嵌入式Linux学习路线图

我是1999年上的大学，物理专业。在大一时，我们班里普遍弥漫着对未来的不安，不知道学习了物理后出去能做什么。你当下的经历、当下的学习，在未来的一天肯定会影响到你。毕业后我们也各自找到了自己的职业：出国深造转行做金融、留校任教做科研、设计芯片、写程序、创办公司等等，这一切都离不开在校时学到的基础技能（数学、IT、电子电路）、受过煅炼的自学能力。

所以，各位正在迷茫的在校生，各位正在尝试转行的程序员，未来一定有你的位置，是好是坏取决于你当下的努力与积累。

我不能预言几年后什么行业会热门，也不能保证你照着本文学习可以发财。我只是一个有十几年经验的程序员，给对编程有兴趣的你，提供一些建议。

1.程序员的三大方向

程序员的方向，一般可以分为3类：专业领域、业务领域、操作系统领域。你了解它们后，按兴趣选择吧。

对于专业领域，我提供不了建议。

业务，也就是应用程序，它跟操作系统并不是截然分开的：

①开发实体产品时，应用程序写得好的人，有时候需要操作系统的知识，比如调度优先级的设置、知道某些函数可能会令进程休眠。

②写应用程序的人进阶为系统工程师时，他需要从上到下都了解，这时候就需要有操作系统领域的知识了，否则，你怎么设计整个系统的方案呢？

③做应用程序的人，需要了解行业的需求，理解业务的逻辑。所以，当领导的人，多是做应用的。一旦钻入了某个行业，很难换行业。

④而操作系统领域，做好了这是通杀各行业：他只负责底层系统，在上面开发什么业务跟他没关系。这行很多是技术宅，行业专家。

⑤操作系统和业务之间并没有一个界线。有操作系统经验，再去做应用，你会对系统知根知底，碰到问题时都有解决思路。有了业务经验，你再了解一下操作系统，很快就可以组成一个团队自立门户，至少做个CTO没问题。

1.1 专业领域

它又可以分为下面2类。

1.1.1 学术研究

比如语音、图像处理、人工智能，这类工作需要你有比较强的理论知识，我倾向于认为这类人是“科学家”，他们钻研多年，很多时候是在做学术研究。

在嵌入式领域，需要把他们的成果用某种算法表达出来，针对某种芯片进行优化，这部分工作也许有专人来做。

1.1.2 工程实现

也有这样一类人，他们懂得这些专业领域的概念，但是没有深入钻研。可以使用各类开源资料实现某个目标，做出产品。比如图像处理，他懂得用opencv里几百个复杂函数来实现头像识别。有时候还可以根据具体芯片来优化这些函数。

“专业领域”不是我的菜，如果你要做这一块，我想最好的入门方法是在学校学习研究生、博士课程。

1.2 业务领域

换句话说，就是应用程序，这又可以分为下面2类。

1.2.1 界面显示

做产品当然需要好的界面，但是，不是说它不重要，是没什么发展后劲。

现在的热门词是Android APP和IOS APP开发。你不要被Android、IOS两个词骗了，它们跟以前的VC、VB是同一路货色，只是、仅仅是一套GUI控件的实现。

希望没有冒犯到你，我有理由。

一个程序需要有GUI界面，但是程序的内在逻辑才是核心。Android、IOS的开发工具给我们简化了GUI的开发，并提供了这些控件的交互机制，封装并提供了一些服务(比如网络传输)。但是程序内部的业务逻辑、对视频图像声音的处理等等，这才是核心。另外别忘了服务器那边的后台程序：怎样更安全地保存数据、保护客户的隐私，怎样处理成千上万上百万的并发访问，等等，这也是核心。

但是，从Android、IOS APP入门入行，这很快！如果你是大四，急于找到一份工作，那么花上1、2个月去学习Android或IOS，应该容易找到工作，毕竟APP的需求永远是最大的，现在这两门技术还算热门。在2011、2012年左右，Android程序员的起薪挺高，然后开始下滑。Android APP的入门基本只要1个月，所以懂的人也越来越多。2013、2014年，IOS开发的工资明显比Android高了，于是各类IOS培训也火曝起来。中华大地向来不缺速成人才，估计再过一阵子IOS工程师也是白菜价了。

会Android、IOS只是基本要求，不信去51job搜搜Android或IOS，职位要求里肯定其他要求。

1.2.2 业务逻辑

举个简单例子，做一个打卡软件，你需要考虑这些东西：

①正常流程是上班下班时都要打卡

②有人忘记了怎么办？作为异常记录在案，推送给管理员

③请假时怎么处理？

④加班怎么处理？

对于更复杂的例子，视频会议系统里，各个模块怎么对接，各类协议怎么兼容，你不深入这个行业，你根本搞不清楚。

应用开发的职位永远是最多的，入门门槛也低。基本上只要你会C语言，面试时表现比较得体，一般公司都会给你机会。因为：

①你进公司后，还需要重新培训你：熟悉它们的业务逻辑。

②你要做的，基本也就是一个个模块，框架都有人给你定好了，你去填代码就可以了。

说点让你高兴的事：软件公司里，做领导的基本都是写应用程序的（当然还有做市场的）。写应用程序的人，对外可以研究市场接待客户，对内可以管理程序员完成开发，不让他做领导让谁做？

如果你的志向是写应用程序，那么我建议你先练好基本功：数据结构、算法是必备，然后凭兴趣选择数据库、网络编程等等进行深入钻研。

最后，选择你看好的、感兴趣的行业深耕个10年吧。做应用开发的人选择了某个行业，后面是很难换行业的，选行很重要！

1.3 操作系统领域

UCOS太简单，VxWorks太贵太专业，Windows不玩嵌入式了，IOS不开源，所以对于操作系统领域我们也只能玩Linux了。

在嵌入式领域Linux一家独大！

Android呢？Android跟QT一样，都是一套GUI系统。只是Google的实力太强了，现在Android无处不在，所以很多时候Linux+Android成了标配。注意，在这里我们关心的是Android的整个系统、里面的机制，而不是学习几个API然后开发界面程序。操作系统领域所包含的内容，简单地说，就是制作出一台装好系统的专用“电脑”，可以分为：

①为产品规划硬件：

按需求、性能、成本选择主芯片，搭配周边外设，交由硬件开发人员设计。

②给单板制作、安装操作系统、编写驱动

③定制维护、升级等系统方案

④还可能要配置、安装Android等GUI系统：

⑤为应用开发人员配置开发环境

⑥从系统角度解决疑难问题

这个领域，通常被称为“底层系统”或是“驱动开发”。

先解决2个常见误区：

①这份工作是写驱动程序吗？

看看上面罗列的6点，应该说，它包含驱动开发，但远远不只有驱动开发。

②我们还需要写驱动吗？不是有原厂吗？或者只需要改改就可以？

经常有人说，芯片原厂都做好驱动了，拿过来改改就可以了。如果，你的硬件跟原厂的公板完全一样，原厂源码毫无BUG，不想优化性能、削减成本，不想做一些有特色的产品，那这话是正确的。

但是在这个不创新就是找死的年代，可能吗？！原因有二：

①即使只是修改代码，能修改的前提是能理解；能理解的最好煅炼方法是从零写出若干驱动程序。

②很多时候，需要你深度定制系统。

以前做联发科手机只需要改改界面就可以出货了，现在山寨厂一批批倒下。大家都使用原厂的方案而不加修改时，最后只能拼成本。

举个例子，深圳有2家做交通摄像头、监控摄像头的厂家，他们曾经找我做过4个项目：

①改进厂家给的SD卡驱动性能，使用DMA。

②换了Flash型号后，系统经常出问题，需要修改驱动BUG。

③触摸屏点击不准，找原因，后来发现是旁路电容导致的。

④裁减成本，把4片DDR换为2片DDR，需要改bootloader对DDR的初始化。

这些项目都很急，搞不定就无法出货，这时候找原厂？除非你是中兴华为等大客户，否则谁理你？

我在中兴公司上班时，写驱动的时间其实是很少的，大部分时间是调试：系统调优，上帮APP工程师、下帮硬件工程师查找问题。我们从厂家、网上得到的源码，很多都是标准的，当然可以直接用。但是在你的产品上也许优化一下更好。比如我们可以把摄像头驱动和DMA驱动揉合起来，让摄像头的数据直接通过DMA发到DSP去。我们可以在软件和硬件之间起桥梁作用，对于实体产品，有可能是软件出问题也可能是硬件出问题，一般是底层系统工程师比较容易找出问题。

当硬件、软件应用出现问题，他们解决不了时，从底层软件角度给他们出主意，给他们提供工具。再比如方案选择：芯片性能能否达标、可用的BSP是否完善等等，这只能由负责整个方案的人来考虑，他必须懂底层。

在操作系统领域，对知识的要求很多：

①懂硬件知识才能看懂电路图

②英文好会看芯片手册

③有编写、移植驱动程序的能力

④对操作系统本身有一定的理解，才能解决各类疑难问题

⑤理解Android内部机制

⑥懂汇编、C语言、C++、JAVA

它绝对是一个大坑，没有兴趣、没有毅力的人慎选。

①这行的入门，绝对需要半年以上，即使全天学习也要半年。

②它的职位，绝对比APP的职位少

③并且你没有1、2年经验，招你到公司后一开始你做的还是APP。

优点就是：

①学好后，行业通杀，想换行就换行；想自己做产品就自己做产品。

②相比做应用程序的人，不会被经常变动的需求搞得天天加班。

③门槛高，当然薪水相对就高。

操作系统领域，我认为适合于这些人：

①硬件工程师想转软件工程师，从底层软件入门会比较好

②单片机工程师，想升级一下。会Linux底层的人肯定会单片机，会单片机的人不一定会Linux。

③时间充足的学生：如果你正读大二大三，那么花上半年学习嵌入式Linux底层多有益处。

④想掌握整个系统的人，比如你正在公司里写APP，但是想升为系统工程师，那么底层不得不学。

⑤想自己创业做实体产品的工程师，你有钱的话什么技术都不用学，但是如果没钱又想做产品，那么Linux底层不得不学。

⑥做Linux APP的人，没错，他们也要学习。

这部分人不需要深入，了解个大概就可以：bootloader是用来启动内核，Linux的文件系统(第1个程序是什么、做什么、各目录干嘛用)、APP跟驱动程序的调用关系、工具链，有这些概念就可以了

本文中，就把操作系统默认为Linux，讲讲怎么学习嵌入式Linux+Android系统。

1.4 嵌入式Linux+Android系统包含哪些内容

嵌入式Linux系统包含哪些东西？不要急，举一个例子你就知道了。

①电脑一开机，那些界面是谁显示的？

是BIOS，它做什么？一些自检，然后从硬盘上读入windows，并启动它。

类似的，这个BIOS对应于嵌入式Linux里的bootloader。这个bootloader要去Flash上读入Linux内核，并启动它。

②启动windows的目的是什么？

当然运行应用程序以便上网、聊天什么的了。

这些上网程序、聊天程序在哪？

在C盘、D盘上。

所以，windows要先识别出C盘、D盘。在Linux下我们称之为根文件系统。

③windows能识别出C盘、D盘，那么肯定有读写硬盘的能力。

这个能力我们称之为驱动程序。当然不仅仅是操作硬盘，还有网卡、USB等等其他硬件。嵌入式Linux能从Flash上读出并执行应用程序，肯定也得有Flash的驱动程序啊，当然也不仅仅是Flash。

简单地说，嵌入式LINUX系统里含有bootloader、内核、驱动程序、根文件系统、应用程序这5大块。而应用程序，我们又可以分为：C/C++、Android。

所以，嵌入式Linux+Android系统包含以下6部分内容：

①bootloader

②Linux内核

③驱动程序

④使用C/C++编写的应用程序

⑤Android系统本身

⑥Android应用程序

Android跟Linux的联系实在太大了，它的应用是如此广泛，学习了Linux之后没有理由停下来不学习Android。在大多数智能设备中，运行的是Linux操作系统；它上面要么安装有Android，要么可以跟Android手机互联。现在，Linux+Android已成标配。

2. 怎么学习嵌入式Linux操作系统

本文假设您是零基础，以实用为主，用最快的时间让你入门；后面也会附上想深入学习时可以参考的资料。

在实际工作中，我们从事的是“操作系统”周边的开发，并不会太深入学习、修改操作系统本身。

①操作系统具有进程管理、存储管理、文件管理和设备管理等功能，这些核心功能非常稳定可靠，基本上不需要我们修改代码。我们只需要针对自己的硬件完善驱动程序

②学习驱动时必定会涉及其他知识，比如存储管理、进程调度。当你深入理解了驱动程序后，也会加深对操作系统其他部分的理解

③Linux内核中大部分代码都是设备驱动程序，可以认为Linux内核由各类驱动构成

但是，要成为该领域的高手，一定要深入理解Linux操作系统本身，要去研读它的源代码。

在忙完工作，闲暇之余，可以看看这些书：

①赵炯的《linux内核完全注释》，这本比较薄，推荐这本。他后来又出了《Linux 内核完全剖析》，太厚了，搞不好看了后面就忘记前面了。

②毛德操、胡希明的《LINUX核心源代码情景分析》，此书分上下册，巨厚无比。当作字典看即可：想深入理解某方面的知识，就去看某章节。

③其他好书还有很多，我没怎么看，没有更多建议

基于快速入门，上手工作的目的，您先不用看上面的书，先按本文学习。

2.1 入门路线图

假设您是零基础，我们规划了如下入门路线图。前面的知识，是后面知识的基础，建议按顺序学习。每一部分，不一定需要学得很深入透彻，下面分章节描述。