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發(fā)一篇給電子設計信息網(wǎng)（www.eaw.com.cn）的“技術(shù)人生”雜志寫(xiě)的文章，希望大伙能有所體會(huì )。另外，如果要轉載請注明是電子設計信息網(wǎng)的“技術(shù)人生”雜志，謝謝！
如何快速有效的掌握ARM和Linux
如何才能少走彎路，即“快速”又“有效”的掌握ARM Linux？這是大多數初學(xué)者都會(huì )有的疑問(wèn)，阿南覺(jué)得這是一個(gè)非常好的問(wèn)題，學(xué)習者就應當經(jīng)常思考自己是否處在最有效的方式下學(xué)習。所以《ARM Linux入門(mén)與實(shí)踐》一書(shū)也主要以阿南的ARM和Linux自學(xué)經(jīng)歷為線(xiàn)索、基礎，試圖希望自學(xué)朋友們能夠從中體會(huì )出規律、方法和道理，再根據自身的實(shí)踐情況總結出適合自己的一套快速、有效的掌握ARM Linux的學(xué)習步驟和方法。此次有幸在《技術(shù)人生》里和朋友們再次交流這個(gè)問(wèn)題，阿南感到高興！希望能夠給更多的朋友以借鑒，也歡迎朋友們給阿南來(lái)信（ccn422@hotmail.com）進(jìn)一步交流學(xué)習共同提高。
一．明確學(xué)習目標和目的
隨著(zhù)工作的深入，需要學(xué)習的知識、技術(shù)也越來(lái)越多，這讓阿南不得不在學(xué)習時(shí)特別強調目標和目的性。比如在A(yíng)RM的學(xué)習中，不需要學(xué)習太多的匯編知識，因為一般的ARM應用幾乎不親自用匯編去寫(xiě)程序，只需要能夠理解啟動(dòng)代碼和少量用匯編實(shí)現的底層庫函數。在Linux的學(xué)習中，不需要去研究大量的內核源代碼，只需學(xué)習常用的Linux命令、目錄結構等，再以應用編程和Linux驅動(dòng)編程為主。如果工作上需要GUI和網(wǎng)絡(luò )編程，那么也可以有選擇的學(xué)習相應的部分知識�？傊龅剑号c目標較遠的“不學(xué)”，或暫時(shí)不學(xué)，因為即使學(xué)了也很快會(huì )忘記，但卻浪費了原本就緊張的時(shí)間。阿南認為之所以有天才或智者，主要取決于它善于思考，尋找方法和捷徑，善于判斷重點(diǎn)和次要，善于花時(shí)間扎扎實(shí)實(shí)的做好必須要做的工作，學(xué)習必須要學(xué)習的知識，而不拘泥于次要或不相關(guān)的細節上。
二．硬件是基礎，但它沒(méi)有想象中難
通�？梢詫⒄麄�(gè)嵌入式系統分成硬件、底層驅動(dòng)和應用程序三個(gè)部分，而學(xué)習者除了具有不同程度的單片機基礎的電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)外，還有計算機軟件專(zhuān)業(yè)的朋友。據阿南觀(guān)察，無(wú)論是電子還是計算機專(zhuān)業(yè)都對底層驅動(dòng)最感興趣，都想將來(lái)從事基于Linux下的驅動(dòng)開(kāi)發(fā)。底層驅動(dòng)位于硬件和應用程序之間，是橋梁，它不僅要求工程師能夠理解硬件，也要求有一定的應用編程能力。其中硬件是基礎，如果不想只從事純應用（和硬件沒(méi)有任何關(guān)系）編程，那必須要求掌握一定的ARM系統與接口等硬件技術(shù)，具有分析系統原理和調試解決問(wèn)題的能力。而事實(shí)上，初學(xué)者往往忽略了硬件，忽略了整個(gè)系統的原理構成。電子類(lèi)專(zhuān)業(yè)的學(xué)習者急于去學(xué)習軟件，急于在開(kāi)發(fā)板上運行程序，有些朋友甚至將開(kāi)發(fā)板自帶的所有程序編譯、運行一次就認為已經(jīng)學(xué)完、掌握ARM了。計算機專(zhuān)業(yè)的朋友更是害怕硬件，只學(xué)軟件。阿南覺(jué)得這種學(xué)習方式是不好的，應該重視硬件，從硬件的原理開(kāi)始掌握。其實(shí)硬件并沒(méi)有初學(xué)者想像中難，ARM處理器原廠(chǎng)或第三方也都會(huì )提供完整的硬件參考設計，都是標準化電路及接口，學(xué)習者只要突破一種就可舉一反三到多種ARM處理器，就可以幫助學(xué)習者在學(xué)習軟件時(shí)消除硬件上的模糊。如果計算機專(zhuān)業(yè)的朋友確實(shí)沒(méi)有一點(diǎn)的硬件基礎，可以找本模擬、數字的基礎書(shū)查閱，也可參考一些嵌入式硬件設計的書(shū)籍和直接查看芯片的數據手冊。
三．在源碼和實(shí)驗中求答案，培養獨立解決問(wèn)題的思維能力
什么最能體現一個(gè)工程師的經(jīng)驗水平？什么樣的能力最能體現一個(gè)工程師在團隊中的價(jià)值？阿南認為是解決問(wèn)題的能力，只有解決別人都不能解決的問(wèn)題才能真正體現您在團隊中的價(jià)值和不可或缺的重要性。如果說(shuō)編程的速度，您可能會(huì )比一個(gè)人快，但你絕對不會(huì )比兩個(gè)人甚至整個(gè)團隊加起來(lái)還要快，但您完全可以解決其它人甚至一個(gè)團隊都無(wú)法解決的問(wèn)題。而解決問(wèn)題的能力如何去培養呢？它需要在初學(xué)時(shí)就養成一種獨立思考解決問(wèn)題的習慣，需要在實(shí)踐中不斷的摸索、總結經(jīng)驗和思維方式，也是一個(gè)工程師內功的表現。而目前很多學(xué)習者在遇到問(wèn)題時(shí)就不知所措，急于請教別人，甚至在BBS發(fā)出“跪求”，把“男兒膝下有黃金”忘的一干二凈，這種習慣是不可取的，也培養不出解決問(wèn)題的能力，更達不到有效掌握一種技術(shù)的真締。在A(yíng)RM應用中通常分硬件和軟件問(wèn)題，硬件通常由電源、處理器配置以及接口等問(wèn)題，檢查的順序應該是電源、ARM內核再到外圍接口，ARM硬件仿真器在硬件調試中將發(fā)揮重要的作用，有時(shí)也需要示波器等常用工具，甚至需要借用測試代碼。軟件的問(wèn)題更多的是需要分析源代碼，有時(shí)也必須通過(guò)仿真調試。
四．以單片機的思維，重點(diǎn)突出ARM的不同之處
大部分的ARM學(xué)習者都有一定程度的單片機基礎，此時(shí)完全可以將ARM看作是超級單片機，以單片機的思維方式去理解，重點(diǎn)突出ARM系統的不同且關(guān)鍵之處，加以學(xué)習。在硬件上，ARM通常運行更高的主頻，通過(guò)總線(xiàn)擴展大容易的Flash和SDRAM（甚至DDR），具有更多的管腳及采用高密度的BGA封裝，以及超強的外設等，因此ARM系統往往需要更多層的PCB，且對器件的布局，信號走線(xiàn)等都有一定的要求。所以在A(yíng)RM的硬件設計中要特別注意處理器的一些關(guān)鍵信號引腳的處理，一定要仔細閱讀處理器用戶(hù)手冊上對各信號管腳的描述，有些引腳在不用時(shí)必須接固定的高或低電平，DDR的信號線(xiàn)需要等長(cháng)處理等，否則系統將不能正常運行。由于目前單片機基本上是將Flash和RAM內置，所以朋友們可能都沒(méi)有像最早的8031那樣擴展過(guò)外部存儲器（可以重新復習一下單片機的基礎），此時(shí)應該重點(diǎn)理解ARM的總線(xiàn)擴展方式，理解它是如何外擴Flash、SDRAM（或DDR）及其它的總線(xiàn)設備等，它們的存儲空間又是如何分配等，此時(shí)參考數據手冊的內存映射圖和一些SDRAM、Flash等的基本原理、尋址方式等都大有幫助。在軟件，ARM如果不跑操作系統，那么它和單片機也是非常類(lèi)似的，此時(shí)朋友們只需熟悉ARM的開(kāi)發(fā)環(huán)境、工具的使用。然后將重點(diǎn)放在A(yíng)RM處理器的啟動(dòng)過(guò)程和中斷處理過(guò)程上，阿南認為如果沒(méi)能理解這兩個(gè)過(guò)程，那么就不算掌握ARM�。�！由于官方或第三方都會(huì )提供測試程序，所以我們也不需要親自去實(shí)現，但必須把它分析透徹，因為它太重要了，直接關(guān)系著(zhù)整個(gè)系統能否正常運行。ARM處理器通常都會(huì )外擴大容量的NAND Flash，支持NAND Flash的直接引導啟動(dòng)，而這是單片機所沒(méi)有的，因此朋友們也需要重點(diǎn)理解NAND Flash的應用。在使用單片機時(shí)，我們習慣從無(wú)到有開(kāi)始寫(xiě)程序，而在使用ARM時(shí)我們要懂得利用資源，直接在官方提供的DEMO中提取代碼。
五．PC機的Linux技術(shù)同樣適用于A(yíng)RM Linux
阿南發(fā)現很多朋友存在一個(gè)誤區：學(xué)習嵌入式Linux必須在開(kāi)發(fā)板上才能進(jìn)行，而不能好好利用PC機的強大資源或者忽略了Linux的基礎。其實(shí)PC機的Linux編程同樣適用于A(yíng)RM Linux，當您有了PC機的Linux基礎后，只需重點(diǎn)學(xué)習ARM Linux的開(kāi)發(fā)方式、工具使用，及嵌入式硬件資源的局限性所帶來(lái)一些需要注意的地方。阿南覺(jué)得ARM Linux基本上就等于A(yíng)RM的前后臺應用和通用的Linux技術(shù)的結合。因此完整的ARM和Linux技術(shù)的學(xué)習順序應該為ARM的硬件，ARM前后臺應用，PC機Linux的命令操作，PC機Linux應用編程，PC機Linux的驅動(dòng)技術(shù)，PC機的GUI和網(wǎng)絡(luò )編程，再到基于A(yíng)RM Linux特有的開(kāi)發(fā)技術(shù)。當然朋友們也可以有選擇的進(jìn)行學(xué)習，比如不需要GUI或不需要網(wǎng)絡(luò )編程，不想從事ARM硬件等。
六．不實(shí)踐永遠掌握不了ARM，工具決定效率
嵌入式是一門(mén)實(shí)踐性很強的技術(shù)，如果只想看書(shū)，而不去實(shí)踐，那么阿南建議請不要浪費時(shí)間。多看書(shū)也無(wú)用（現在書(shū)店的嵌入式書(shū)籍太多），要有選擇性、針對性的看�？磿�(shū)的目的可以概括為理論基礎、應用指導和給解決問(wèn)題提供思路3種。理論基礎需要系統的學(xué)習，建議選擇一些國外的經(jīng)典教材（如《UNIX環(huán)境高級編程》或《GNU/Linux編程指南》等），但對將來(lái)的應用不相關(guān)的也可以略去或泛讀�；A的學(xué)習也離不開(kāi)實(shí)踐，需要實(shí)踐操作來(lái)進(jìn)一步的驗證理解。應用指導一般都是在實(shí)踐應用到時(shí)再去學(xué)習，邊看邊實(shí)踐，如處理器的某個(gè)外設使用，需要查看處理器的用戶(hù)指南或規格書(shū)的相關(guān)部分。如ARM Linux開(kāi)發(fā)環(huán)境、工具的使用，可以參考具體的資料，也可以作一些筆記給以后應用時(shí)直接參考。當出現無(wú)法解決的難題而沒(méi)有頭緒時(shí)，此時(shí)可能需要上網(wǎng)收索相關(guān)的資料，或大量的查找相關(guān)的技術(shù)書(shū)籍，當有思路后就要通過(guò)實(shí)踐測試、實(shí)驗去驗證解決問(wèn)題�？傊�，理論是為實(shí)踐服務(wù)的，脫離了實(shí)踐，脫離了實(shí)際應用，看書(shū)就等于浪費時(shí)間�。�！開(kāi)發(fā)工具在實(shí)踐中起著(zhù)重要作用，不僅決定開(kāi)發(fā)效率，也提高學(xué)習的效率。因此學(xué)習者需要一個(gè)開(kāi)發(fā)學(xué)習板（或實(shí)踐產(chǎn)品及目標板），朋友們如果資金允許，也請盡量配置一個(gè)硬件仿真器，它不僅給仿真調試帶來(lái)了便利，而有些問(wèn)題就必須要通過(guò)仿真器查看CPU內部寄存器等狀態(tài)來(lái)查找解決。
阿南
2008-11-24 |
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發(fā)表于 2009-8-3 23:22:56
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發(fā)表于 2009-8-5 23:49:07