ARM與嵌入式linux入門的建議

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由于很多人總問這個問題,所以這里做一個總結文檔供大家參考。這里必須先說明,以下的步驟都是針對Linux系統的,并不面向WinCE。也許你會注意到,現在做嵌入式的人中,做linux研究的人遠比做WinCE的人多,很多產家提供的資料也是以linux為主。我一直很難理解,其實 WinCE的界面比linux的界面好看多了,使用起來也很方便,更為重要的是,WinCE的開發和Windows下的開發基本一樣,學起來簡單得多,但是學linux或者使用linux做嵌入式的人就是遠比WinCE多。在和很多工作的人交流時我了解到,他們公司從沒考慮使用WinCE,因為成本高,都是使用linux進行開發。我讀研究生的的實驗室中也沒有使用WinCE的,大都研究linux,也有少部分項目使用vxwork,但是就沒有聽說過使用 WinCE的,原因就是開源!當然現在WinCE6.0聽說也開源,不過在成本和資源上linux已經有了無人能擋的優勢。與此相對應的是,越來越多的電子廠商已經開始使用linux開發產品。舉個例子,Google近期開發的智能手機操作系統Android其實就是使用linux-2.6.23內核進行改進得到的。

第一,學習基本的裸機編程。
  
對于學硬件的人而言,必須先對硬件的基本使用方法有感性的認識,更必須深刻認識該硬件的控制方式,如果一開始就學linux系統、學移植那么只會馬上就陷入一個很深的漩渦。我在剛剛開始學ARM的時候是選擇ARM7(主意是當時ARM9還很貴),學ARM7的時候還是保持著學51單片機的思維,使用ADS去編程,第一個實驗就是控制led。學過一段時間ARM的人都會笑這樣很笨,實際上也不是,我倒是覺得有這個過程會好很多,因為無論做多復雜的系統最終都會落實到這些最底層的硬件控制,因此對這些硬件的控制有了感性的認識就好很多了

學習裸機的編程的同時要好好理解這個硬件的構架、控制原理,這些我稱他為理解硬件。所謂的理解硬件就是說,理解這個硬件是怎么組織這么多資源的,這些資源又是怎么由cpu、由編程進行控制的。比如說,s3c2410中有AD轉換器,有GPIO(通用IO口),還有nandflash控制器,這些東西都有一些寄存器來控制,這些寄存器都有一個地址,那么這些地址是什么意思?又怎么通過寄存器來控制這些外圍設備的運轉?還有,norflash內部的每一個單元在這個芯片的內存中都有一個相應的地址單元,那么這些地址與剛剛說的寄存器地址又有什么關系?他們是一樣的嗎?而與norflash相對應的 nandflash內部的儲存單元并不是線性排放的,那么s3c2410怎么將nandflash的地址映射在內存空間上進行使用?或者簡單地說應該怎么用nandflash?再有,使用ADS進對ARM9行編程時都需要使用到一個初始化的匯編文件,這個文件究竟有什么用?他里面的代碼是什么意思?不要這個可以嗎?

諸如此類都是對硬件的理解,理解了這些東西就對硬件有很深的理解了,這對以后更深一步的學習將有很大的幫助,如果跳過這一步,我相信越往后學越會覺得迷茫,越覺得這寫東西深不可測。因為,你的根基沒打好。

不過先聲明一下,本人并沒有使用ADS對ARM9進行編程,我是學完ARM7后直接就使用ARM9學linux系統的,因此涉及使用ADS對ARM9進行編程的問題我很難回答^_^,自己去研究研究吧。

對于這部分不久將提供一份教程,這個教程中的例程并不是我為我們所代理的板子寫的,是我在我們學院實驗室拿的,英培特為他們自己 的實驗箱寫的,不過很有借鑒意義,可以作為一份有價值的參考。

第二,使用linux系統進行一些基本的實驗。

在買一套板子的時候一般會提供一些linux的試驗例程,好好做一段時間這個吧,這個過程也是很有意義的,也是為進一步的學習積累感性認識,你能想象一個從沒有使用過linux系統的人能學好linux的編程嗎?好好按照手冊上的例程做一做里面的實驗,雖然有點娃娃學走路,有點弱智,但是我想很多高手都會經歷這個過程。

在這方面我們深藍科技目前沒有計劃提供相應的例程,主要是開發板的提供商會提供很豐富的例程,我們不做重復工作,只提供他們沒有的、最有價值的東西給大家。

第三,研究完整的linux系統的的運行過程。

所謂完整的linux系統包括哪些部分呢?

三部分:bootloader、linux kernel(linux內核)、rootfile(根文件系統)。

那么這3部分是怎么相互協作來構成這個系統的呢?各自有什么用呢?三者有什么聯系?怎么聯系?系統的執行流程又是怎么樣的呢?搞清楚這個問題你對整個系統的運行就很清楚了,對于下一步制作這個linux系統就打下了另一個重要的根基。介紹這方面的資料網上可以挖掘到幾噸,自己好好研究吧。

第四,開始做系統移植。

上面說到完整的linux有3部分,而且你也知道了他們之間的關系和作用,那么現在你要做的便是自己動手學會制作這些東西。

當然我不可能叫你編寫這些代碼,這不實現。事實上這個3者都能在網下載到相應的源代碼,但是這個源代碼不可能下載編譯后就能在你的系統上運行,需要很多的修改,直到他能運行在你的板子上,這個修改的過程就叫移植。在進行移植的過程中你要學的東西很多,要懂的相關知識也很多,等你完成了這個過程你會發現你已經算是一個初出茅廬的高手了。

在這個過程中如果你很有研究精神的話你必然會想到看源代碼。很多書介紹你怎么閱讀linux源代碼,我不提倡無目的地去看linux源代碼,用許三多的話說,這沒有意義。等你在做移植的時候你覺得你必須去看源代碼時再去找基本好書看看,這里我推薦一本好書倪繼利的《linux內核的分析與編程》,這是一本針對linux-2.6.11內核的書,說得很深,建議先提高自己的C語言編程水平再去看。

至于每個部分的移植網上也可以找到好多噸的資料,自己研究研究吧,不過要提醒的是,很多介紹自己經驗的東西都或多或少有所保留,你按照他說的去做總有一些問題,但是他不會告訴你怎么解決,這時就要靠自己,如果自己都靠不住就找我一起研究研究吧,我也不能保證能解決你的問題,因為我未必遇到過你的問題,不過我相信能給你一點建議,也許有助你解決問題。

這一步的最終目的是,從源代碼的官方主頁上(都是外國的,悲哀)下載標準的源代碼包,然后進行修改,最終運行在板子上。

盜用阿基米德的一句話:“給我一根網線,我能將linux搞定”。

第五,研究linux驅動程序的編寫。

移植系統并不是最終的目的,最終的目的是開發產品,做項目,這些都要進行驅動程序的開發。

Linux的驅動程序可以說是五花八門,linux2.4和linux2.6的編寫有相當大的區別,就是同為linux2.6但是不同版本間的驅動程序也有區別,因此編寫linux的驅動程序變都不是那么容易的事情,對于最新版本的驅動程序的編寫甚至還沒有足夠的參考資料。那么我的建議就是使用、移植一個不算很新的版本內核,這樣到時學驅動的編程就有足夠的資料了。

這部分的推薦書籍可以參考另一篇文章《推薦幾本學習嵌入式linux的書籍》。

第六,研究應用程序的編寫。
  
做作品做項目除了編寫驅動程序,最后還要編寫應用程序。現在的趨勢是圖形應用程序的開發,而圖形應用程序中用得最多的還是qt/e函數庫。我一直就使用這個函數庫來開發自己的應用程序,不過我希望你能使用國產的MiniGUI函數庫。盜用周杰倫的廣告詞就是“支持國產,支持MiniGUI”。 MiniGUI的編程比較相似Windows下的VC編程,比較容易上手,效果應該說是相當不錯的,我曾使用過來開發ARM7的程序。不過MiniGUI 最大的不好就是沒有像qtopia這樣的圖形操作平臺,這大大限制了他的推廣,我曾經幻想過與北京飛漫公司(就是MiniGUI的版權擁有者)合作使用 MiniGUI函數庫開發像qtopia這樣的圖形操作平臺,不過由于水平有限這只能是幻想了,呵呵。

完成這一步你基本就學完了嵌入式linux的全部內容了。

還有一個小小的經驗想和大家分享。我在學習嵌入式linux的過程中很少問人,客觀原因是身邊的老師、同學師兄都沒有這方面的高手,主觀原因是我不喜歡問人,喜歡自己研究解決問題。這樣做有個好處,就是可以提高自己解決問題的能力,因為做這些東西總有很多問題你難以理解,別人也沒有這方面的經驗,也不是所有問題都有人給你答案,這時必須要自己解決問題,這樣,個人的解決問題能力就顯得非常關鍵了。因此我的建議就是一般的問題到網上搜索一下,確實找不到答案了就問問高手,還是不行了就自己去研究,不要一味去等別人幫你解決問題。

記住,問題是學習的最好機會。

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