嵌入式系统学习。
这个回答下面还有个回答:
如果是学计算机的,那么学嵌入式不会有门槛。
如果不是学计算机的,那么忘了嵌入式,先学习计算机。
- MCU 裸机开发,8051、MSP430、arm 内核的 STM32、NXP i.mx rt 等
- 通信接口
- 8bit、16bit mcu
- arm 芯片开发,芯片本身,外设,固件库的使用等
- 软件框架,系统架构,(状态机、订阅发布、事件触发、任务调度)
- 中等规模系统开发,编程思维(C 语言 OOP 思想)
- 裸机 LVGL 图形库
- 基于 rtos 开发 (rt-thread 和 freeRTOS)
- ARMv7-M 架构与 RTOS 原理
- Cortex-M3 内核,指令集、中断、体系结构等
- rt-thread 内核、驱动
- linux 应用开发(系统编程+GUI)
- ubuntu 相关、linux 使用、
- shell 编程、vim、gcc、makefile
- 网络编程、多线程
- Linux 驱动开发
- linux 系统构建:bootloader、kernel、device tree、root filesystem
- 各种驱动框架
(2023.7)
嵌入式的几个阶段
裸机,直接使用芯片,猛糙快,非常靠近寄存器,不会太细致的区分层次。
项目大到一定程度以后,出现了代码维护上的困难,编码规范和思想。
为了更容易处理更多的事情,开始基于 RTOS 去实现一些东西。
出于性能的考虑(更快的芯片),或者安全性、通用性的考虑,或者更大的项目的分工,需要一套更成熟、更标准化、提供更多基础设施的框架:linux。
更严格的要求:fpga
(2023.4)
MCU 裸机开发、LVGL 以及基于 rt-thread 开发是在面向应用,现称为一个东西的熟练使用者,在去看背后的原理以及实现。个人觉得从刚开始接触 MCU 比如 STM32,到能做出一个简单的电子系统,这个过程有个两三个月足够了,基于 ST 库开发,不同的外设的操作方式实际上是类似的,可能学习GPIO的时候,会跟着教程去细致的看外设内部的原理图,但是一旦用代码操作起来,都是模式化的东西。在能自己独立设计出一个不是那么小的电子系统后,我认为应该再往上走一个层次,去注意软件工程,或者说编码思想方面的东西了,先不着急去做更大的系统。
搞MCU大多是学电气电子或者自动化的同学,写代码很多时候都是猛糙快,讲究个能用就行,如果在熟练使用MCU后停留在这个阶段,对职业发展是不利的。因此我觉得在觉得自己玩熟了MCU,了解了大多数外设后,可以尝试去玩玩一些与外设耦合不那么紧密的代码,比如 LVGL,显示框架本身是硬件无关的,再比如rtthread本身也是,这些大一些的 C 语言项目都是有一套自己的思想以及设计方法在里面的,而且这些东西不仅仅适用于 MCU 平台,举个例子,机器人仿真用的 webots,可以使用 C 语言开发算法,里面的程序表达
WbDeviceTag left_front_motor = wb_robot_get_device("left_front_motor");
wb_motor_set_position(left_front_motor,INFINITY);
wb_motor_set_velocity(left_front_motor,0);
对比 lvgl 里的程序表达
/*Create a screen*/
lv_obj_t * scr = lv_obj_create(NULL, NULL);
lv_scr_load(scr); /*Load the screen*/
/*Create 2 buttons*/
lv_obj_t * btn1 = lv_btn_create(scr, NULL); /*Create a button on the screen*/
lv_btn_set_fit(btn1, true, true); /*Enable automatically setting the size according to content*/
lv_obj_set_pos(btn1, 60, 40); /*Set the position of the button*/
lv_obj_t * btn2 = lv_btn_create(scr, btn1); /*Copy the first button*/
lv_obj_set_pos(btn2, 180, 80); /*Set the position of the button*/
/*Add labels to the buttons*/
lv_obj_t * label1 = lv_label_create(btn1, NULL); /*Create a label on the first button*/
lv_label_set_text(label1, "Button 1"); /*Set the text of the label*/
lv_obj_t * label2 = lv_label_create(btn2, NULL); /*Create a label on the second button*/
lv_label_set_text(label2, "Button 2"); /*Set the text of the label*/
/*Delete the second label*/
lv_obj_del(label2);
还有 rtthread 里线程创建的
/* 线程示例 */
int thread_sample(void)
{
/* 创建线程 1,名称是 thread1,入口是 thread1_entry*/
static rt_thread_t tid1 = rt_thread_create("thread1",
thread1_entry, RT_NULL,
THREAD_STACK_SIZE,
THREAD_PRIORITY, THREAD_TIMESLICE);
/* 如果获得线程控制块,启动这个线程 */
if (tid1 != RT_NULL)
rt_thread_startup(tid1);
return 0;
}
/* 导出到 msh 命令列表中 */
MSH_CMD_EXPORT(thread_sample, thread sample);
甚至 Linux 环境下 socket 编程
int main(){
//创建套接字
int serv_sock = socket(AF_INET, SOCK_STREAM, IPPROTO_TCP);
//将套接字和IP、端口绑定
struct sockaddr_in serv_addr;
memset(&serv_addr, 0, sizeof(serv_addr)); //每个字节都用0填充
serv_addr.sin_family = AF_INET; //使用IPv4地址
serv_addr.sin_addr.s_addr = inet_addr("127.0.0.1"); //具体的IP地址
serv_addr.sin_port = htons(1234); //端口
bind(serv_sock, (struct sockaddr*)&serv_addr, sizeof(serv_addr));
//进入监听状态,等待用户发起请求
listen(serv_sock, 20);
//接收客户端请求
struct sockaddr_in clnt_addr;
socklen_t clnt_addr_size = sizeof(clnt_addr);
int clnt_sock = accept(serv_sock, (struct sockaddr*)&clnt_addr, &clnt_addr_size);
//向客户端发送数据
char str[] = "http://c.biancheng.net/socket/";
write(clnt_sock, str, sizeof(str));
//关闭套接字
close(clnt_sock);
close(serv_sock);
return 0;
}
这些代码都是类似的,都是定义一个东西等于一个函数的返回值,然后用不同方法操作这个东西。HAL 库里有些东西也是这样,但是 HAL 库还是和STM32硬件本身耦合的比较紧。
在学习使用 LVGL 时会熟悉 C 的一些编程方法和思想,比如 C 中继承,这种思想在 gui 上是可视化的,很容易理解。如果自己写过网站的话,css 样式控制代码里更是如此。在此基础上去使用 rt-thread 的成本就比较低了,只需要稍稍理解一下线程的概念,就能轻松的让多任务跑起来,而且手册中的 OOP 思想也因为有 lgvl 的对比理解,不那么抽象了。
熟练使用 rtos 大约也要花个几个月的时间,这时候应该可以很容易的实现出更大规模的系统。
熟练的基于 rtos 开发后,一方面可以去试着基于 linux 去开发对运算要求更高的应用,也可以去看看 linux 驱动开发,也可以在 linux 上玩玩,有了前面的基础,玩linux 也不困难。同时也可以去看看 rtthread 的实现原理,这是一个中等规模的 C 语言项目,同时也能学习操作系统的一些知识,rtt 里面好多东西在 linux 里都能找到影子 比如 menuconfig 工具,自动初始化机制的宏定义,甚至驱动框架都有借鉴的地方。
(2022.6)
嵌入式的领域过于宽广,洗衣机控制系统、手机、甚至树莓派都可以叫做嵌入式平台,Nvidia 把自己推出的小型 AI 计算机也叫做嵌入式边缘计算平台,所以我用一句话总结嵌入式:除了日常使用的通用电脑之外其他的可以跑代码的、有 CPU 、需要写程序的计算设备。
NVIDIA 官网对 Jetson 的介绍 Jetson NANO 开发套件,工控造型的nano除了这些比较贵的,像一台电脑可以运行 Linux 的嵌入式设备,也有结构简单,偏底层应用的芯片。
arm cortex-m 内核,ST、GD、NXP的芯片这些芯片的内核,或者叫 CPU 都是 ARM 公司设计的,通用 PC 一般来讲都是 x86 架构(Mac 上用的 M1 是个例外),这也是嵌入式系统的一个特征。
- 2022/10/18
- 嵌入式软件。程序设计。最近在学抽象数学,数学的发展在一步步抽象,在学习矩阵分析的时候,会发现微积分里的运算、函数,线性代数中的欧几里得空间居然都变成了矩阵分析里的实例,矩阵分析像是一个类,各种东西抽象出一个通用的思想,共性的东西。程序设计也是在一步步从底层向上抽象,这两种不同的东西是否有一些联系呢?思维上相同的东西。比如C++的类和对象,线性代数本身像是一个抽象的类,实例化后有欧几里得空间、状态空间,各种空间。甚至矩阵分析里的各种运算符,要格外的关注其含义,即运算的空间,+的含义是不同的(抽象空间的+或数域的+),这一点C++有运算符重载这个特性,居然可以直接去实现出来矩阵分析里的一些思想,抽象类相加的含义。