.4内核中块设备驱动的不同 12、文件系统 虚拟文件系统 文件系统的建立 ramfs内存文件系统 proc文件系统 devfs 文件系统 MTD技术简介 MTD块设备初始化 MTD块设备的读写操作了解Linux系统的文件系统 了解嵌入式Linux的文件系统 了解MTD技术 能够编写简单的文件系统为 ARM9开发板添加 MTD支持 移植JFFS2文件系统 通过proc文件系统修改操作系统参数 分析romfs 文件系统源代码 创建一个cramfs 文件系统 资深大牛有话说：嵌入式编程的复杂性 能从PC机器编程去看嵌入式问题，那是第一步;学会用嵌入式编程思想，那是第二步;用PC的思想和嵌入式的思想结合在一起，应用于实际的项目，那是第三步。很多朋友都是从PC编程转向嵌入式编程的。在中国，嵌入式编程的朋友很少是正儿八经从计算机专业毕业的，都是从自动控制啊，电子相关的专业毕业的。这些童鞋们，实践经验雄厚，但是理论知识缺乏;计算机专业毕业的童鞋很大一部分去弄网游、网页这些独立于操作系统的更高层的应用了。也不太愿意从事嵌入式行业，毕竟这条路不好走。他们理论知识雄厚，但缺乏电路等相关的知识，在嵌入式里学习需要再学习一些具体的知识，比较难走。 虽然没有做过产业调查，但从我所见和所招聘人员，从事嵌入式行业的工程师，要么缺乏理论知识，要么缺乏实践经验。很少两者兼备的。究其原因，还是中国的大学教育的问题。这里不探讨这个问题，避免口水战。我想列出我实践中的几个例子。引起大家在嵌入式中做项目时对一些问题的关注。 第一个问题 同事在uC/OS-II下开发一个串口的驱动程序，驱动和接口在测试中均为发现问题。应用中开发了个通讯程序，串口驱动提供了一个查询驱动缓冲区字符的函数：GetRxBuffCharNum()。 高层需要接受一定数量的字符以后才能对包做解析。一个同事撰写的代码，用伪代码表示如下： bExit = FALSE; do { if (GetRxBuffCharNum() >= 30) bExit = ReadRxBuff(buff, GetRxBuffCharNum()); } while (!bExit); 这段代码判断当前缓冲区中超过30个字符，就将缓冲区中全部字符读到缓冲区中，直到读取成功为止。逻辑清楚，思路也清楚。但这段代码是不能正常工作。如果是在PC机上，定然是没有任何问题，工作的异常正常。但在嵌入式里真的是不得而知了。同事很郁闷，不知道为什么。来请我解决问题，当时我看到代码，就问了他，GetRxBuffCharNum()是怎么实现的?打开一看： unsigned GetRxBuffCharNum(void) { cpu_register reg; unsigned num; reg = interrupt_disable(); num = gRxBuffCharNum; interrupt_enable(reg); return (num); } 很明显，由于在循环中，interruput_disable()和interrupt_enable()之间是个全局临界区域，保证gRxBufCharNum的完整性。但是，由于在外层的do { } while() 循环中，CPU频繁的关闭中断，打开中断，这个时间非常的短。实际上CPU可能不能正常的响应UART的中断。当然这和uart的波特率、硬件缓冲区的大小还有CPU的速度都有关系。我们使用的波特率非常高，大约有3Mbps。uart起始信号和停止信号占一个比特位。一个字节需要消耗10个周期。3Mbps的波特率大约需要3.3us传输一个字节。3.3us能执行多少个CPU指令呢?100MHz的ARM，大约能执行150条指令左右。结果关闭中断的时间是多长呢?一般ARM关闭中断都需要4条以上的指令，打开又有4条以上的指令。接收uart中断的代码实际上是不止20条指令的。所以，这样下来，就有可能出现丢失通信数据的Bug，体现在系统层面上，就是通信不稳定。 修改这段代码其实很简单，最简单的办法是从高层修改。即： bExit = FALSE; do { DelayUs(20); //延时 20us，一般采用空循环指令实现 num = GetRxBuffCharNum(); if (num >= 30) bExit = ReadRxBuff(buff, num); } while (!bExit); 这样，让CPU有时间去执行中断的代码，从而避免了频繁关闭中断造成的中断代码执行不及时，产生的信息丢失。在嵌入式系统里，大部分的RTOS应用都是不带串口驱动。自己设计代码时，没有充分考虑代码与内核的结合。造成代码深层次的问题。RTOS之所以称为RTOS，就是因为对事件的快速响应;事件快速的响应依赖于CPU对中断的响应速度。驱动在Linux这种系统中都是与内核高度整合，一起运行在内核态。RTOS虽然不能抄袭linux这种结构，但有一定的借鉴意义。 从上面的例子可以看清楚，嵌入式需要开发人员对代码的各个环节需要了解清楚。 第二个例子 同事驱动一个14094串转并的芯片。串行信号是采用IO模拟的，因为没有专用的硬件。同事就随手写了个驱动，结果调试了3、4天，仍旧是有问题。我实在看不下去了，就去看了看，控制的并行信号有时候正常有时候不正常。我看了看代码，用伪代码大概是： for (i = 0; i < 8; i++) { SetData((data >> i) & 0x1); SetClockHigh(); for (j = 0; j < 5; j++); SetClockLow(); } 将数据的8个bit在每个高电平从bit0到bit7依次发送出去。应该是正常的啊。看不出问题在哪啊?我仔细想了想，有看了14094的datasheet，明白了。原来，14094要求clock的高电平持续10个ns，低电平也要持续10个ns。这段代码之做了高电平时间的延时，没有做低电平的延时。如果中断插在低电平之间工作，那么这段代码是可以的。但是如果CPU没有中断插在低电平时执行，则是不能正常工作的。所以就时好时坏。 修改也比较简单： for (i = 0; i < 8; i++) { SetData((data >> i) & 0x1); SetClockHigh(); for (j = 0; j < 5; j++); SetClockLow(); for (j = 0; j < 5; j++); } 这样就完全正常了。但是这个还是不能很好移植的一个代码，因为编译器一优化，就有可能造成这两个延时循环的丢失。丢失了，就不能保证高电平低电平持续10ns的要求，也就不能正常工作了。所以，真正的可以移植的代码，应该把这个循环做成一个纳秒级的 DelayNs(10); 像Linux一样，上电时，先测量一下，nop指令执行需要多长时间执行，多少个nop指令执行10ns。执行一定的nop指令就可以了。利用编译器防止优化的编译指令或者特殊的关键字，防止延时循环被编译器优化掉。如GCC中的 __volatile__ __asm__("nop;\n"); 从这个例子中可以清楚的看到，写好一段好代码，是需要很多知识支撑的。 简单地总结一下硬件开发的基本过程： 1、明确硬件总体需求情况，如CPU处理能力、存储容量及速度、I/O端口的分配、接口要求、电平要求、特殊电路要求等等。 2、根据需求分析制定硬件总体方案，寻求关键器件及相关技术资料、技术途径和技术支持，充分考虑技术可行性、可靠性和成本控制，并对开发调试工具提出明确要求。关键器件可试着去索取样品。 3、总体方案确定后，做硬件和软件的详细设计，包括绘制硬件原理图、软件功能框图、PCB设计、同时完成开发元器件清单。 4、做好PCB板后，对原理设计中的各个功能单元进行焊接调试，必要时修改原理图并作记录。 5、软硬件系统联调。一般情况下，经过调试后原理及PCB设计上有所调整，需要二次投板。 6、可靠性测试、稳定性测试，通过验收，项目完成！ 硬件工程师应具备的基本技能： （1）由需求分析至总体方案、详细设计的规划创造能力； （2）熟练运用设计工具，设计原理图、PCB板的能力； （3）熟练运用单片机、DSP、PLD、FPGA等进行软硬件开发调试的能力； （4）熟练运用仿真工具、示波器、信号发生器、逻辑分析仪等调测硬件的能力； （5）掌握常用的标准电路的设计能力，如复位电路、常用滤波器电路、功放电路、高速信号传输线的匹配电路等； （6）故障定位、解决问题的能力； （7）设计文档的组织编写技能。 以下课程可免费试听C语言、电子、PCB、STM32、Linux、FPGA、JAVA、安卓等。 想学习的你和我联系预约就可以免费听课了。 宋工企鹅号：3524-6590-88 Tel/WX：173--1795--1908 |
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