以后想從事嵌入式軟件，應該掌握什么知識？
時間：2024-01-19 來源：華清遠見
一、 什么是嵌入式軟件？
嵌入式軟件通常是指嵌入式系統中運行的軟件，嵌入式系統是一種特殊的計算機系統，通常用于控制、監測和數據處理等任務。嵌入式系統通常由硬件和軟件兩個部分組成，其中嵌入式軟件是指在嵌入式系統中運行的程序，用于控制硬件并提供特定的功能和服務。嵌入式軟件應用廣泛，包括汽車、醫療設備、智能家居、智能穿戴、工業自動化等眾多領域。
二、 嵌入式軟件開發應掌握的知識
1.基礎知識
1.1 c/c++編程語言和數據結構
C/C++ 是嵌入式系統中常用的編程語言，因為它們提供了直接訪問硬件的能力。通過使用特定的編譯器和調用硬件相關的接口，可以實現對各種外設的控制，如GPIO、串口、SPI、I2C 等。這使得嵌入式軟件開發人員能夠充分利用硬件資源，滿足特定的需求。
1.2數據結構與算法
嵌入式系統通常具有有限的內存資源。通過使用合適的數據結構和算法，可以有效地管理和利用內存空間。通過選擇正確的數據結構和算法，還可以降低算法的時間復雜度，減少運行時間，并提高系統的響應速度。在管理多個并發任務和資源時，可以幫助實現高效的資源管理。
1.3 Linux相關知識點學習
熟悉 Linux 的基本使用對于嵌入式軟件開發至關重要。包括文件系統的管理、用戶權限的控制、軟件包管理等。嵌入式開發人員需要能夠在 Linux 環境下進行開發、調試和部署工作。因此我們需要對相關指令操作例如，文件操作（ls、cd、cp、mv、rm）、進程管理（ps、kill、top）、網絡配置（ifconfig、ping）、用戶管理（adduser、passwd）等進行熟悉了解。在進行編譯和調試的過程中還需要用到gcc完成交叉編譯，使用gdb完成相關的調試和分析。因此我們還需要掌握gcc和gdb的使用。
2.進階知識
2.1文件 I/O
文件操作：包括創建、打開、讀取、寫入和關閉文件等基本操作。
文件描述符：了解文件描述符的概念，以及如何使用它們進行文件 I/O 操作。
文件權限和訪問控制：了解文件權限的概念，以及如何設置和修改文件權限。
文件系統：理解文件系統的層次結構、路徑和目錄操作，以及如何在嵌入式系統中管理文件系統。
2.2線程和進程
進程和線程的概念：了解進程和線程的基本概念，以及它們之間的區別和聯系。
線程同步和互斥：學習如何使用線程同步機制（如互斥鎖、條件變量）來處理多個線程之間的共享資源訪問問題。
進程間通信（IPC）：了解不同的進程間通信機制，如管道、消息隊列、共享內存等，以實現進程間的數據交換和協調。
2.3網絡編程
網絡協議和套接字：了解 TCP/IP 協議棧的基本原理，以及如何使用套接字進行網絡通信。
套接字編程：學習使用套接字庫（如 BSD Socket）進行網絡編程，包括創建套接字、綁定地址、監聽連接、發送和接收數據等操作。
客戶端-服務器模型：了解基于客戶端-服務器模型的網絡應用程序開發，包括并發服務器的設計和實現。
3.高階知識
3.1ARM 架構
ARM 處理器架構：了解 ARM 處理器的架構特點和指令集，包括 ARM 模式和 Thumb 模式的區別，以及 ARM Cortex 系列處理器的特性。
嵌入式 ARM 開發：學習如何在嵌入式系統中使用 ARM 處理器進行開發，包括交叉編譯工具鏈的配置、裸機編程、匯編語言編程等內容。
3.2系統移植
熟悉硬件平臺：了解目標硬件平臺的體系結構、外設接口、引腳定義等信息，為系統移植做好準備。
Bootloader 和內核移植：學習如何移植引導加載程序（Bootloader）和操作系統內核到目標硬件平臺上，確保系統能夠正確啟動和運行。
設備樹（Device Tree）：了解設備樹的概念和用途，學習如何編寫和使用設備樹描述文件來描述硬件設備和資源分配信息。
3.3 Linux 驅動開發
Linux 內核架構：了解 Linux 內核的基本架構、模塊化設計和驅動模型，包括字符設備驅動、塊設備驅動、網絡設備驅動等。
設備驅動編程：學習如何編寫 Linux 設備驅動程序，包括驅動注冊、設備初始化、文件操作接口、中斷處理、DMA 等方面的內容。
調試和優化：掌握針對 Linux 驅動程序的調試技巧和性能優化方法，包括使用 printk 進行調試、分析內核日志、性能分析工具等。
