嵌入式Linux学习之概念

<!该内容转自韦老师的“怎样学习嵌入式Linux”一文,仅供学习,复习之用。!>

嵌入式LINUX里含有bootloader, 内核, 驱动程序、根文件系统这4大块。

一、bootloader:

    它就是一个稍微复杂的裸板程序。但是要把这裸板程序看懂写好一点都不容易。Windows下好用的工具弱化了我们的编程能力。
很多人一玩嵌入式就用ADS、KEIL。你能回答这几个问题吗?
1. 一上电,CPU从哪里取指令执行?
   答:一般从Flash上指令。
2. 但是Flash一般是只能读不能直接写的,如果我用到全局变量,这些全局变量在哪里?
   答:全局变量应该在内存里
3. 那么谁把全局变量放到内存里去?
   答:长期用ADS、KEIL的朋友,你能回答吗?这需要"重定位"。在ADS或KEIL里,重定位的代码是制作这些工具的公司帮你写好了。
       你可曾去阅读过?
4. 内存那么大,我怎么知道把"原来存在Flash上的内容"读到内存的"哪个地址去"?
   答:这个地址用"链接脚本"决定,在ADS里有scatter文件,KEIL里也有类似的文件。但是,你去研究过吗?
5. 你说重定位是把程序从Flash复制到内存,那么这个程序可以读Flash啊?
   答:是的,要能操作Flash。当然不仅仅是这些,还有设置时钟让系统运行得更快等等。
   
   先自问自答到这里吧,bootloader这一个裸板程序,其实有3部分要点:
1. 对硬件的操作
2. 对ARM体系处理器的了解
3. 程序的基本概念:重定位、栈、代码段数据段BSS段什么的。
   
    对硬件的操作,需要看原理图、芯片手册。这需要一定的硬件知识,不求你能设计硬件,但是至少能看懂; 不求能看懂模拟电路,
但是要能看懂数字电路。这方面的能力我是在学校里学到的,微机原理、数字电路这2本书(书名忘了)就足够了。但是我怀疑你有无耐
心把这2本书看完。我不知道现在有没有更快捷的书。想速成的话,就先放掉这块吧,不懂就问GOOGLE、发贴。
另外,芯片手册是肯定要读的,别去找中文的,就看英文的。开始是非常痛苦,以后就会发现那些语法、词汇一旦熟悉后,
读任何芯片手册都很容易。
对ARM体系处理器的了解, 看杜春蕾的<ARM体系架构与编程>吧,里面讲有汇编指令,有异常模式、MMU等。也就这3块内容需要你了解。
程序的基本概念,王道当然是去看编译原理了。可惜,这类书绝对是天书级别的。劝你若非超级天才还是别去看了。就看我写的
<嵌入式Linux应用开发完全手册>和第1期视频吧,别担心,不用花钱。照着视频把硬件相关的实验做了,这些概念就清楚了。我还没有
发现第2套讲这些概念的书或视频,允许我盲目吹嘘一回。

对于bootloader,我学习时是先看了<ARM体系架构与编程>,然后自己写程序把各个硬件的实验都做了一遍,比如GPIO、时钟、
SDRAM、UART、NAND。把它们都弄清楚了,组台在一起就很容易看懂u-boot了
总结一下,看懂硬件原理图、看芯片手册,这需要你自己去找资料。剩下的,就按<嵌入式Linux应用开发完全手册>和第1期视频的章
节目录去学习吧。


二、内核:

想速成的人,先跨过内核的学习,直接学习怎么写驱动。
想成为高手,内核必须深刻了解。注意,我说的是了解,我没奢望去写出一个内核。
要对里面的调度机制、内存管理机制、文件管理机制等等有所了解。
推荐两本书:
1. 通读<linux内核完全注释>,请看薄的那本(浮燥的社会讲求速度, 呵), 
2. 选读<Linux内核情景分析>, 想了解哪一块就读哪一节


三、驱动:

驱动包含两部分:硬件本身的操作、驱动程序的框架。
又是硬件,还是要看得懂原理图、读得懂芯片手册,多练吧。

说到驱动框架,有一些书介绍一下。LDD3,即<Linux设备驱动>,老外写的那本,里面介绍了不少概念,值得一读。但是,它的作用
也就限于介绍概念了。我基本上是入门之前用它来熟悉一下概念,入门后就扔掉了。
驱动方面比较全的介绍,应该是宋宝华的<linux设备驱动开发详解>了,老实说我只看过目录,有不少人说好,这里推荐一下。
要想深入了解某一块,<Linux内核情景分析>绝对是超5星级推荐。你别指望把它读完,1800多页,上下两册呢。我是某一块不清楚
时,就去翻一下它。任何一部分,这书都可以讲上2、3百页,非常详细。并且是以某个目标来带你分析内核源码。它以linux 2.4为例,
但是原理相通,同样适用于其它版本的linux。

还有没有其他介绍?呵呵,当然有了,韦东山Linux视频第2期。<嵌入式Linux应用开发完全手册>里对驱动讲得不多,不够深入。
于是我录制了这期视频。不仅仅教你怎么写怎么改驱动,还教你为什么这样写这样改驱动。
每一个驱动都是现场编写: 
1. 用绘图板画图讲解──相当于学校里老师在黑板上画图讲解,很直观
   绝对不是对着PPT念。
2. 用source insight当场写程序,从第1行开始写,每一课都是这样。我讲了20多个驱动,就写了20多个程序。
3. 写完就编译、测试。
4. 很全面,字符设备驱动、块设备、网卡驱动3大类齐全,硬件介绍、驱动框架分析、测试3大类齐全。
    培训机构里教的内容,远不及这期视频丰富。我在多个培训机构讲过课,从没看到哪个老师敢每一课都当场讲解当场编写代码
当场测试,除我之外!也没看到哪个培训机构讲完这些内容──因为时间不够,讲完起码要一个月,但是这部分基本只有2周授课时间。

把你手上的开发板所涉及的硬件,都去尝试写一个驱动吧。有问题就先"痛苦地思考",思考的过程中你会把很多不相关的知识
串联起来,最终贯通。


四、根文件系统:

大家有没有想过这2个问题:
1. 对于Linux做出来的产品,有些用作监控、有些做手机、有些做平板。那么内核启动后,挂载根文件系统后,应该启动哪一个应用程序呢?
   答:内核不知道也不管应该启动哪一个用户程序。它只启动init这一个应用程序,它对应/sbin/init。
       显然,这个应用程序就要读取配置文件,根据配置文件去启动用户程序(监控、手册界面、平板界面等等)
       这个问题提示我们,文件系统的内容是有一些约定的,比如要有/sbin/init,要有配置文件
2. 你写的hello,world程序,有没有想过里面用到的printf是谁实现的?
   答:这个函数不是你实现的,是库函数实现的。它运行时,得找到库。
       这个问题提示我们,文件系统里还要有库。
       
       简单的自问自答到这里,要想深入了解,可以看一下busybox的init.c,就可以知道init进程做的事情了。
       当然,也可以看<嵌入式Linux应用开发完全手册>里构建根文件系统那章。 文章来源: 嵌入式Linux学习之概念

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