分类： LINUX
2015-09-01 17:41:37
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本文主要介绍了以下内容，核心就是让大家了解嵌入式学习，本教程配有视频、文档，大家可以把文档下载下来，里面我的联系方式，包括视频地址等等，想看视频，可以移步到我的优酷视频空间。
1-嵌入式系统介绍.pdf
? 嵌入式系统介绍
? Tingkman出品
? 目录
? 1、嵌入式系统概述
? 2、嵌入式开发流程
? 3、嵌入式学习步骤及相关参考
? 4、Linux设备驱动预览
? 1、嵌入式系统概述
典型嵌入式系统 计算机
1、嵌入式系统：
以应用为中心，以计算机技术为基础，软硬件可裁剪，适应应用系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等严格要求的专用计算机系统。
? 2、嵌入式开发流程
在介绍开发流程之前，先了解一些嵌入式系统所涉及的相关概念：
包括宿主机、目标板、交叉编译链、虚拟机、bootloader、内核、文件系统、Makefile、驱动、操作系统、上层、底层、体系结构。
嵌入式产品，与普通电子产品一样，开发过程都需要遵循一些基本的流程，都是一个从需求分析到总体设计，详细设计到最后产品完成的过程，大致流程图如下：
? 2、嵌入式开发流程
硬件设计基本上是原理图绘制、pcb绘制、发送厂家制板、板子回来后、焊接元器件、然后硬件调试，接下来就是程序下载，这个过程我们不做详细介绍。
软件设计应该是大家更关心一些，可能还不太熟悉。嵌入式linux的开发很大一部分都是在linux系统下来完成开发的，基本流程就是
编译bootloader –》编译内核-》生成文件系统-》编译应用程序
下载bootloader-下载内核-下载文件系统-下载应用程序
? 2、嵌入式开发流程
上面提到很多概念：
Bootloader：在嵌入式操作系统中，BootLoader是在操作系统内核运行之前运行。可以初始化硬件设备、建立内存空间映射图，从而将系统的软硬件环境带到一个合适状态，以便为最终调用操作系统内核准备好正确的环境，在嵌入式开发中，bootloader 还有一个功能就是下载内核和文件系统，常用的bootloader有 u-boot 、ViVi、red boot。
内核：是一个操作系统的核心。是基于硬件的第一层软件扩充，提供操作系统的最基本的功能，是操作系统工作的基础，它负责管理系统的进程、内存、设备驱动程序、文件和网络系统，决定着系统的性能和稳定性
文件系统：是操作系统用于明确存储设备（常见的是磁盘，也有基于NAND Flash的固态硬盘）或分区上的文件的方法和数据结构；即在存储设备上组织文件的方法。操作系统中负责管理和存储文件信息的软件机构称为文件管理系统，简称文件系统
? 2、嵌入式开发流程
那么首先就是开发环境,也就是开发用的工具，比方说我们开发51单片机，使用的是keil软件，这个软件就算是51的开发环境，它可以编写代码，编译代码生成目标镜像下载到板子，我们使用的codewarrior 7.1、nios ide、visualdsp++ 均是相应的开发环境。那么嵌入式linux的开发环境，一般是linux，比如Ubuntu 、 Fedora、 CentOS、 Red Hat Linux。
一般开发者使用的是windows系统，但是开发linux需要linux系统，那么这时候虚拟机是一个很好的选择。
虚拟机： 虚拟机（Virtual Machine）指通过软件模拟的具有完整硬件系统功能的、运行在一个完全隔离环境中的完整计算机系统。
在windows下使用虚拟软件虚拟一个linux系统。
编译u-boot、内核：
编译需要交叉编译链，交叉编译简单地说，就是在一个平台上生成另一个平台上的可执行代码。这里需要注意的是所谓 平台，实际上包含两个概念：体系结构（Architecture）、操作系统（Operating System）。同一个体系结构可以运行不同的操作系统；同样，同一个操作系统也可以在不同的体系结构上运行。举例来说，我们常说的x86 Linux平台实际上是Intel x86体系结构和Linux for x86操作系统的统称；而x86 WinNT平台实际上是Intel x86体系结构和Windows NT for x86操作系统的简称。
? 2、嵌入式开发流程
芯片厂商一般提供做好的交叉编译链，不需要我们自己去编译交叉编译链，其实，对于开发者来讲，最好自己去编译交叉编译链，这样对编译方法会有更深入的了解。
1）准备好源码、交叉编译链，准备开始编译
2）执行make 命令就可以对源码进行编译了，编译后会产生目标文件。
Makefile ： 一个工程中的源文件不计其数，其按类型、功能、模块分别放在若干个目录中，makefile定义了一系列的规则来指定，哪些文件需要先编译，哪些文件需要后编译，哪些文件需要重新编译，甚至于进行更复杂的功能操作，因为 makefile就像一个Shell脚本一样，其中也可以执行操作系统的命令。
3）编译uboot、kernel、rootfs、应用程序 ，下载到板子上，重启，一个典型的嵌入式系统就完成了。
? 2、嵌入式开发流程
? 2、嵌入式开发流程
? 3、嵌入式学习步骤及相关参考
一、熟悉linux系统应用：命令+服务搭建（一个月）
参考视频：
IT播吧 - 寒冰老师 - 零起点学习Linux系列培训视频教程 共61集
下载地址：
参考书籍：鸟哥的linux私房菜基础学习篇
零起点学习linux系列课程计划表：
第1讲了解linux 第2讲基础操作 第3讲文件 第4讲目录
第5讲过滤器、输入输出及管道 第6讲文件查找与文件管理
第7讲vi编辑器 第8讲BASH 第9讲系统监视 第10讲用户管理
第11讲硬件配置与管理 第12讲文件系统第13讲计划任务 第14讲RPM 包及其管理 第15讲sed,awk,和其他语言 第16讲linux开机与启动
第17讲基础网络配置 第18讲服务 第19讲系统安全
第20讲网络安全 第21讲怎么使用源码安装一些软件
第22讲介绍access control list （ACL）
获取知识：linux的由来，linux 常用命令、服务搭建
? 3、嵌入式学习步骤及相关参考
二、ARM 嵌入式入门了解（ 2 周）
参考书籍：
ARM 嵌入式 Linux 系统开发从入门到精通
获取知识：深入了解交叉编译链的生成、
初步了解arm体系结构、初步了解bootloader、
初步了解uboot移植、内核移植、文件系统移植
初步了解设备驱动、上层应用开发QT
? 3、嵌入式学习步骤及相关参考
三、嵌入式c语言（ 1个月）
linux 基本上是由c语言编写的，所以c语言必须要
学会
参考书籍：
Linux C编程从初学到精通（华清远见）
获取知识：学会使用c语言
? 3、嵌入式学习步骤及相关参考
四、动手移植uboot、内核、文件系统（ 1个月）
软件开发，实践很重要，嵌入式学习也不例外。
这里首先得有一个开发板，市面上很多，随便买个
按照里面的步骤一步一步都做做。
参考视频：
国嵌、华清远见嵌入式培训视频
获取知识：亲身体会嵌入式开发步骤。
? 3、嵌入式学习步骤及相关参考
五、linux环境高级编程（2周）
linux驱动、内核编程针对嵌入式初学者来讲是
比较难的 刚入门的也不适合我们先去学习，这个
时候建议大家先去 学习一下稍微简单的编程，那
就是linux环境高级编程
参考书籍：
unix环境高级编程
本书是被誉为UNIX编程“圣经”，可想这本书的含金量。
获取知识：linux应用编程基础，初步了解进程、线程、信号、进程间
通信、套接字等相关操作系统相关的知识和相关编程方法。
? 3、嵌入式学习步骤及相关参考
六、linux驱动（n年）
学习完高级编程后可以学习linux驱动了
参考书籍：
Linux设备驱动开发详解（宋宝华）
Linux 设备驱动程序（科波特著）简称LDD
精通Linux设备驱动程序开发
这3本书还是比较不错的，是那种可以当字典查看的书籍
获取知识：初步了解linux驱动的分类以及驱动模型、驱动 的编写方法。
? 3、嵌入式学习步骤及相关参考
五、linux内核（n年）
了解完linux驱动的同时，还要去学习linux内核，学习内核的同时，最好学习一下数据结构
参考书籍：
深入理解LINUX内核 简称ULK
深入Linux内核架构
数据结构与算法分析
获取知识：初步了解linux内核，包括进程管理和调度、内存管理、锁与进程间通信、设备驱动程序、模块、虚拟文件系统、网络、页缓存和块缓存、数据同步等等。
? 4、 Linux设备驱动预览
? 4、 Linux设备驱动预览
? 4、 Linux设备驱动预览
驱动大分类如下：
1、字符设备
2、块设备
3、网络设备
区别：
? (1) 字符设备：提供连续的数据流，应用程序可以顺序读取，通常不支持随机存取。相反，此类设备支持按字节/字符来读写数据。举例来说，调制解调器是典型的字符设备。
? (2) 块设备：应用程序可以随机访问设备数据，程序可自行确定读取数据的位置。此外，数据的读写只能以块(通常是512B)的倍数进行，与字符设备不同，块设备并不支持基于字符的寻址。
? (3)网络设备是面向数据包的接收和发送而设计的。它并不对应于文件系统（/dev目录下）的节点，而是由系统分配一个唯一的名字（如eth0）。
? 4、 Linux设备驱动预览
驱动分类子系统如下：
1、字符设备驱动程序 如：cmos ，rtc子系统，混杂设备驱动，伪字符设备
2、串行设备驱动程序 如：UART驱动程序，TTY驱动程序
3、输入设备驱动程序 如：键盘、鼠标、触摸控制器，加速度控制器、输出事件
4、I2C子系统 如：I2C核心、EEPROM、
5、SPI子系统
6、PCMCIA和CF 如： PCMCIA核心、PCMCIA卡
7、PCI
8、USB子系统 如：大容量存储设备、usb串行端口转换、蓝牙、gadget驱动
9、视频子系统 如：桢缓冲API及驱动程序、控制台驱动程序
10、音频子系统 如：MP3
11、块设备驱动程序
12、网络接口卡驱动
13、无线设备驱动 如：蓝牙、红外、wifi、蜂窝网络
14、存储技术设备 如：NORFLASH、NANDFLASH、MTD子系统
15、其他 如：ACPI、ISA、MCA、火线、智能输入\输出
业余无线电、VOIP、高速互联
? 4、 Linux设备驱动预览
驱动实例：
Linux驱动程序都是以模块的形式存在的，所以我们称之为驱动模块。
字符设备驱动（最简单的驱动）
#include
#include
#include
#include
#include
#include
MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("leander");
#define MINIOR_NUM 0
#define DEVICE_SUM 1
#define MAJOR_NUM 254 /* major device number */
#define MINOR_NUM 0 /* minor device number */
static int globalvar_open(struct inode *inode, struct file *filp);
static int globalvar_release(struct inode *, struct file *filp);
static ssize_t globalvar_read(struct file*, char*, size_t, loff_t*);
static ssize_t globalvar_write(struct file*, const char*, size_t, loff_t*);
? 4、 Linux设备驱动预览
驱动实例：
字符设备驱动（最简单的驱动）
/* the major device number */
static int globalvar_major = MAJOR_NUM;
static int globalvar_minor = MINOR_NUM;
/* init the file_operations structure */
struct file_operations globalvar_fops =
{
.owner = THIS_MODULE,
.open = globalvar_open,
.release = globalvar_release,
.read = globalvar_read,
.write = globalvar_write,
};
/* define a cdev device */
struct cdev *cdev;
static int global_var = 0; /* global var */
? 4、 Linux设备驱动预览
驱动实例：
字符设备驱动（最简单的驱动）
/* module init */
static int __init globalvar_init(void)
{
int ret = 0;
dev_t devno = MKDEV(MAJOR_NUM, MINOR_NUM);
cdev = cdev_alloc();
/* register the device driver */
/*ret = alloc_chrdev_region(MAJOR_NUM, "globalvar", &globalvar_fops);*/
if(register_chrdev_region(devno, DEVICE_SUM, "globalvar"))
{
/* register fail, so use automatic allocate */
if(alloc_chrdev_region(&devno, globalvar_minor, DEVICE_SUM, "globalvar"))
printk("globalvar register failure.\n");
globalvar_major = MAJOR(devno);
}
else
{
? 4、 Linux设备驱动预览
驱动实例：
字符设备驱动（最简单的驱动）
/*
* cdev_init should be use if use the way of static statement.
* struct cdev cdev;
* cdev_init(&cdev, &globalvar_fops);
* cdev.owner = THIS_MODULE;
*
* if using dymatic allocation.
* struct cdev *cdev;
* cdev = cdev_alloc();
* cdev->owner = THIS_MODULE;
* cdev->ops = &globalvar_fops;
*/
cdev->owner = THIS_MODULE;
cdev->ops = &globalvar_fops;
if ((ret = cdev_add(cdev, devno, 1)))
printk(KERN_NOTICE "Error %d adding globalvar.\n", ret);
else
printk("globalvar register success.\n");
}
? 4、 Linux设备驱动预览
驱动实例：
字符设备驱动（最简单的驱动）
return ret;
}
/* module exit */
static void __exit globalvar_exit(void)
{
dev_t devno = MKDEV(globalvar_major, 0);
/* remove cdev from kernel */
cdev_del(cdev);
/* unregister the device driver */
unregister_chrdev_region(devno, 1);
/* free the dev structure */
if(cdev)
kfree(cdev);
cdev = NULL;
}
? 4、 Linux设备驱动预览
驱动实例：
字符设备驱动（最简单的驱动）
/* open device */
static int globalvar_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
int ret = 0;
printk("open success.\n");
return ret;
}
/* release device */
static int globalvar_release(struct inode *inode, struct file *filp)
{
printk("release success.\n");
return 0;
}
? 4、 Linux设备驱动预览
驱动实例：
字符设备驱动（最简单的驱动）
/* read device */
static ssize_t globalvar_read(struct file *filp, char *buf, size_t len, loff_t *off)
{
printk("reading...\n");
if(copy_to_user(buf, &global_var, sizeof(int)))
{
return -EFAULT;
}
return sizeof(int);
}
/* write device */
static ssize_t globalvar_write(struct file *filp, const char *buf, size_t len, loff_t *off)
{
printk("writing...\n");
if(copy_from_user(&global_var, buf, sizeof(int)))
{
return -EFAULT;
}
? 4、 Linux设备驱动预览
驱动实例：
字符设备驱动（最简单的驱动）
return sizeof(int);
}
/* module register */
module_init(globalvar_init);
module_exit(globalvar_exit);
2、Makefile文件
#
# Makefile -- for driver
#
module=globalvar
ifneq ($(KERNELRELEASE),)
obj-m := ${module}.o
else
KERNELDIR ?= /lib/modules/$(shell uname -r)/build
PWD := $(shell pwd)
default:
? 4、 Linux设备驱动预览
驱动实例：
字符设备驱动（最简单的驱动）
$(MAKE) -C $(KERNELDIR) M=$(PWD) modules
clean:
rm -f *.o *.ko *.mod.c *~
insmod:
sudo insmod ${module}.ko
dmesg | tail
rmmod:
sudo rmmod ${module}
dmesg | tail
endif
3、测试程序
/*
* test.c -- a test file for globalvar reading and writing
*/
#include
#include
? 4、 Linux设备驱动预览
驱动实例：
字符设备驱动（最简单的驱动）
int main(void)
{
int fd, num;
/*打开"/dev/globalvar"*/
fd = open("/dev/globalvar", O_RDWR, S_IRUSR | S_IWUSR);
if (fd != -1 )
{
/*初次读globalvar*/
read(fd, &num, sizeof(int));
printf("The globalvar is %d\n", num);
/*写globalvar*/
printf("Please input the num written to globalvar\n");
scanf("%d", &num);
write(fd, &num, sizeof(int));
/*再次读globalvar*/
read(fd, &num, sizeof(int));
printf("The globalvar is %d\n", num);
/*关闭"/dev/globalvar"*/
close(fd);
? 4、 Linux设备驱动预览
驱动实例：
字符设备驱动（最简单的驱动）
else
{
/* if not sudo, maybe come here */
printf("Device open failure\n");
}
return 0;
}
? 4、 Linux设备驱动预览
驱动实例：
字符设备驱动（最简单的驱动）
模块入口函数：
module_init(globalvar_init);
模块退出函数：
module_exit(globalvar_exit);
模块操作函数： struct file_operations globalvar_fops =
{
.owner = THIS_MODULE,
.open = globalvar_open,
.release = globalvar_release,
.read = globalvar_read,
.write = globalvar_write,
};
上层应用编程：上面的测试程序
使用 fd = open("/dev/globalvar", O_RDWR, S_IRUSR | S_IWUSR);
会调用模块的globalvar_open
写函数write(fd, &num, sizeof(int))会调用globalvar_write
读函数read(fd, &num, sizeof(int));会调用globalvar_read
? 4、 Linux设备驱动预览
驱动实例：
字符设备驱动（最简单的驱动）
上面这样一个简单的驱动程序实现了我们平时编程的习惯，
Open read write
要实现一个字符设备驱动，就要实现上面驱动所使用的相关函数，这些函数，都需要我们平时记忆。
打个比方说，module_init(globalvar_init);函数难度相当于1+1=2
一个字符设备驱动就相当于 2+3=5一样
可以想象，还有很多其他驱动程序，都有各自的规则和函数，而且复杂度远高于这个字符设备，
驱动程序各自的规则和函数，理解起来需要时间，上面的字符设备驱动程序还没有涉及硬件，驱动程序的规则和硬件设备各自的特性这两个方面，是它不能在短时间学习的主要原因。
