ARM與嵌入式linux的入門建議(六部曲)

由於很多人總問這個問題,所以這裏做一個總結供大家參考。這裏必須先說明,以下的步驟都是針對Linux系統
的,並不面向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爲主。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
,更爲重要的是,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瞭解到,他們公司從沒考慮使用WinCE,因爲成本高,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。
  對於學硬件的人而言,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、學移植那麼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的時候還是保持着學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,因爲無論做多復
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,這些我稱他爲理解硬件。所謂的理解硬件就是說,理解這個
硬件是怎麼組織這麼多資源的,這些資源又是怎麼由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
麼這些地址是什麼意思?又怎麼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,那麼這些地址與剛剛說的寄存器地址又有什麼關係?他們是一樣的嗎
?而與norflash相對應的nandflash內部的儲存單元並不是線性排放的,那麼s3c2410怎麼將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麼用nandflash?再有,使用ADS進對ARM9行編程時都需要使用到
一個初始化的彙編文件,這個文件究竟有什麼用?他裏面的代碼是什麼意思?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,這對以後更深一步的學習將有很大的幫助,如果跳過這
一步,我相信越往後學越會覺得迷茫,越覺得這寫東西深不可測。因爲,你的根基沒打好。不過先聲明一下,本
人並沒有使用ADS對ARM9進行編程,我是學完ARM7後直接就使用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。
  對於這部分不久將提供一份教程,這個教程中的例程並不是我爲我們所代理的板子寫的,是我在我們學院實
驗室拿的,英培特爲他們自己的實驗箱寫的,不過很有借鑑意義,可以作爲一份有價值的參考。

  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
,也是爲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裏面的實驗,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
不做重複工作,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)。
  那麼這3部分是怎麼相互協作來構成這個系統的呢?各自有什麼用呢?三者有什麼聯繫?怎麼聯繫?系統的
執行流程又是怎麼樣的呢?搞清楚這個問題你對整個系統的運行就很清楚了,對於下一步製作這個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係和作用,那麼現在你要做的便是自己動手學
會製作這些東西。
  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
碼不可能下載編譯後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。很多書介紹你怎麼閱讀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,這裏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。
  至於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麼解決,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,因爲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,然後進行修改,
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。
  移植系統並不是最終的目的,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,就是同爲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麼容易的事情,對於最新版本的驅動程
序的編寫甚至還沒有足夠的參考資料。那麼我的建議就是使用、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,最後還要編寫應用程序。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,不過由於水平有限這隻能是幻想了,
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,因爲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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