嵌入式系统的应用领域极为广泛。在智能家居领域、工业自动化方面、医疗领域、交通运输领域、消费电子领域等领域发挥着重要作用,它能够满足不同领域特定的应用需求,为各个行业提供高效、精确的技术支持,为人们带来更加智能、便捷、高效的生活和工作环境。
一、入门准备(一)明确学习方向
嵌入式开发的主要方向为 Linux 方向,因此熟悉嵌入式 Linux 系统操作平台至关重要。只有对嵌入式 Linux 系统有深入的了解和熟练的操作,才能为后续的学习和开发打下坚实的基础。
(二)掌握基础知识
精通 C 语言、数据结构和计算机原理是学习嵌入式的基础。学习 C 语言要达到的标准是,看到一个项目时,脑海里能够直接对这个项目有清晰的思路,并可以熟练地将代码写出来。所以,C 语言的学习需要花费较长的时间,不断巩固和提高。数据结构和算法也非常重要。在嵌入式开发中,掌握好数据结构和算法,能够为将来做项目打下坚实的基础。
二、学习步骤
(一)掌握 Linux 基本操作
Linux 作为嵌入式开发最常用的操作系统,具有开源、稳定、高效、灵活等诸多优点。对于嵌入式开发者而言,熟悉 Linux 的基本操作至关重要。使用命令行是 Linux 操作的基础,可以通过命令快速执行各种任务,管理文件和目录能够让开发者高效地组织和查找项目文件。设置权限和用户则可以保证系统的安全性和稳定性,不同的用户可以拥有不同的权限,防止误操作和数据泄露。
(二)学习 C 语言基础
C 语言在嵌入式开发中起着基石的作用。它是一种非常接近硬件的编程语言,可以直接操作内存和寄存器等底层资源,同时也是很多操作系统和库的实现语言。C 语言的核心内容丰富多样,数据类型包括整型、浮点型、字符型等,不同的数据类型在存储和运算上有不同的特点。指针则是 C 语言的强大特性之一,可以直接操作内存地址,实现高效的内存管理。
(三)入门单片机 单片机是嵌入式开发的基础硬件设备。51 单片机适合初学者,对硬件知识要求不高,是入门的首选。学习单片机可以了解硬件的基本原理和操作方法,如如何连接电源、如何配置引脚、如何编写驱动程序等。在开发板上进行实验,只需要掌握一些基本的连接线路。如果能够自己设计 PCB 板,那就更完美了。对 C 语言要求比较高,但如果前面的 C 语言基础打得好,学习起来不会太吃力。(四)深入学习 STM32
STM32 是一种基于 ARM 架构的 32 位单片机,在嵌入式开发中处于进阶地位。相比于 51 单片机,STM32 操作起来复杂一些,但性能也更强大。它有很多种类和型号,可以满足不同的需求和场景。学习 STM32 的方法和 51 单片机不太相同,它更多地使用库来进行编程,比如 HAL 库、CubeMX 库等。
(五)进阶 ARM Cortex A
ARM Cortex A 系列是当前主流的处理器架构,在嵌入式开发中具有实用地位。它可以运行 Linux 操作系统,支持多任务和多线程。如果有精力,可以深入研究一些高级话题,比如虚拟化、实时性、安全性等。但如果没有,前面的内容掌握得好,就足够找到一份不错的工作了。
三、学习注意事项
(一)理论与实践并重
对一个初学嵌入式的人来说,如果按教科书式的学法,上来就是一大堆名词,学了半天还搞不清这些起什么作用,也许用不了几天就会觉得枯燥乏味以致半途而废。所以学习与实践结合是一个好方法,边学习、边演练,循序渐进,这样用不了几次就能将所用到的指令理解、吃透、扎根于脑海,甚至 “根深蒂固”。
在学习系统编程时,通过实际操作文件编程、进程控制、多线程编程以及网络编程等内容,真正理解操作系统的原理和机制,如文件系统如何管理文件、进程状态如何转换、线程如何同步、网络通信如何实现等。
(二)合理安排时间和选择适合的学习方式
学习嵌入式不能 “三天打鱼、两天晒网”,要有持之以恒的毅力与决心。嵌入式学习方式大体上分为两种——自学和机构。自学需要学员自身有一定的自制力,能够隔绝外界的不可定因素,全身心的投入到嵌入式的学习中;机构提供系统的课程和学习氛围,遇到问题时可以及时向老师同学寻求帮助。但当前像华清、粤嵌等嵌入式培训机构越来越多,要提高自身的辨别能力。
(三)定期复习知识
嵌入式是一个需要不断更新知识的领域。可以每隔一段时间回顾之前学习的内容,如复习 C 语言的数据类型、程序结构等基础知识,或者复习系统编程中的文件编程、进程控制等内容。同时,在进行实践项目时,也可以有意识地运用之前学过的知识,进一步加深理解和记忆。