1.1 有哪些設備使用單片機或Linux
所有的電子產品，所用技術都可以認為要麽是單片機，要麽是Linux；GUI方面主要是QT/Android，它們都是運行於Linux之上的。我們說的單片機不使用操作系統，但是使用單片機設備肯定遠遠超過Linux。很多人也是先學習單片機，從單片機進入電子工程師行業，日常生活中，有哪些產品使用單片機、Linux呢？下面舉壹些例子：
我們設計壹個產品時，是使用單片機還是Linux，取決於成本：硬件成本、軟件成本、維護成本、升級成本。而不應該根據個人偏好來選擇：我喜歡單片機，所以就排斥使用Linux；我喜歡Linux，就排斥使用單片機。為了有更多的選擇，我們需要既懂單片機，又懂Linux。
1.2 在硬件操作上單片機和Linux是類似的
以點燈為例，
無論是單片機還是Linux，我們要做的事情都壹樣：
看原理圖，確定引腳是哪壹個，確定它輸出什麽電平才可以
看芯片手冊，確定要怎麽操作寄存器
寫程序
但是，怎麽編寫程序，單片機和Linux有很大不同。
1.3 在單片機中點燈、使用LCD
使用單片機開發程序時，我們壹上來就寫壹個main函數，下面是壹些簡化的代碼：
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LED程序裏面的init_led、led_on、led_off函數是妳壹個人寫的，愛取什麽名就取什麽名，愛怎麽寫就怎麽寫。
LCD程序裏的函數也是妳寫的，完全是自由發揮。
很多單片機項目不是很復雜，2、3個人從上到下統統搞定，裏面的函數大多時間是直接去讀寫寄存器。
很多單片機項目嚴重依賴於硬件，換壹個芯片後怎麽辦？重寫壹套代碼唄。
在單片機程序裏，沒有應用程序、驅動程序的概念，很可能壹個人包攬了硬件設計、模塊調試(或稱之為驅動)、功能開發(或稱之為應用)的全部活。
1.4 在Linux中點燈、使用LCD
在Linux中，不允許應用開發人員直接去操作硬件，比如妳想點個燈，不好意思，妳無法直接訪問寄存器；妳需要通過驅動程序來訪問寄存器。
為什麽？有幾大原因：
Linux系統中運行著眾多程序，必須保證質量差的程序無法破壞系統：假設妳寫的程序比較爛，那我不能讓妳去隨便訪問寄存器，把系統搞崩潰了怎麽辦？妳本意是去點燈，但是妳看錯了寄存器，妳把電源關了怎麽辦？所以這些操作硬件的活，還是交給信得過的人來做吧：交給驅動工程師，他既懂硬件又懂軟件。
保證程序的可移植性：編寫應用程序時，大家都使用統壹的函數，以後換壹個芯片時，應用程序不用變；只需要根據這個接口提供驅動程序就可以了。
團隊協作：使用Linux系統的項目壹般比較大，術業有專攻，壹個人不太可能從上到下都全部掌握。比如做人臉識別項目，有擅長做圖像處理的，他可不管妳要用多少種攝像頭，有圖像給他就可以。而多種攝像頭的硬件操作方法各有不同，這些交給驅動程序工程師。
所以，在Linux中應用程序和驅動程序是分開的。
以LED、LCD程序為例，簡化的代碼如下
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也許妳已經大概猜出來了，應用程序怎麽調用驅動程序？通過標準的接口：
open：打開驅動程序。
read/write：讀、寫數據。
ioctl：傳入各種參數，獲得各種參數。
mmap：內存映射，比如映射之後，應用程序可以直接讀寫LCD的顯存。
妳看！從這些接口裏，我們根本看不到寄存器的操作。底層的程序驅動會根據這些調用，去設置寄存器、操作硬件。
所以，我高大上的應用工程師，幹嘛苦哈哈地去看原理圖、看在片手冊、讀寫寄存器，搞不好還要去調試硬件BUG。這些臟活、累活就交給驅動工程師吧。客戶的需求千變萬化，我996時間都不夠用了。
我上懂軟件、下懂硬件的驅動工程師，肯定不能把這麽重要的活交給妳去做了，把我的系統搞崩潰了怎麽辦。
開玩笑、開玩笑、開玩笑的，有應用工程師、驅動工程師的優劣之分，大家都是為了做出產品。現在有壹個趨勢，壹個任務從上到下妳都需要懂，這就是所謂的全棧工程師。
還是以LED為例，應用程序和驅動程序的協作如下圖所示：
在Linux中，“壹切皆文件”，要訪問某個硬件，也是要打開文件、讀寫文件。應用程序要根據標準的文件接口：open/read/write/ioctl/mmap等來訪問驅動程序。
既然如此，怎麽寫驅動程序呢？最簡單的方法就是：APP要調用open來打開驅動程序，那驅動‘程序裏就提供壹個xxx_open函數來初始化硬件；APP要調用write來寫數據，驅動程序裏就提供壹個xxx_write函數來接收數據並操作硬件。
用xxx_open、xxx_write來構成壹個驅動程序，這就是驅動框架。
怎麽實現這些xxx_open、xxx_write函數？我們要做的事情跟單片機是類似的，壹樣要去看電路圖、看芯片手冊，然後在這些函數裏讀寫寄存器：這稱為硬件操作。
所以，Linux驅動程序= 驅動框架 + 硬件操作。
有單片機基礎的人，對硬件操作比較熟悉了，把重點放在驅動框架上就可以。
高能預警：驅動框架可不簡單，對於LED來說是簡單，但是還有更復雜的驅動程序，它要考慮“通用”，這很要命。
第2章 嵌入式Linux快速入門
這幾天在群裏跟學員聊天，有壹位學員的學習方法很好：先觀其廣，再究其深。有時候要“不求甚解”，很多時候保持疑問先學下去，這些疑問就自然解決了。
比如課程中涉及匯編知識，如果妳要徹底弄清楚，妳需要去學習《ARM架構與編程》；當妳學完這本書，妳的同學搞不好已經可以上手工作了。
2.1 短期的目標是什麽
我們先把學習目標定下來：快速了解嵌入式Linux開發的流程，知道要學什麽，具備跟從業者交流的能力。
2.2 壹個嵌入式Linux系統的組成
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下面我們用類比和邏輯推導出嵌入式Linux系統的組成，沒錯，“推導”。
從上圖可以知道：
組成：嵌入式Linux系統= bootloader + linux內核 + 根文件系統(裏面含有APP)。
bootloader：它的目的是啟動內核，去哪等讀內核？讀到哪裏？去Flash等外設讀內核，存到內存裏去。所以需要有Flash裏外設的驅動能力，為了調試方便還會有網絡功能。所以，可以認為 booloader = 裸機集合，它就是壹個復雜的單片機程序。
Linux內核：Linux內核的最主要目的是去啟動APP，APP保存在哪裏？保存在“根文件系統”裏。“根文件系統”又保存在哪裏？在Flash、SD卡等設備裏，甚至可能在網絡上。所以Linux內核要有這些Flash、SD卡裏設備的驅動能力。
不僅如此，Linux內核還有進程調度能力、內存管理等功能。
所以：Linux內核 = 驅動集合 + 進程調度 + 內存管理等。
2.3 要學習bootloader嗎
Bootloader有很多種，常用的叫u-boot。
在實際工作中，對於u-boot基本上是修修改改，甚至不改。但是u-boot本身是很復雜的，比如為了便於調試，它支持網絡功能；有些內核是保存在FAT32分區裏，於是它要能解析FAT32分區，讀FAT32分區的文件。
花那麽多精力去學習u-boot，但是工作中基本用不到，這對初學者很不友善。
所以，對於初學者，我建議：理解u-boot的作用、會使用u-boot的命令，這就可以了。
如果妳的工作就是修改、完善bootloader，那麽再去研究它吧。
2.4 要學習Linux內核、要學習驅動程序嗎
之前我們說過Linux內核 = 驅動集合 + 進程調度 + 內存管理等，如果要學習Linux內核，從驅動程序入手是壹個好辦法。
但是人人都要學習Linux內核、人人都要學習Linux驅動嗎？顯然不是。
作為初學者，懂幾個簡單的驅動程序，有利於工作交流；理解中斷、進程、線程的概念，無論是對驅動開發、應用程序開發，都是很有好處的。
所以對於初學者，建議前期只學習這幾個驅動：LED、按鍵、中斷。
LED驅動程序：這是最簡單的驅動程序。
按鍵驅動程序：它也比較簡單，從它引入“中斷”。
中斷：從“中斷”它可以引入：休眠-喚醒、進程/線程、POLL機制、異步通知等概念。這些概念無論是對驅動開發，還是對應用開發，都很重要。
所以，對於初學者，我建議必須學習這幾個驅動：LED、按鍵、中斷。
入門之後，如果妳想從事內核開發、驅動開發，那麽可以去鉆研幾個驅動程序(輸入系統、I2C總線、SPI總線等)，掌握若幹個大型驅動程序後，妳對內核的套路就有所了解了，再去研究其他部分(比如進程管理、文件系統)時妳會發現套路是如此通用。
攝像頭(VL42)、聲卡ALSA驅動是Linux中比較復雜的2類驅動，它們是很難的，如果工作與此相關再去研究。
2.5，要學習Linux應用程序嗎？先學壹些基礎技能
要學，即使以後妳只想研究內核，壹些基本的應用開發編寫能力也是需要的：
基本設備的訪問，比如LCD、輸入設備
進程、線程、進程通信、線程同步與互斥
休眠-喚醒、POLL機制、信號
網絡編程
①②③部分的知識，跟驅動有密切的關系，它們是相輔相承的。
掌握了基本驅動開發能力、基本應用開發能力之後，在工作中妳就可以跟別人友好溝通了，不至於壹臉懵逼。
2.6，應用程序是怎麽啟動的？要了解壹下根文件系統
妳辛辛苦苦寫出了應用程序，怎麽把它放到板子上，讓它開機就自動啟動？
妳寫的程序，它依賴於哪些庫，這些庫放到板子上哪個目錄？
怎麽做壹個可升級的系統？即使升級中途斷電了，也要保證程序至少還可以運行老的版本？
這些都需要我們了解壹下根文件系統。
先了解壹下init進程：它要讀取配置文件，根據配置文件啟動各個APP。
了解了init進程，妳就了解了根文件系統的組成，就可以隨心所欲裁剪系統，為妳的項目制作出最精簡的系統。
第3章 學習方法
3.1 先不要打破砂鍋問到底
嵌入式涉及的東西太多太雜了，如果心裏沒有主線，碰到什麽都要去研究個透徹，最終反而忘記自己要學什麽了。
嵌入式涉及硬件知識、軟件知識，軟件裏涉及匯編、ARM架構、C語言、Makefile、Shell；又分為bootloader、內核、驅動、基本的APP、GUI。
比如我們會用到Makefile，了解它的基本規則，會用我們提供的Makefile就可以。
不需要深入研究那些make函數，因為在工作中都有現成的Makefile給妳使用，不需要自己去編寫壹套Makefile。何必花上好幾天去深入研究它呢？
比如我們會用到bootloader，難道又要花上幾個月來深入研究u-boot嗎？工作中基本不需要改u-boot，會用那幾個命令就可以。
甚至有些學員先去買本shell的書來學習shell命令，何必？我們在視頻中用到什麽命令，妳不懂時再去百度壹下這些命令就可以了。
不要脫離初學者的主線：應用基礎、驅動基礎。有了這2個基礎後，妳想深入研究某部分時，再去花時間吧。
3.2 思路要清晰，不怕抄代碼
視頻裏的代碼，請妳壹定要自己去寫壹次、寫多次。為什麽我現在寫驅動那麽熟？我2009年在華清遠見上課時，
每次上課我都要給學生寫壹次那些驅動，十幾次下來閉著眼睛都知道內核的套路了。
記不住那些函數？我也記不住，我都是去參考同類的驅動程序，這又不是閉卷考試。
但是要理清楚思路，妳寫這個程序要完成什麽功能、怎麽實現這些功能？這個要弄清楚。
有了思路後再寫代碼，不知道怎麽寫？沒關系，看看視頻，看看示例，然後關閉視頻看看能否自己寫出來。
3.3 對自己的方向很了解，我只能帶妳到這裏了
我的專長是操作系統，是快速地帶領大家掌握壹些項目開發的基礎知識。
如果妳決定深入研究某方面時，我並不能帶妳多久。妳要去看源碼，去看這方面的專業書籍。
比如想深入鉆研內核的內存管理時，它有頁表映射(妳需要閱讀ARM架構的手冊)、SLAB分配器、vmalloc/malloc實現、mmap實現、缺頁中斷、父進程子進程之間的頁面管理等等，內容非常多。有時候連書籍都沒有，妳需要直接啃代碼。
當妳想從事某個行業時，就需要深入研究行業相關的知識。
比如CAN總線，它可以寫成壹本書：CAN協議、CAN報文、Socket CAN、車身網絡拓撲結構，CAN應用報文，CAN網絡管理報文，CAN診斷報文。
想做物聯網網關，需要深入研究MQTT，MQTT協議相對簡單，但是MQTT英文原版協議有130多頁，中文版有近100頁，是壹本小書了。
每個行業都有自己的業務邏輯，在掌握基本的編程能力之壹，妳需要結合具體的業務去深入學習。