嵌入式学习路线图

可能是最近跳槽的比较多,遇到不少同学咨询到嵌入式行业发展和职业规划的问题,这里总结一下嵌入式行业的机遇和选择,希望对读者们有所帮助。

我们暂且宏观上把程序员分为3类:业务类,专业类,系统类。

  • 业务类

业务类更多的是在应用程序。随着移动互联网的快速发展出现一批 UI 设计师,这里的设计师是指 APP 的界面设计,在注重用户体验的今天对于界面的设计出现水涨船高的需求。一时间 Android, IOS 的 APP 开发者如雨后春笋般涌出,待遇也是不低。高级的应用程序员除了界面的开发外也会涉及程序内部的业务逻辑,现在的 APP 逐渐演化成很多层的架构,比如分为业务逻辑层,基本功能模块层,UI 界面层等,如下图所示:

一个 APP 就包括了很多内容。如果志向写应用程序的小伙伴,我建议你先练好基本功:数据结构,算法导论,网络编程,数据库等。然后根据兴趣的行业深耕学习。因为这一行的开发者和业务联系比较大,后续换行业就不太吃香,比如美图秀秀开发者更多的是注重在图形显示这一块,网易云音乐更多的就注重在音频这一块。当然不能以偏概全,很多能力是通用的,我这里的举例主要是相对而言。应用程序开发者会随着业务的多变性经常加班 coding,解 bug。所谓的码农更多的是出现在这一领域。

  • 专业类

应用程序开发者是完成业务的直接执行者,夸张的讲应用程序开发者就是 API 调用者,但这些 API 是如何实现的?不同的专业领域有不同的 API。以上图 APP 框架为例,HTTP 网络请求就是调用了网络领域的 API 接口, SQLITE 就是调用了数据库领域的 API 接口,再比如目前比较火的人工智能,语音识别,图像处理等都属于专业类领域。这一领域的工作者拥有比较强的理论知识,算法知识,多以研究生或者博士生为主。这一领域的优势是待遇高,可替代性低,但也因为研究领域的专一性在找工作时也面临一些局限性。

  • 系统类

这里系统主要指 linux 系统。系统是个太大的概念,有上层 framework 系统也有底层内核机制,也包括驱动开发,甚至硬件也要知道。这一领域的人更多的是在嵌入式行业。在操作系统领域对知识要求很多:

  1. 看懂电路图
  2. 看懂芯片手册
  3. 有编写,移植驱动的能力
  4. 懂内核的实现机制
  5. 懂C语言,C++, JAVA等

这一行的优势是学好后行业通杀,大公司基本都有这方面人才的需求;相对做应用程序的人不会经常因为业务需求的变动搞得天天加班;行业稳定越老越吃香,不太会出现程序员35岁职业生涯问题。另外操作系统是很通用性的知识,夸张的讲只要是 IT 行业,学点操作系统的知识肯定是如虎添翼的作用:

  1. 硬件工程师通过学习可以理解软件的运行原理
  2. APP 工程师学些系统知识更有利于走向全栈
  3. 大学生学习linux对找工作多有益处
  4. 学好 linux 即可以做开发也可以做运维
  5. 永远不会淘汰的技术,只会越老越吃香

嵌入式 linux 学习路线

本文把操作系统默认为 linux,讲讲怎么学习嵌入式 linux 系统。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系统包含以下部分内容:

  • ARM
  • Bootloader
  • Linux内核
  • 驱动程序
  • 根文件系统
  • Android Framework
  • 使用C/C++编写的应用程序
  • Android APP

根据以上内容我准备了一系列的达人课程,希望对有志于成为全栈嵌入式开发者有所帮助,这里分享下课目表安排和学习经验:

1. ARM

学习硬件知识的目的在于能看懂原理图,看懂通信协议,看懂芯片手册。这里推荐一些书:

  • 《微机原理》,可以理解一个计算机的组成原理
  • 《数字电路》,掌握一些逻辑运算,理解各种门电路的原理
  • 《ARM体系结构与编程》,对ARM的运行原理解释的很到位

我相信看完这些书对ARM和硬件知识的掌握足够了,对于初学者只想浅尝辄止的了解,我推荐之前的一个chat《一小时教你学会 ARM 架构》。

2. Bootloader

bootloader有很多种,vivi、u-boot等等,最常用的是u-boot。 u-boot功能强大、源码比较多,对于编程经验不丰富、阅读代码经验不丰富的人,一开始可能会觉得难以掌握。但是,u-boot的主要功能就是:启动内核。它涉及:读取内核到内存、设置启动参数、启动内核。按照这个主线,我们尝试自己从零编写一个bootloader,这个程序相对简单,可以让我们快速理解u-boot主要功能的实现。相关内容有:

  • u-boot分析之编译体验
  • u-boot分析之Makefile结构分析
  • u-boot分析之源码第1阶段
  • u-boot分析之源码第2阶段
  • u-boot分析之u-boot命令实现
  • u-boot分析_uboot启动内核

3. Linux内核

内核在工作中的作用可以说是潜移默化的,虽然看起来没有直接性的工作项目,但绝对是走向架构师的必经之路。本课程会涉及到以下知识点:

  • Linux总线,设备,驱动模型的探究
  • Linux设备树的深入理解
  • Linux的启动流程
  • Linux设备和驱动的相遇
  • 动手定制一个开发板

我相信通过这些课程的学习可以基本上掌握内核的运行原理,入个门是没有问题的。另外推荐本书给大家《linux内核设计与实现》。

4. 驱动程序

驱动程序=Linux驱动程序软件框架+ARM开发板硬件操作,有了ARM的知识和阅读数据手册电路图的能力,再加上Linux内核的运行原理,基本上写驱动就是API调用的体力活了。这里推荐宋宝华老师的《linux设备驱动开发详解》。后续关于驱动的内容暂定如下:

  • LCD驱动程序
  • 触摸屏驱动程序
  • USB驱动程序
  • NAND FLASH驱动程序
  • NOR FLASH驱动程序
  • 网卡驱动程序
  • 声卡驱动程序

5. 根文件系统

在开发应用程序时,也需要搭建文件系统,把各种库、配置文件放进去; 在发布产品时,你还需要修改配置文件,使得产品可以自动运行程序; 甚至你想实现插上U盘后自动启动某个程序,这也要要修改配置文件; 这一切,都需要你理解根文件系统的构成,理解内核启动后是根据什么配置文件来启动哪些应用程序。根文件系统相对比较简单,可以根据以下路线学习:

  • Linux根文件系统目录结构
  • 移植Busybox
  • init进程介绍及用户程序启动过程
  • 使用glibc库
  • 制作/使用文件系统映象文件

成为全栈嵌入式开发者任重而道远,让我们按照上面的学习路线一步一步行动起来。

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