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第一部分：Linux平臺(tái)搭建與環(huán)境熟悉 了解linux系統(tǒng)；區(qū)分各種版本的Linux系統(tǒng)，以便于拓展 Linux視野。 第二部分虛擬機(jī)安裝和LINUX系統(tǒng)安裝 1、虛擬機(jī)安裝； 第三部分：嵌入式LINUX環(huán)境搭建 1、 建立嵌入式 Linux開發(fā)環(huán)境 第四部分： U-Boot： 了解 U-Boot 的作用及工作流程；了解Bootloader 的代碼結(jié)構(gòu)、編譯過程；移植U-Boot；掌握常用的U-Boot命令。 1、 Bootloader介紹 第五部分：LINUX內(nèi)核移植：熟悉內(nèi)核的原碼結(jié)構(gòu)和kbuild Makefile語(yǔ)法；掌握和內(nèi)核、驅(qū)動(dòng)模塊編譯相關(guān)的原理及方法。 1、Linux內(nèi)核介紹 3、Linux內(nèi)核源代碼結(jié)構(gòu) 第六部分：LINUX根文件系統(tǒng) 1、busybox 包移植、編譯 第七部分：LINUX驅(qū)動(dòng)開發(fā) 驅(qū)動(dòng)開發(fā)是嵌入式Linux開發(fā)難度最高的內(nèi)容，也是目前嵌入式行業(yè)最緊缺的人才之一。本課程介紹嵌入式Linux驅(qū)動(dòng)開發(fā)相關(guān)概念及開發(fā)流程，了解驅(qū)動(dòng)開發(fā)的關(guān)鍵技術(shù)點(diǎn)，重點(diǎn)講解嵌入式Linux下常用接口驅(qū)動(dòng)的編寫方法，包括 第八部分：LINUX應(yīng)用學(xué)習(xí) 嵌入式Linux應(yīng)用開發(fā)和系統(tǒng)開發(fā)是嵌入式Linux中最重要的一部分，也是企業(yè)人才需求最廣的一部分。主要目標(biāo)是精通嵌入式Linux下的程序設(shè)計(jì)，熟練掌握嵌入式Linux的開發(fā)環(huán)境、系統(tǒng)編程以及網(wǎng)絡(luò)編程，熟悉C++、QT編程并且深刻體會(huì)整個(gè)嵌入式Linux項(xiàng)目開發(fā)流程，強(qiáng)化學(xué)員對(duì)Linux應(yīng)用開發(fā)的能力.
第九部分：QT移植與開發(fā) 了解嵌入式Linux下的幾種常見GUI及其特點(diǎn)，重點(diǎn)能掌握QT的有關(guān)內(nèi)容，具備QT程序設(shè)計(jì)能力。了解嵌入式數(shù)據(jù)庫(kù)的配置與開發(fā) 1 、嵌入式Linux GUI介紹 第十部分：無(wú)線通訊應(yīng)用 1、無(wú)線wifi模塊應(yīng)用 第十一部分：嵌入式系統(tǒng)應(yīng)用程序，驅(qū)動(dòng)程序調(diào)試 1、Linux基本工具調(diào)試使用。GDB，insight調(diào)試等 第十二部分：嵌入式項(xiàng)目綜合調(diào)試，產(chǎn)品發(fā)布 了解真實(shí)項(xiàng)目的開發(fā)流程，掌握如何將所學(xué)知識(shí)應(yīng)用到項(xiàng)目開發(fā)中。將模擬真實(shí)項(xiàng)目的管理過程，培養(yǎng)學(xué)員項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)協(xié)同開發(fā)能力，項(xiàng)目文檔編寫能力和新知識(shí)的學(xué)習(xí)能力，為下一步就業(yè)做好知識(shí)上和心理上的充分準(zhǔn)備。 嵌入式LININX開發(fā) 3 階段1、嵌入式LININX開發(fā)第一學(xué)習(xí)階段，主要打好基礎(chǔ)，學(xué)好C編程，Linux系統(tǒng)編程。 1、C語(yǔ)言編程基礎(chǔ) 2、嵌入式LININX開發(fā)第二學(xué)習(xí)階段，掌握ARM匯編程序設(shè)計(jì)，驅(qū)動(dòng)程序設(shè)計(jì)。 1、ARM體系結(jié)構(gòu)：ARM體系，ARM指令，Thumb指令，匯編程序設(shè)計(jì)，邏輯程序開發(fā) 2、Linux內(nèi)核移植：bootloader，內(nèi)核配置，文件系統(tǒng) 3、驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)：驅(qū)動(dòng)架構(gòu)模型，字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)，塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)，網(wǎng)絡(luò)驅(qū)動(dòng) 4、嵌入式項(xiàng)目開發(fā)：智能家居系統(tǒng)，視頻監(jiān)控系統(tǒng) 3、嵌入式LININX開發(fā)第三學(xué)習(xí)階段，掌握C++面向?qū)ο蟪绦蛟O(shè)計(jì)，Qt編程。 1、C++語(yǔ)言編程基礎(chǔ) 2、QT編程開發(fā)：QT開發(fā)基礎(chǔ)，QT布局與控件，QT繪圖，QT事件，QT網(wǎng)絡(luò)通信，QT數(shù)據(jù)庫(kù)，QT移植 3、嵌入式項(xiàng)目開發(fā)：車載監(jiān)控管理系統(tǒng)，工業(yè)能源管理系統(tǒng) 嵌入式設(shè)計(jì)應(yīng)具備的基本技能1、Linux 基礎(chǔ) 安裝Linux操作系統(tǒng) Linux文件系統(tǒng) Linux常用命令 Linux啟動(dòng)過程詳解 熟悉Linux服務(wù)能夠獨(dú)立安裝Linux操作系統(tǒng) 能夠熟練使用Linux系統(tǒng)的基本命令 認(rèn)識(shí)Linux系統(tǒng)的常用服務(wù)安裝Linux操作系統(tǒng) Linux基本命令實(shí)踐 設(shè)置Linux環(huán)境變量 定制Linux的服務(wù) Shell 編程基礎(chǔ)使用vi編輯文件 使用Emacs編輯文件 使用其他編輯器 2、Shell 編程基礎(chǔ) Shell簡(jiǎn)介 認(rèn)識(shí)后臺(tái)程序Bash編程熟悉Linux系統(tǒng)下的編輯環(huán)境 熟悉Linux下的各種Shell 熟練進(jìn)行shell編程熟悉vi基本操作 熟悉Emacs的基本操作 比較不同shell的區(qū)別 編寫一個(gè)測(cè)試服務(wù)器是否連通的shell腳本程序 編寫一個(gè)查看進(jìn)程是否存在的shell腳本程序 編寫一個(gè)帶有循環(huán)語(yǔ)句的shell腳本程序 3、Linux 下的 C 編程基礎(chǔ) linux c語(yǔ)言環(huán)境概述 Gcc使用方法 Gdb調(diào)試技術(shù) AutoconfAutomake Makefile 代碼優(yōu)化 熟悉Linux系統(tǒng)下的開發(fā)環(huán)境 熟悉Gcc編譯器 熟悉Makefile規(guī)則編寫Hello,World程序 使用 make命令編譯程序 編寫帶有一個(gè)循環(huán)的程序 調(diào)試一個(gè)有問題的程序 4、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基礎(chǔ) 嵌入式系統(tǒng)概述 交叉編譯 配置TFTP服務(wù) 配置NFS服務(wù) 下載Bootloader和內(nèi)核 嵌入式Linux應(yīng)用軟件開發(fā)流程熟悉嵌入式系統(tǒng)概念以及開發(fā)流程 建立嵌入式系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境制作cross_gcc工具鏈 編譯并下載U-boot 編譯并下載Linux內(nèi)核 編譯并下載Linux應(yīng)用程序 5、嵌入式系統(tǒng)移植 Linux內(nèi)核代碼 平臺(tái)相關(guān)代碼分析 ARM平臺(tái)介紹 平臺(tái)移植的關(guān)鍵技術(shù) 移植Linux內(nèi)核到 ARM平臺(tái) 了解移植的概念 能夠移植Linux內(nèi)核移植Linux2.6內(nèi)核到 ARM9開發(fā)板 6、嵌入式 Linux 下串口通信 串行I/O的基本概念 嵌入式Linux應(yīng)用軟件開發(fā)流程 Linux系統(tǒng)的文件和設(shè)備 與文件相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用 配置超級(jí)終端和MiniCOM 能夠熟悉進(jìn)行串口通信 熟悉文件I/O 編寫串口通信程序 編寫多串口通信程序 7、嵌入式系統(tǒng)中多進(jìn)程程序設(shè)計(jì) Linux系統(tǒng)進(jìn)程概述 嵌入式系統(tǒng)的進(jìn)程特點(diǎn) 進(jìn)程操作 守護(hù)進(jìn)程 相關(guān)的系統(tǒng)調(diào)用了解Linux系統(tǒng)中進(jìn)程的概念 能夠編寫多進(jìn)程程序編寫多進(jìn)程程序 編寫一個(gè)守護(hù)進(jìn)程程序 sleep系統(tǒng)調(diào)用任務(wù)管理、同步與通信Linux任務(wù)概述任務(wù)調(diào)度 管道 信號(hào) 共享內(nèi)存 任務(wù)管理 API 了解Linux系統(tǒng)任務(wù)管理機(jī)制 熟悉進(jìn)程間通信的幾種方式 熟悉嵌入式Linux中的任務(wù)間同步與通信編寫一個(gè)簡(jiǎn)單的管道程序?qū)崿F(xiàn)文件傳輸 編寫一個(gè)使用共享內(nèi)存的程序 8、嵌入式系統(tǒng)中多線程程序設(shè)計(jì) 線程的基礎(chǔ)知識(shí) 多線程編程方法 線程應(yīng)用中的同步問題了解線程的概念 能夠編寫簡(jiǎn)單的多線程程序編寫一個(gè)多線程程序 9、嵌入式 Linux 網(wǎng)絡(luò)編程 網(wǎng)絡(luò)基礎(chǔ)知識(shí) 嵌入式Linux中TCP/IP網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu) socket 編程 常用 API函數(shù) 分析Ping命令的實(shí)現(xiàn) 基本UDP套接口編程 許可證管理 PPP協(xié)議 GPRS 了解嵌入式Linux網(wǎng)絡(luò)體系結(jié)構(gòu) 能夠進(jìn)行嵌入式Linux環(huán)境下的socket 編程 熟悉UDP協(xié)議、PPP協(xié)議 熟悉GPRS 使用socket 編寫代理服務(wù)器 使用socket 編寫路由器編寫許可證服務(wù)器 指出TCP和UDP的優(yōu)缺點(diǎn) 編寫一個(gè)web服務(wù)器 編寫一個(gè)運(yùn)行在 ARM平臺(tái)的網(wǎng)絡(luò)播放器 10、GUI 程序開發(fā) GUI基礎(chǔ) 嵌入式系統(tǒng)GUI類型 編譯QT 進(jìn)行QT開發(fā)熟悉嵌入式系統(tǒng)常用的GUI 能夠進(jìn)行QT編程使用QT編寫“Hello，World”程序 調(diào)試一個(gè)加入信號(hào)/槽的實(shí)例 通過重載QWidget 類方法處理事件 11、Linux 字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序基礎(chǔ)知識(shí) Linux系統(tǒng)的模塊 字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)分析 fs_operation結(jié)構(gòu) 加載驅(qū)動(dòng)程序了解設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的概念 了解Linux字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu) 能夠編寫字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序編寫Skull驅(qū)動(dòng) 編寫鍵盤驅(qū)動(dòng)編寫I/O驅(qū)動(dòng) 分析一個(gè)看門狗驅(qū)動(dòng)程序 對(duì)比Linux2.6內(nèi)核與2.4內(nèi)核中字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)的不同Linux 塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序工作原理 典型的塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序分析 塊設(shè)備的讀寫請(qǐng)求隊(duì)列了解Linux塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu) 能夠編寫簡(jiǎn)單的塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序比較字符設(shè)備與塊設(shè)備的異同 編寫MMC卡驅(qū)動(dòng)程序 分析一個(gè)文件系統(tǒng) 對(duì)比Linux2.6內(nèi)核與2.4內(nèi)核中塊設(shè)備驅(qū)動(dòng)的不同 12、文件系統(tǒng) 虛擬文件系統(tǒng) 文件系統(tǒng)的建立 ramfs內(nèi)存文件系統(tǒng) proc文件系統(tǒng) devfs 文件系統(tǒng) MTD技術(shù)簡(jiǎn)介 MTD塊設(shè)備初始化 MTD塊設(shè)備的讀寫操作了解Linux系統(tǒng)的文件系統(tǒng) 了解嵌入式Linux的文件系統(tǒng) 了解MTD技術(shù) 能夠編寫簡(jiǎn)單的文件系統(tǒng)為 ARM9開發(fā)板添加 MTD支持 移植JFFS2文件系統(tǒng) 通過proc文件系統(tǒng)修改操作系統(tǒng)參數(shù) 分析romfs 文件系統(tǒng)源代碼 創(chuàng)建一個(gè)cramfs 文件系統(tǒng) 資深大牛有話說：嵌入式編程的復(fù)雜性能從PC機(jī)器編程去看嵌入式問題，那是第一步;學(xué)會(huì)用嵌入式編程思想，那是第二步;用PC的思想和嵌入式的思想結(jié)合在一起，應(yīng)用于實(shí)際的項(xiàng)目，那是第三步。很多朋友都是從PC編程轉(zhuǎn)向嵌入式編程的。在中國(guó)，嵌入式編程的朋友很少是正兒八經(jīng)從計(jì)算機(jī)專業(yè)畢業(yè)的，都是從自動(dòng)控制啊，電子相關(guān)的專業(yè)畢業(yè)的。這些童鞋們，實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)雄厚，但是理論知識(shí)缺乏;計(jì)算機(jī)專業(yè)畢業(yè)的童鞋很大一部分去弄網(wǎng)游、網(wǎng)頁(yè)這些獨(dú)立于操作系統(tǒng)的更高層的應(yīng)用了。也不太愿意從事嵌入式行業(yè)，畢竟這條路不好走。他們理論知識(shí)雄厚，但缺乏電路等相關(guān)的知識(shí)，在嵌入式里學(xué)習(xí)需要再學(xué)習(xí)一些具體的知識(shí)，比較難走。雖然沒有做過產(chǎn)業(yè)調(diào)查，但從我所見和所招聘人員，從事嵌入式行業(yè)的工程師，要么缺乏理論知識(shí)，要么缺乏實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。很少兩者兼?zhèn)涞?。究其原因，還是中國(guó)的大學(xué)教育的問題。這里不探討這個(gè)問題，避免口水戰(zhàn)。我想列出我實(shí)踐中的幾個(gè)例子。引起大家在嵌入式中做項(xiàng)目時(shí)對(duì)一些問題的關(guān)注。 第一個(gè)問題 同事在uC/OS-II下開發(fā)一個(gè)串口的驅(qū)動(dòng)程序，驅(qū)動(dòng)和接口在測(cè)試中均為發(fā)現(xiàn)問題。應(yīng)用中開發(fā)了個(gè)通訊程序，串口驅(qū)動(dòng)提供了一個(gè)查詢驅(qū)動(dòng)緩沖區(qū)字符的函數(shù)：GetRxBuffCharNum()。 高層需要接受一定數(shù)量的字符以后才能對(duì)包做解析。一個(gè)同事撰寫的代碼，用偽代碼表示如下：
這段代碼判斷當(dāng)前緩沖區(qū)中超過30個(gè)字符，就將緩沖區(qū)中全部字符讀到緩沖區(qū)中，直到讀取成功為止。邏輯清楚，思路也清楚。但這段代碼是不能正常工作。如果是在PC機(jī)上，定然是沒有任何問題，工作的異常正常。但在嵌入式里真的是不得而知了。同事很郁悶，不知道為什么。來請(qǐng)我解決問題，當(dāng)時(shí)我看到代碼，就問了他，GetRxBuffCharNum()是怎么實(shí)現(xiàn)的?打開一看：
很明顯，由于在循環(huán)中，interruput_disable()和interrupt_enable()之間是個(gè)全局臨界區(qū)域，保證gRxBufCharNum的完整性。但是，由于在外層的do { } while() 循環(huán)中，CPU頻繁的關(guān)閉中斷，打開中斷，這個(gè)時(shí)間非常的短。實(shí)際上CPU可能不能正常的響應(yīng)UART的中斷。當(dāng)然這和uart的波特率、硬件緩沖區(qū)的大小還有CPU的速度都有關(guān)系。我們使用的波特率非常高，大約有3Mbps。uart起始信號(hào)和停止信號(hào)占一個(gè)比特位。一個(gè)字節(jié)需要消耗10個(gè)周期。3Mbps的波特率大約需要3.3us傳輸一個(gè)字節(jié)。3.3us能執(zhí)行多少個(gè)CPU指令呢?100MHz的ARM，大約能執(zhí)行150條指令左右。結(jié)果關(guān)閉中斷的時(shí)間是多長(zhǎng)呢?一般ARM關(guān)閉中斷都需要4條以上的指令，打開又有4條以上的指令。接收uart中斷的代碼實(shí)際上是不止20條指令的。所以，這樣下來，就有可能出現(xiàn)丟失通信數(shù)據(jù)的Bug，體現(xiàn)在系統(tǒng)層面上，就是通信不穩(wěn)定。 修改這段代碼其實(shí)很簡(jiǎn)單，最簡(jiǎn)單的辦法是從高層修改。即：
這樣，讓CPU有時(shí)間去執(zhí)行中斷的代碼，從而避免了頻繁關(guān)閉中斷造成的中斷代碼執(zhí)行不及時(shí)，產(chǎn)生的信息丟失。在嵌入式系統(tǒng)里，大部分的RTOS應(yīng)用都是不帶串口驅(qū)動(dòng)。自己設(shè)計(jì)代碼時(shí)，沒有充分考慮代碼與內(nèi)核的結(jié)合。造成代碼深層次的問題。RTOS之所以稱為RTOS，就是因?yàn)閷?duì)事件的快速響應(yīng);事件快速的響應(yīng)依賴于CPU對(duì)中斷的響應(yīng)速度。驅(qū)動(dòng)在Linux這種系統(tǒng)中都是與內(nèi)核高度整合，一起運(yùn)行在內(nèi)核態(tài)。RTOS雖然不能抄襲linux這種結(jié)構(gòu)，但有一定的借鑒意義。 從上面的例子可以看清楚，嵌入式需要開發(fā)人員對(duì)代碼的各個(gè)環(huán)節(jié)需要了解清楚。 第二個(gè)例子 同事驅(qū)動(dòng)一個(gè)14094串轉(zhuǎn)并的芯片。串行信號(hào)是采用IO模擬的，因?yàn)闆]有專用的硬件。同事就隨手寫了個(gè)驅(qū)動(dòng)，結(jié)果調(diào)試了3、4天，仍舊是有問題。我實(shí)在看不下去了，就去看了看，控制的并行信號(hào)有時(shí)候正常有時(shí)候不正常。我看了看代碼，用偽代碼大概是：
將數(shù)據(jù)的8個(gè)bit在每個(gè)高電平從bit0到bit7依次發(fā)送出去。應(yīng)該是正常的啊?？床怀鰡栴}在哪啊?我仔細(xì)想了想，有看了14094的datasheet，明白了。原來，14094要求clock的高電平持續(xù)10個(gè)ns，低電平也要持續(xù)10個(gè)ns。這段代碼之做了高電平時(shí)間的延時(shí)，沒有做低電平的延時(shí)。如果中斷插在低電平之間工作，那么這段代碼是可以的。但是如果CPU沒有中斷插在低電平時(shí)執(zhí)行，則是不能正常工作的。所以就時(shí)好時(shí)壞。 修改也比較簡(jiǎn)單：
這樣就完全正常了。但是這個(gè)還是不能很好移植的一個(gè)代碼，因?yàn)榫幾g器一優(yōu)化，就有可能造成這兩個(gè)延時(shí)循環(huán)的丟失。丟失了，就不能保證高電平低電平持續(xù)10ns的要求，也就不能正常工作了。所以，真正的可以移植的代碼，應(yīng)該把這個(gè)循環(huán)做成一個(gè)納秒級(jí)的 DelayNs(10); 像Linux一樣，上電時(shí)，先測(cè)量一下，nop指令執(zhí)行需要多長(zhǎng)時(shí)間執(zhí)行，多少個(gè)nop指令執(zhí)行10ns。執(zhí)行一定的nop指令就可以了。利用編譯器防止優(yōu)化的編譯指令或者特殊的關(guān)鍵字，防止延時(shí)循環(huán)被編譯器優(yōu)化掉。如GCC中的
從這個(gè)例子中可以清楚的看到，寫好一段好代碼，是需要很多知識(shí)支撐的。 簡(jiǎn)單地總結(jié)一下硬件開發(fā)的基本過程：1、明確硬件總體需求情況，如CPU處理能力、存儲(chǔ)容量及速度、I/O端口的分配、接口要求、電平要求、特殊電路要求等等。
硬件工程師應(yīng)具備的基本技能： 來源 網(wǎng)絡(luò) |
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