嵌入式學(xué)習(xí)過(guò)程繞不開(kāi)的知識(shí)點(diǎn)

很多人嵌入式學(xué)習(xí)都有些迷茫，不知道從哪里入手，不知道自己的水平位于哪個(gè)層次，不知道從哪方面提升。今天我們就從一個(gè)8年工作經(jīng)驗(yàn)的嵌入式資深工程師的分享，來(lái)看一下嵌入式學(xué)習(xí)那些你繞不開(kāi)的技術(shù)點(diǎn)。

做嵌入式這行已經(jīng)8年了吧，也算是一個(gè)老工程師了，工作多年，做過(guò)MCU、DSP、ARM、ARM+DSP、ARM+FPGA等等芯片。現(xiàn)在將嵌入式學(xué)習(xí)的一些繞不開(kāi)的技術(shù)點(diǎn)整理下，希望對(duì)嵌入式初學(xué)者有些幫助。

1. 嵌入式繞不開(kāi)各種接口

比如：UART、SPI、I2C、USB、ETH、MIPI、EDP、CAN、I2S、HDMI等等。需要了解各接口的使用場(chǎng)景、帶寬、機(jī)制、時(shí)序、工作模式、缺點(diǎn)、時(shí)序等等，硬件接口這一塊兒就會(huì)讓很多新手摸不到頭腦。

2. 嵌入式繞不開(kāi)交叉編譯工具

嵌入式一般都需要自己搭建交叉編譯工具鏈，當(dāng)然MCU類(lèi)的開(kāi)發(fā)也會(huì)有成熟的IDE可供使用，但是對(duì)于編譯器而言一般都是GCC。

對(duì)于嵌入式開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，搭建交叉編譯工具鏈。編譯過(guò)程分為 —— 預(yù)編譯、編譯、匯編、鏈接，通過(guò)GCC提供的工具可以使程序完成任一階段的處理，要清楚各個(gè)階段主要完成了什么工作。鏈接分為靜態(tài)鏈接、動(dòng)態(tài)鏈接，各自的優(yōu)缺點(diǎn)及使用場(chǎng)景要知道；同時(shí)編譯生成ELF格式的文件，要理解ELF文件的格式、必要的時(shí)候需要通過(guò)objdump或readelf工具來(lái)解析ELF文件。

3. 嵌入式開(kāi)發(fā)繞不開(kāi)調(diào)試

嵌入式開(kāi)發(fā)的很大一部分時(shí)間都在調(diào)試，好的調(diào)試方法和工具可以更快速的定位問(wèn)題。

· vargrind 

· gdb

· kdump

· corddump 

· oops

4. 嵌入式開(kāi)發(fā)離不開(kāi)優(yōu)化

嵌入式的優(yōu)化分為兩部分：算法上的優(yōu)化，編程上的優(yōu)化。其中編程上的優(yōu)化分為以下技術(shù)：

· 內(nèi)存使用上的優(yōu)化-cacheline的使用

cache涉及到cache命中率、cache一致性，write-back，wrte-through等。全局變量問(wèn)題、常用變量位置問(wèn)題、互鎖問(wèn)題。

· 并行優(yōu)化

并行優(yōu)化主要是SIMT或SIMD技術(shù)的應(yīng)用，包括GPU的使用，NEON優(yōu)化、SSE優(yōu)化等。其中并行分為任務(wù)并行和數(shù)據(jù)并行、任務(wù)并行是多核方面的優(yōu)勢(shì)。數(shù)據(jù)并行是GPU和NEON來(lái)解決。

· 依賴(lài)性問(wèn)題

依賴(lài)性問(wèn)題主要是流水線(xiàn)問(wèn)題，避免數(shù)據(jù)的依賴(lài)性可以高效的使用流水線(xiàn)。至于這部分的優(yōu)化要借助反匯編，來(lái)對(duì)比不同寫(xiě)法造成的差異。

5. 嵌入式繞不開(kāi)驅(qū)動(dòng)

很多人對(duì)驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)有技術(shù)情節(jié)，越是年輕的工程師越是這樣。驅(qū)動(dòng)的開(kāi)發(fā)本質(zhì)上就是給外設(shè)配置參數(shù)，使其工作在期望的方式。linux下的驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)需要遵從linux的驅(qū)動(dòng)框架，裸機(jī)的驅(qū)動(dòng)開(kāi)發(fā)就是直接配置寄存器就可以。

linux有一個(gè)很好的理念，就是萬(wàn)物皆文件，linux將外設(shè)也會(huì)抽象成文件，讀寫(xiě)外設(shè)和讀寫(xiě)文件在操作上沒(méi)有了區(qū)別。linux下的設(shè)備分為字符型設(shè)備、塊設(shè)備、網(wǎng)絡(luò)設(shè)備。

linux下注冊(cè)驅(qū)動(dòng)的時(shí)候，將設(shè)備號(hào)和文件名進(jìn)行了映射，并實(shí)現(xiàn)file_operation里的一些函數(shù)，例如，write、read、ioctl。其中write、read主要用于讀寫(xiě)外設(shè)的有用數(shù)據(jù)。ioctl主要用于配置外設(shè)的一些參數(shù)，使其工作在不同的模式或狀態(tài)。

6. 嵌入式離不開(kāi)操作系統(tǒng)

嵌入式操作系統(tǒng)有很多種：vxworks、ucos、freertos、bios、linux、uclinux、nuttx等等。對(duì)于操作系統(tǒng)的選擇個(gè)人感覺(jué)要看實(shí)時(shí)性，以及生態(tài)。生態(tài)很重要，這樣出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候，才不至于絕望，感覺(jué)不是孤軍奮斗。

其實(shí)操作系統(tǒng)的出現(xiàn)，主要是為了解決任務(wù)調(diào)度、內(nèi)存管理，這兩方面是操作系統(tǒng)的精髓。感興趣可以閱讀源碼，ucos的源碼不多，可以從它看起。

嵌入式的東西很多，想要整理起來(lái)，也是很花費(fèi)力氣的一件事情，稍后的一年時(shí)間，有時(shí)間我就會(huì)慢慢的整理，算是對(duì)自己做一個(gè)交代，當(dāng)然如果對(duì)別人有用的話(huà)，那就更好。

目前AI異常火爆，現(xiàn)階段大家都停留在功能實(shí)現(xiàn)上，至于端測(cè)的落地，個(gè)人感覺(jué)還有一小段距離要走。當(dāng)AI落地的時(shí)候，我相信市場(chǎng)上對(duì)嵌入式工程師、硬件工程師的需求會(huì)越來(lái)越大。尤其是涉及到性能優(yōu)化方面，我相信應(yīng)該會(huì)有很大的市場(chǎng)吧。