人們常說:“人生就是一場場游戲,我們要做的,就是打怪,升級,通關”,學習嵌入式的過程也是如此。
一前言
最近看到APP上,給我推送了很多類似的回答,借此機會,也想著重新審視一下自己的學習歷程,以及結合自身和大牛,分享一些學習經驗,希望對大家有所啟發和幫助。
本文主要目的是為了:
提供一張嵌入式學習路線地圖
提供不同階段的學習建議
3000余字,耗時1周,建議收藏;碼字不易,如有幫助,慷慨三連
本文將嵌入式學習路線分為幾個方面:
嵌入式基礎必備知識
小而美的RTOS
在這個快節奏的時代,能靜下心,耐住性子看看文章,實屬不易。
二嵌入式基礎必備知識
老子曰:“合抱之木,生于毫末:九層之臺,起于壘土;千里之行,始于足下”,根基的重要性不言而喻。
那么對于嵌入式這條路線而言,如何建立一個穩固的根基?
2.1、學習內容
C語言基礎
該部分,主要包括幾個核心知識點:三大語法結構、常用的數據類型、函數、結構體、指針、文件操作等。
硬件基礎知識
該部分,核心知識點在于:電路基礎知識、數電模電基礎知識、常用的電子元器件等。
數據結構
核心知識點:數組、隊列、鏈表、堆棧、樹、圖、散列表等。
核心知識點:進程管理、內存管理、文件管理、輸入輸出管理等。
計算機原理
核心知識點:數據表示和運算、存儲系統、指令系統、總線系統、中央處理器、輸入輸出系統等。
2.2、學習建議
對于C語言基礎學習,一定要重點熟練掌握,根基的牢固直接決定了我們的代碼質量。
對于硬件基礎學習,要適當了解,要能夠看懂一些簡單的電路結構,認識常用的電子元器件。
對于數據結構學習,前五個是必備學習的,可能在剛開始學習的時候,可能會感覺不到作用在哪里,但是隨著接觸到嵌入式底層設計以及算法設計的時候,才會恍然大悟。
對于操作系統學習,重點學習其思想,對相關知識點有一個大概的了解,后續接觸到繼續重點學習,這些無論是RTOS,還是Linux,都有涉及到的。
對于計算機原理學習,可以將其看作是嵌入式系統的各個模塊的詳解,會讓你對嵌入式有一個整體的了解,每一個部分都值得深究。
2.3、學習資料
C語言基礎:推薦經典書籍《C語言程序設計》(第2版)譚浩強版本。
硬件基礎:大學里面的《數電模電》書籍所涉及的知識即可。
數據結構:推薦經典書籍《數據結構》——嚴蔚敏版。
操作系統、計算機原理:我用的是《王道》的系列叢書,個人感覺不錯。
計算機組成、數據結構、操作系統、數據庫是嵌入式或者說計算機的入門必讀書籍,并且也被列入高校教材內,是真正的基礎知識。
以上,不一定是全部看完才能體驗編程的樂趣,這個基礎是一個循序漸進的過程,也不是一朝一夕就能完成的,可以先有一個大概,后續做項目時,哪里不懂補哪里!
這里涉及到一個重要的學習方法:項目導向的學習法。
三嵌入式入門篇——51單片機
在上面的基礎知識進行熟悉之后(C語言基礎、計算機組成、硬件基礎必備),我們準備叩開嵌入式世界的大門。
入門篇,依舊推薦51單片機,當然有人會說,直接上STM32豈不更好?
我的看法:建議新手還是以51單片機來入門,因為STM32體系架構比51大很多,對于新手剛開始可能會不太容易適應。
3.1、學習內容
該部分,主要在最小嵌入式系統中,實現各種有趣的實驗。通過51單片機的學習,我們要做到:
軟件類:
主要知識點有:認識單片機、熟悉邏輯運算、點亮一顆LED燈、按鍵檢測、串口通信、定時器、中斷等。
硬件類:
主要知識點有:電阻元器件了解,基本模塊電路了解,時鐘電路,嘗試繪制51單片機原理圖和PCB
3.2、學習建議
對于軟件類,我們主要做到:認識單片機,熟悉單片機的GPIO的輸入、輸出操作,串口通信協議掌握等,這些部分都是任何一款嵌入式設備的必備技能。
對于硬件類:我們主要做到:能看懂電路圖,熟悉一些簡單模塊的設計電路,了解Altium Designer的使用方法。
3.3、學習資料
51單片機:郭天祥的51單片機教程,經典著作,經久不衰,強烈推薦。
莊子說:“水之積也不厚,則其負大舟也無力。“
該部分,是嵌入式領域的基石,只有將基礎打牢,才能負得起Linux泰坦號。
四STM32進階篇
STM32是C51的進階版,擁有C51的基礎知識,開發STM32會得心應手。
STM32的系統架構以及硬件設計相比于C51來說,都是上升了一個維度的,這也是為什么我推薦入門學習C51的原因。
以STM32F407平臺為基礎,去學習目前嵌入式主流的一些技術,探尋底層的原理,做到不同平臺,都能夠得心應手。
4.1、學習內容
基礎練習
該部分,主要練習:點亮LED燈、GPIO的輸入輸出操作、中斷操作、UART通信、IIC通信等
進階練習
該部分,主要練習:DMA通信、SPI通信、CAN通信、LCD顯示屏,ADC等
高階練習
該部分,主要學習:STM32時鐘架構、總線架構、電源管理、代碼框架、SDIO通信、USB通信等。
4.2、學習建議
對于基礎練習,主要目的是為了方便讓我們從C51到STM32環境的過渡。
對于進階練習,主要練習一些通信類相關的協議,可以結合一些傳感器進行開發。
對于高階練習,主要目的是為了熟悉單片機的設計架構,編程的框架,以及一些更復雜的通信技術。
另外,STM32會有寄存器和庫函數兩個版本,建議交叉學習,理解會更加深刻。
4.3、學習資料
STM32單片機:推薦正點原子、野火的STM32F103或者STM32F407系列。
兩家的學習資料都非常豐富,既有詳細的文檔說明,也有完整的學習視頻教程,非常適合新手入門學習。
俗話說:“有道無術,術尚可求,有術無道,止于術”。要明白道和術的區別,不要本末倒置。
五小而美的RTOS
RTOS,實時操作系統,可以理解為STM32與Linux之間的橋梁,由于其實現思想大都取之于Linux,所以也稱之為精簡版的Linux。
我們常用的有實時操作系統有:UCOS,VxWork,FreeRtos,近些年RT-Thread也異軍突起。
學習這些簡單的嵌入式系統,一來能夠幫助我們為學習Linux操作系統打下基礎,二來也能夠擴寬我們的職業道路。
前面也說過了,無論是UCOS、FreeRtos、Rt-thread,其內部的設計思想大同小異,下面主要以Ucos為例。
5.1、學習內容
實時系統學習
該部分,主要學習:移植Ucos系統、多任務管理、調度算法、消息隊列、信號量互斥量、事件、內存管理等。
5.2、學習建議
對于實時系統學習,除了上述的那些核心知識點外,還要結合2.1 基礎必備知識的操作系統書籍加深理解。
5.3、學習資料
RTOS的學習:依舊推薦正點原子,野火,因為這些實時操作系統開發,可以基于STM32開發板,同時也有非常詳細的文檔和視頻教學。
六ARM+Linux篇
學習完RTOS后,基本嵌入式所涉及的技術已經掌握一半了,你也可以獨立完成一些小的項目,也可以找到一個不錯的工作,但是一定不要自我滿足,有機會一定要接觸Linux。
還是那句話:ARM+Linux,也是最為復雜的東西,如果你不去接觸Linux,你永遠不知道嵌入式的魅力。
Linux開發又分為驅動開發,內核開發,應用開發,每一個方向都需要幾年甚至幾十年的積累。
作為初學者,我們要做的就是宏觀了解,擴大我們的知識面,然后去選擇自己感興趣的方面。
6.1、學習內容
Linux基礎篇
該部分主要學習:Linux常用命令、VIM學習、Linux的Shell編程、Gcc編譯、Makefile等。
驅動篇
該部分主要學習:內核模塊編譯原理、字符設備驅動框架、平臺設備驅動、設備樹、Pinctrl子系統、I2C子系統、中斷子系統、塊設備驅動框架、Bootloader等
內核篇
該部分主要學習:系統調用、存儲管理、進程管理、內存管理、文件管理等。
應用篇
該部分主要學習:QT編程、TCP/IP協議、HTTP協議等。
6.2、學習建議
對于基礎學習,剛接觸到Linux,一般比較難上手,與之前的單片機完全不同,需要一個熟悉環境的過程。
對于驅動學習,重要在于明白“如何在Linux環境下編寫驅動程序”,驅動的底層原理還是那樣,加了一層層的框架,需要我們去熟悉。
對于內核學習,上述也是系統的幾大核心特色,重點在于"如何使Linux性能最優"
對于應用學習,上述的幾個方面也是基礎,重點還在于開發什么應用,去學習哪方面的知識,沒有定論。
對于Linux,有句老話“學習Linux,3年才算入門,5年才勉強算Linux工程師,對于不太熟悉的領域,博主也不敢妄加斷言。”
6.3、學習資料
對于基礎學習,推薦《鳥哥的Linux私房菜》,《Unix環境高級編程》等入門書籍。
對于驅動開發,推薦《Linux設備驅動開發詳解》,Linux內核源碼詳解等。
對于內核學習,推薦《Linux Shell腳本攻略》、《深入理解Linux內核》等。
對于應用開發,推薦《嵌入式Linux應用開發完全手冊》、《Unix網絡編程》等。
另外,推薦正點原子,野火,韋東山三個Linux開發教程,韋老師的課程好評居多,但還是看哪個更適合自己。
七總結
全文整體的學習路線:嵌入式基礎學習->51單片機->STM32單片機->RTOS篇->ARM+Linux
每一個部分,也都從學習內容,學習建議,學習資料三個方面來展開,層層深入,步步指引。
文章既是我的學習歷程,又結合了一些大佬的學習分享,不斷調整總結出來的,如有異同,可以討論。
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原文標題:超詳細的嵌入式學習路線圖
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