我是韋東山，一直從事嵌入式Linux培訓，最近打算連載一系列文章。
正在錄製全新的嵌入式Linux視頻，使用新路線，不再從裸機/uboot開始，效率更高。
對應文檔也會寫成書<<嵌入式Linux應用開發完全手冊>>第二版，
視頻文檔、書的樣稿可以直接下載：https://vdisk.weibo.com/s/t6HbuIpx6zoa1
1.概念
只要涉及編程，並且所用硬件不是電腦的話，都可以認爲是嵌入式軟件開發。所謂“嵌入”，就是把處理器嵌入某個物體中，讓它具備計算能力。比如手錶中有單片機，那麼手錶就是一個嵌入式設備，在上面開發的單片機程序就是嵌入式軟件；手機中有性能強大的處理器，它也是一個嵌入式設備，手機中運行Linux系統，在Linux系統上運行Android系統，這些Linux、Android都屬於嵌入式軟件。
嵌入式設備上運行的軟件或系統可以分爲三類：單片機、Linux/WinCE等大型操作系統、Android/IOS/QT等GUI系統。
做產品時我們考慮的是性價比，什麼合適就用什麼，這需要我們具備多方面的開發能力。本文將介紹單片機、Linux、Android系統的側重點。
2. 有哪些產品使用這3類技術？
沒有一樣技術可以適用於所有設備，很多時候需要組合起來。比如無人機，使用單片機才能更快處理各種控制事件，使用Linux才能更好進行圖像處理、傳輸，在手機端還得給你開發一個安卓APP讓你更容易操控。
3. 誰的工作機會更多
我們要用數據說話，看下圖：
讓人意外，Linux的職位竟然是最多的。可能因爲很多互聯網產品也使用Linux，比如虛擬化、雲計算、雲存儲領域。這些互聯網公司、雲產品公司對Linux開發人員也有大量的需求，把這些公司的職位來跟單片機職位進行對比，很不公平。
所以我再細分一下，把涉及硬件操作的Linux職位單獨抽出來，如下：
這些數據統計稍顯粗略，但是也能說明一些問題，我先做個柱形圖：
也許，我們可以得出這麼個結論：跟硬件打交道的職位裏單片機最多，嵌入式Linux的數量是單片機的三分之二。
如果把Linux APP的職位算上，那是最多的，這似乎有些不公平，Linux APP應該去跟JAVA等相比。
這些職位需求也是吻合現實的，一個公司裏硬件職位最少，驅動稍多點，APP最多。很多時候APP職位裏幾個老員工把驅動的活也全包了。
3.1 單片機工作機會門檻最低
身邊觸手可及的電燈開關、洗衣機、冰箱、微波爐等小家電，使用的都是單片機技術；家裏的無線路由器、智能電視，用的是Linux；你天天用的手機要麼是安卓要麼是蘋果。
可以大概猜得出來，單片機的工作機會更多地集中在小家電領域，門檻比較低，單純的技術上升空間也有限。注意，我說的是“技術上升空間”。我幾年前發表過一個觀點“學習單片機沒有前途”，這過於激烈，被很多人罵。我今天把它改爲“只學習單片機沒有前途”。
最近有一個高手在教我CAN的知識，CAN編程基本只用在單片機上，但是華爲年薪80萬挖不走他；並且他纔剛開始學習Linux。他給我發過兩張圖：
各位看看上面的圖，要想拿高薪，單片機工程師必須深入行業，掌握行業的核心技術。否則，單就單片機技術來說，10年經驗跟2年經驗並沒有太大區別。
做單片機很容易從上到下整個程序都是你一個人掌握，所有問題你都清楚，這很安逸，也意味麻痹及危機。
現在5G、物聯網時代到來，單片機也將會有新的發展，我認爲重點在於各類RTOS、各類物聯網規範。
3.2 Linux的職位反而是最多的
在寫這篇文章之前，我也傾向於認爲單片機的職位是最多的。但是在51JOB上進行粗略搜索之後，linux的職位反而是最多的，即使僅僅計算“嵌入式 linux”的職位，也達到了單片機職位的三分之二。這也許預示着中國的產業升級，大家都不再滿足於使用單片機完成簡單的功能，需要添加更多更炫的功能。
如果你是電子工程師，想從事“linux驅動”等跟硬件密切相關的工作，可能機會不多，因爲這需要你有經驗。這就是行業尷尬的地方，單片機工程師想跳槽，最適配的是嵌入式Linux中跟硬件編程相關的職位，但是這個職位又太看重經驗；實際上很容易找到的是電子產品的Linux APP開發。
現在的中小公司裏有這麼一個趨勢，扔一個項目給你，從上到下APP、驅動、硬件都要你的團隊完成，很多人都是多面手。
所以，技多不壓身，如果你是電子工程師話，單片機、Linux驅動、Linux APP都掌握，也許生存能力才能大輻增強。
3.3 Android
安卓的熱度有點退了，一箇中小公司沒有一定的實力真做不來安卓系統，這個系統太龐大了，亂配個藍牙就分分鐘卡上1、2個月。
所以需要用安卓系統的公司，多是採購方案公司的板卡，方案公司幫你改好安卓系統。
買來方案後，這些公司多是做些安卓APP；要研究安卓系統的人，也許去手機廠家或是方案公司會比較好。
比如我知道的科大訊飛下某子公司，就是使用中山firefly的瑞芯微系列板卡。
4 單片機/Linux/Android工程師怎麼點燈
LED的原理圖如下，只要讓某個引腳輸出高電平或低電平，就能讓LED亮或滅。
4.1 單片機怎麼點燈
簡單地說就是需要工作師去看原理圖確定引腳是哪一個，輸出什麼電平能點亮LED。再去看芯片手冊，確定怎麼操作寄存器。最後寫程序。
至於你寫的程序，風格如何、函數名怎麼取，完全由你自由發揮。以後別的同事想來重用你的代碼，就得看你寫的說明，或是看你的代碼。
現在ARM公司在推出一些HAL規範，就是規定一些硬件操作函數接口，如果大家都遵守這些規範的話，在單片機上的APP也很容易移植到其他板子上。
4.2 Linux怎麼點燈
在Linux中，驅動程序負責操作硬件，APP調用open、write這些標準接口就可以點亮LED。APP調用open，會導致驅動程序中的led_open被調用；APP調用write，會導致驅動程序中的led_write被調用。
所以，驅動怎麼寫？驅動程序中要寫出led_open、led_write這些函數。在寫出這些函數之前，驅動工程師也要去看原理圖、看芯片手冊，這跟單片機工程師是一樣的。然後就按照Linux的規範提供這些led_open、led_write函數。
所以，Linux驅動 = 驅動框架+硬件操作 = 驅動框架+單片機知識。
爲什麼要多此一舉引入驅動框架？直接操作硬件多爽、多直接。
原因有2
1．術業有專攻，不要讓寫APP的人去看原理圖、芯片手冊，他們只需要調用標準的open,read,write等接口即可操作硬件
2．軟件和硬件隔離，硬件再怎麼變化，只需要改驅動，APP不需要改
3.3 Android怎麼點燈
Android是一套GUI系統，它是運行在Linux上面的，硬件操作由Linux完成。所以你可以認爲Android就是一套APP，它也是通open、write這些接口來訪問驅動，進而操作硬件的。
但是Android中程序太多數是用JAVA編寫的，這些open、write是C語言函數，所以要引入一個層：JNI接口(Java Native Interface)，通過這個接口Java可以調用C函數。
5. 單片機/Linux/Android工程師怎麼使用LCD
用點燈舉例太簡單，可以突出單片機和Linux的區別；但是Linux和Android的區別似乎不大。
下面我們用LCD爲例講解。
5.1 LCD操作原理
假設上圖是一個LCD屏幕，屏幕中一個一個密密麻麻的黑點稱之爲像素點，每一行有若干個點，試想下有一個電子槍，電子槍位於某一個像素點的背後，然後向這個像素髮射紅，綠，藍三種原色，這三種顏色按不同的比例組合成任意一種顏色。電子槍在像素點的背後，一邊移動一邊發出各種顏色的光，電子槍從左往右移動，到右邊邊緣之後就跳到下一行的行首，繼續從左往右移動，如此往復，一直移動到屏幕右下角的像素點，最後就跳回原點。
問題1：電子槍如何移動？
答： 有一條像素時鐘信號線（DCLK），連接屏幕，每來一個像素時鐘信號（DCLK），電子槍就移動一個像素。
問題2：電子槍打出的顏色該如何確定？
答：有三組紅，綠，藍信號線（RGB），連接屏幕，由這三組信號線（RGB）傳遞顏色
問題3：電子槍移動到LCD屏幕右邊邊緣時，如何得知需要跳到下一行的行首？
答：有一條水平同步信號線（HSYNC），連接屏幕，當接收到水平同步信號（HSYNC），電子槍就跳到下一行的最左邊
問題4：電子槍如何得知需要跳到原點？
答：有一條垂直同步信號線（VSYNC），連接屏幕，當接收到垂直同步信號線（VSYNC），電子槍就由屏幕右下腳跳到左上角（原點）
問題5：電子槍如何得知三組信號線（RGB）確定的顏色就是它是需要的呢？
答：有一條RGB數據使能信號線（DE），連接屏幕，當接收到數據使能信號線（DE），電子槍就知道這時由這三組信號線（RGB）確定的顏色是有效的，可以發射到該像素點。
下圖是開發板，LCD控制器，LCD屏幕的框圖
之前提到的像素時鐘（DCLK）， 三組紅，綠，藍信號線（RGB），水平同步信號線（HSYNC），垂直同步信號線（VSYNC），RGB數據使能信號線（DE）都是從LCD控制器發出的，只要開發板支持LCD顯示，它肯定就會有一個LCD控制器。
問題6：RGB三組信號線上的數據從何而來？
上圖是RGB數據來源框圖，內存中劃出一部分區域，這塊區域被稱爲Framebuffer。在Framebuffer裏面我們會構造好每一個顏色所對應的像素。Framebuffer中的值會被LCD控制器讀出來，通過RGB三組線傳給電子槍，電子槍再把它轉換成紅綠藍三種顏色打到屏幕上。在屏幕上的每一個像素，在Frambuffer裏面都有一個對應存儲空間，裏面存有屏幕上對應像素的顏色。
LCD控制器會週而復始的從Framebuffer中取出一個個像素的顏色值，發給電子槍，同時需要和DCLK，VSYNC，HSYNC，DE這些信號配合好。
總結起來，程序需要做的就是2點：設置好LCD控制器，然後在顯存中寫入數據。
5.2 單片機怎麼操作LCD
單片機程序員要做的事很直接：
1．設置LCD控制器，它會自動從FrameBuffer中讀取每個像素的數據發送到LCD上
2．把要顯示的文字、圖像放入FrameBuffer中
5.3 Linux怎麼操作LCD
在Linux中，驅動程序負責操作硬件，APP調用open、ioctl這些標準接口就可以獲得LCD的參數，設置LCD。然後使用mmap獲得Framebuffer的地址，就可以往裏面填入數據。
至於LCD控制器的設置，這由驅動來做。
所以，驅動怎麼寫？初始化LCD控制器，提供lcd_open、lcd_ioctl、lcd_mmap函數，讓APP可以通過這些函數獲得LCD參數，設置參數，獲得Framebuffer地址。
所以，Linux驅動 = 驅動框架+硬件操作 = 驅動框架+單片機知識。
爲什麼要多此一舉引入驅動框架？直接操作硬件多爽、多直接。
原因有2
1．術業有專攻，不要讓寫APP的人去看原理圖、芯片手冊，他們只需要調用標準的open,read,write,ioctl,mmap等接口即可操作硬件
2．軟件和硬件隔離，硬件再怎麼變化，只需要改驅動，APP不需要改
5.4 Android怎麼操作LCD
Android是一套GUI系統，跟QT是類似的。在Android/QT等GUI系統裏：
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- LCD會被多個APP使用，如果不統一管理必定亂套；
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- 所以，肯定有一個管理軟件，或稱爲服務軟件：
- 2.1 APP自行構造自己的界面，提交給顯示顯示服務軟件
- 2.2 顯示服務軟件：根據多個APP的前後層次，合併最終的顯示圖像
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- 最後再調用驅動程序顯示出來
所以在Android系統中，它的重心在於顯示服務、在於多個窗口的層疊、管理、銷燬。硬件的操作交給是Linux實現。
6 寫在最後
我無意引起單片機、Linux、Android孰優孰劣的討論，我確實不看好純粹的單片機軟件開發，但是很看好RTOS及物聯網在單片機上的應用。
生活不容易，碼農不容易，走上碼農之路，只有不斷學習了。
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