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nand flash dma 嵌入式Linux学习方法适合初学者设计学习计划

发布时间 : 2024-11-23

作者 : 小编

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嵌入式Linux学习方法适合初学者设计学习计划

俗话说万事开头难（然后中间难，最后难？），刚开始的时候，你是否根本就不知如何开始，上网查资料被一堆堆新名词搞的找不到北，去图书馆看书也是找不到方向?又是arm，又是linux，又是uboot头都大了。不知道自己究竟从哪里开始?

下面就跟着我学习设计嵌入式工程师的修炼日记吧!

简单说，从arm基础知识到裸机编程，从uCOSII到linux，从linux基础的命令到shell编程，从u-boot到文件系统，最后到现在的linux驱动程序。从简单到复杂，从基础到高级基本是按照这个来的。

第一阶段：嵌入式硬件基础以及裸机程序开发

1.知识点：

(1) arm处理器基础知识，工作模式，寄存器，中断与异常，寻址方式，汇编指令集

(2) 熟悉ADS集成开发环境为裸机程序开发做准备

(3) 裸机程序开发：LED，串口，LCD，触摸屏，NANDFLASH，IIC，IIS，DMA等

2.过程以及目的：

这一阶段的学习主要是熟悉嵌入式的硬件，为以后的linux驱动打基础。因为嵌入式主打处理器架构就是arm,所以针对arm来学习。首先学习基础知识，然后通过在开发板上的练习来掌握。这一阶段所用的资料主要有：

(1) 《ARM嵌入式基础教程》这本书主要看arm基础的知识。这本书是讲arm7的，但是arm的基础的指令集以及模型是一样的。

(2) 《嵌入式linux应用开发完全手册》这本书主要看介绍s3c2410接口模块的部分，实验裸机的时候需要硬件的知识。

3.所用时间 ：大约两个月。

第二阶段：linux基础以及shell编程

1.知识点

(1) linux基础知识

(2) linux安装与使用

(3) linux常用命令

(4) vi使用

(5) 简单shell编程

2.过程以及目的 ：

这一阶段的学习主要是熟悉linux，会安装linux，了解Linux的基础知识，会简单的操作。刚开始安装linux还是在虚拟机上安装比较好,安装开发板推荐的Fedora9，按照开发板配套的说明一步一步的安装，然后在上面练习各种命令。这一阶段主要要看《鸟哥的linux私房菜基础学习篇》，这个书有电子版，也不用全看，主要是看前面对Linux基础知识的描述，以及基本的命令。命令只是了解，那么多记也记不下来，以后用时的再查阅。这一阶段主要目的是对linux有一个整体的了解，最起码要知道基础的一些概念，还有会一些基本的操作。

3.时间 ：大约一个月

第三阶段：linux应用程序基础开发

1.知识点 ：

(1) GCC，GDB，Make 基础

(2) 文件，时间编程

(3) 多进程，多线程程序设计

(4) 进程间通信

2. 过程以及目的 ：

这一阶段的学习主要是了解linux应用程序的编写调试，也都是基础知识，主要目的还是熟悉Linux。熟悉其中应用程序有关的一些概念，为以后打基础。这一阶段主要看了《嵌入式Linux应用程序开发标准教程》，这本书对linux上应用程序编写讲的很详细，而且不是很难，那本最经典的《UNIX高级环境编程》讲的比较深入，刚开始看有点难，万事开头难还是从简单的开始。学习应用编程以后也不一定搞应用，从事嵌入式linux行业的人，这是必须的基本技能。

3. 时间 ：大约一个月

第四阶段：uCOSII操作系统学习

1.知识点 ：

(1)嵌入式实时操作系统的概念以及基础知识

(2)uCOSII操作系统源代码阅读

(3)移植uCOSII

(4)uCOSII操作系统应用编程

2.过程以及目的 ：

这一阶段的学习主要是了解嵌入式实时操作系统的基础，因为uCOSII是开源的，可以研究他的代码。对操作系统的任务调度以及资源管理有直观的认识。并且阅读他的源码能够提高自己的编程能力与虽说友规范自己的编程习惯。善之臂提供了uCOSII的移植版本。但是自己实际移植一次能够有更深刻的认识。这个操作系统比较简单，所以应用程序的编写就很重要，在上面实现几个功能还是有助于对系统的理解。这一阶段主要看的就是绍贝贝翻译的uCOSII作者所著的《嵌入式实时操作系统uCOS-II》,里面对操作系统的源码有这详细的分析。看透这本书后就会对uCOSII有一个深入的了解。这一阶段的主要目的是了解操作系统的知识，比如任务调度，并发与竞态。还有一个目的就是锻炼自己的编程能力。因为如果看介绍操作系统原理的书会比较枯燥，我感觉阅读一个操作系统的源码比看一千本介绍原理的书来的实惠的多。

3.时间 ：大约一个月

第五阶段：bootloader学习

1.知识点 ：

(1)bootloader基础知识

(2)u-boot基础与命令

(3)u-boot移植

2.过程以及目的 ：

bootloader是一个linux嵌入式系统的不可缺少的部分。这一阶段的学习主要是了解bootloader的作用，以及通用bootloader---u-boot的知识，刚开始学会用u-boot的各种命令。然后分析u-boot的启动流程和Makefile以及u-boot加载内核过程。然后按照别人的步骤一步一步的移植内核，多做几编以熟悉这个过程。然后在熟悉整个u-boot的基础上，独自完成u-boot的移植，并添加自己修改。这一阶段主要参考资料就是光盘自带的u-boot移植参考手册和一些网络上的文章。个人感觉u-boot移植这方面的网络资源相当的丰富。

3.时间 ：大约一个月

第六阶段：文件系统学习

1.知识点 ：

(1)linux文件系统的种类与作用

(2)熟悉busybox的使用，以及linux系统启动过程

(3)构建自己的根文件系统

2.过程以及目的 :

文件系统也是一个linux嵌入式系统不可缺少的部分，这一阶段的学习主要是熟悉根文件系统的作用以及基础知识。并且自己构建自己的根文件系统。这一阶段所看的书有《构建嵌入式linux系统》，这本书详细讲解了嵌入式linux的所有元素，包括文件系统.这里主要看文件系统这块。我还参考了网上的一些文章。这里首先要熟悉基本的一些Linux文件系统,然后学习busybox的使用以及linux的启动过程，最后参考别人的一步一步来构建自己的文件系统。

3.时间 ：大约半个月

第七阶段：嵌入式图形界面GUI

1.知识点 ：

(1)嵌入式图形界面GUI的种类与特点

(2)minigui 基础知识

(3)minigui 移植与程序编写

2.过程以及目的 ：

嵌入式图形界面GUI作为嵌入式上层系统的东西也是需要了解的，这里我只学习了minigui，因为QT是需要C++的知识，而我没有学过C++.所以只看了minigui的相关知识。这个阶段的目的主要是熟悉一下嵌入式图形接界面的开发流程，因为以后也不打算搞应用。只是熟悉一下嵌入式组成的一些方面。这里只要将minigui移植到板子上能跑hello程序就可以了。其他的也不用深入了解。通过移植minigui对linux上运行的软件以及函数库，程序运行原理，编译器都会有一个新的认识。

3 时间 ：大约半个月

第八阶段：linux驱动程序基础知识

1.知识点 ：

(1)看完《LINUX设备驱动程序》除了网络驱动程序，tty驱动程序，块驱动程序这几章不看，其他的都要看完。

(2)实验书中所有例程，要仔细分析结果，理解相关知识点。

(3)就算是例子，程序编程习惯一定要统一，文档一定要规范。

2.过程以及目的

这一阶段的目的就是为了linux驱动打基础，《LINUX设备驱动程序》(第三版)也就是大家所说的ldd3，是最经典的一本讲linux驱动的书，一定要看而且多看几遍。第一次看很难看进去，感觉讲的晦涩难懂。但是多看几遍就会由豁然开朗的感觉。看完了书，然后就是实验书中的例子。

3.时间 ：大约两个月

第九阶段：linux驱动实战

1. 知识点：

(1)通过led驱动理解杂项字符设备的注册与实现，并掌握MINI2440的IO操作过程。

(2)通过button驱动程序掌握基本的中断实现方法。

(3)掌握PWM驱动程序。

(4)通过触摸屏驱动程序掌握input设备模型的实现。

(5)掌握ADC驱动程序的设计

(6)掌握看门狗,rtc驱动程序的设计

(7)通过LCD驱动程序分析platform设备模型的实现。

2.过程以及目的 ：

这一阶段的学习主要是掌握实际的简单的驱动程序的实现与ldd3中的差别，并且分析一些linux子系统。通过这一阶段的学习，能够对linux驱动程序有更深入的认识。并且锻炼自己阅读海量代码的能力。这一阶段主要工作就是看代码，实验，看代码，实验，通过现象学习知识。

3. 时间 ：大约一个月

第十阶段：深入理解linux内核与USB子系统的研究

前九个阶段完成了，自己感觉嵌入式Linux应该应该算是入门了。所以要开始计划第十个阶段了。这一阶段基本上要确定自己未来的发展方向了。因为现在嵌入式系统的标准接口都有USB，所以学会USB的相关知识是很有竞争力的。搞驱动的人对内核应该有一定的了解，所以《深入理解Linux内核》还是必须的。这一阶段主要是学习USB协议，阅读linux USB子系统全部的代码，通过阅读代码加深对USB的理解，随后就是熟悉各种USB类协议，编写和移植USB驱动了。USB是我确定的方向，因为我想搞什么东西都要专一，什么都搞，什么也搞不好。所以我决定学习USB。决定以后从事嵌入式有关USB方面的工作。这一阶段的学习正在进行中，现在正在linux USB子系统浩瀚的代码中漫游。

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STM32F0单片机快速入门八聊聊 Coolie DMA

1. 苦力 DMA

世上本没有路，走的人多了，便成了路。世上本没有 DMA，需要搬运的数据多了，便有了 DMA。

大多数同学应该没有在项目中用过这个东西，因为一般情况下也真不需要这个东西。在早期的单片机中也不存在DMA模块。再加上很多谈 DMA 的文章，一上来就先来一个总线架构图，然后来一大堆让人生畏的词儿：共享总线，仲裁器，指针增量，对齐，中断 ... 好吧，每一个词都能吓跑一批胆小的。

真的需要这么复杂吗？就好比我们学开车一样，能不能先别去尝试弄懂发动机的原理，直接挂档踩油门走起来呢？

DMA是很简单的一个模块，首先他的功能单一，就是把数据从一个地方搬运到另一个地方，再一个它的用法也很简单，我们还是先从一个例子说起：

我们用 Keil 打开下面这个工程：

STM32Cube_FW_F0_V1.11.0\Projects\STM32F030R8-Nucleo\Examples\DMA\DMA_FLASHToRAM\MDK-ARM\Project.uvprojx

如图，有一些存储在 Flash 的数据需要搬运到 RAM 区的一个数组。通常我们可以用如下的代码实现：

for(i=0;i<BUFFER_SIZE;i++)

aDST_Buffer[i] = aSRC_Const_Buffer[i];

上面这个操作是 CPU 亲自完成的，首先把数据装进自己的寄存器，再把寄存器中的数据存放到目的地址。在例中所示这种数据比较少的情况下，这种搬运工作可以说瞬间就完成了。但如果数据量比较大，比如说要往显示屏刷新显示数据，就要占用 CPU 大量的时间了。这时候 CPU 就可以叫来 DMA 来干这件苦差事。DMA 就是芯片中的苦力集中营。

跟苦力需要交代清楚的最基本的事情就是：从哪儿搬到哪儿，货物有多少，搬一次还是有货物源源不断的到来，需要循环不断的搬。

让我们看一下代码，主程序非常简单，调用 DMA_Config(); 进行了一下配置后就自己该干嘛干嘛去了。

2. 代码

像串口工程代码声明了串口类型的 Handle一样，这里声明了一个 DMA 类型的 Handle 来负责 DMA 模块的处理。

DMA_HandleTypeDef DmaHandle;

需要注意的地方：

__HAL_RCC_DMA1_CLK_ENABLE();

使能模块时钟，使能模块时钟，使能模块时钟！重要的事情要说3遍。在使用任何一个模块之前首先要使能该模块的时钟，这是经常被忘记的一件事儿。这个功能在老型号单片机里是没有的。在不使用某模块时，彻底关断其时钟可以达到最大节省功耗的目的。

初始化参数(DmaHandle.Init.)：

Direction 从外设到内存，从内存到内存，还是从内存到外设？

PeriphInc 每传完一个数后外设地址是否自增1

MemInc 每传完一个数后内存地址是否自增1

PeriphDataAlignment 外设地址对齐方式，Byte,Halfword or Word

MemDataAlignment 内存地址对齐方式，Byte,Halfword or Word

Mode 单次，还是循环模式

Priority 优先级

初始化参数(DmaHandle.Instance):

DMA模块中有多个通道，此参数指明使用哪一个通道。

这个代码调用 HAL_DMA_Start_IT 这个函数启动了 DMA 传输，当数据搬运完后会产生一个完成中断，并调用回调函数 TransferComplete。在HAL层驱动中，已经完成了 DMA 中断所要做的基本处理，比如根据中断类型清除相应中断标志等。在回调函数中用户可以什么都不做，也可以根据需要添加代码，比如此例中用点亮 LED 灯的方式来标志传输完成。

3. 串口如何使用 DMA 传输

前面的例子是用软件的方式触发 DMA 传输，在应用中经常会用到由某个事件触发的情况。比如通过串口发送，接收中断来触发 DMA 传输。

我们打开下面这个例子：

STM32Cube_FW_F0_V1.11.0\Projects\STM32F030R8-Nucleo\Examples\UART\UART_TwoBoards_ComDMA\MDK-ARM\ Project.uvprojx

在串口初始化的回调函数 HAL_UART_MspInit(UART_HandleTypeDef *huart)中：

a 声明了两个 DMA 类型的 Handle: hdmatx 和 hdmarx

b 初始化这两个 Handle

c 把这两个 Handle 和串口的 UartHandle 连接起来

__HAL_LINKDMA(huart, hdmatx, hdma_tx);

__HAL_LINKDMA(huart, hdmarx, hdma_rx);

在串口及其关联 DMA 通道初始化完成后，既可以启动DMA方式的接收和发送。从下图中可以看到接收 HAL_UART_Receive_DMA 的调用过程，发送调用过程类似：

下图是UART中断，和DMA中断的触发调用过程。USART1模块产生错误时仍然进USART1的中断向量，DMA模块传输完成或传输过程中产生错误时进 DMA 中断向量。

如果没有迫切的需要，DMA 模块了解一下就行了。没有必要在细节上过多纠缠，即使现在搞懂了，过两三个月估计也忘了。建议在真正用到大量数据传输时再仔细研究和优化相关代码。

参考资料：

PM0215 STM32F0xxx Cortex-M0 programming manual

UM1785 Description of STM32F0 HAL and low-layer drivers

STM32F030 Datasheet

STM32F030 Reference Manual

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