原文地址： http://wiki.100ask.org
單片機程序員發展的必選之路: Linux#
我們的第一期是教大家如何將ARM開發板當作單片機來用，但在這期視頻的第一節，我告訴你們，學習單片機是沒有前途的。
話說得非常狠，因為不這樣說，沒法警醒你們。我說這句話，是冒着生命危險的，因為很多人依靠單片機來生活，淘寶上有一大堆售賣單片機開發板的，像51、STM32等。
工資方面
我們學習這些不就是為了賺錢嗎？在51job上，搜索“單片機”，工資平均下來是幾千塊錢。然后搜搜“Linux系統工程師”，平均工資是上萬左右。
職業發展
這里我有切實的體會，我2003年畢業，2005年進入一個小公司，當時做的是車載電話，我們先是用51單片機來做的。當時我的李姓同事，用兩個3000多行的C文件，實現了車載電話的功能。
另一個魏姓同事，將功能拆分成各種模塊，使用了50多個C文件，以操作系統的思想，重新寫了這個程序。這兩個牛人，都跳槽了，都不做單片機了。
李姓同事去了美國，深造了機器人視覺，現在是百度的搜索專家，魏姓同事和我一起去了中興，現在在廈門聯想公司負責手機的開發，而我給你們錄視頻，但我們都不玩單片機了。
我在2005發表了一個2440開發板上仿照ucos寫了一個操作系統，10年前，我們已經把單片機玩得登峰造極了。但是我們還需要升級，為什么？
因為單片機非常簡單，稍微認真學習2-3個月就可以達到中等的水平，你工作十年和工作兩年技能差別不大，對一個公司，現實一點，他肯定喜歡使用工資更低還更願意加班的新人，所以說，我們必須升級。
應用方面
在嵌入式領域，單片機位於哪個位置。我們看看一個自動化的機床，在這條生產線上面，比如說在這傳輸帶上，會有一些單片機來檢測物品傳輸的位置，觸發某些信號。
但其總控肯定運行操作系統，以處理更加復雜的事情。
再看看Google的機器人，他的手臂、腳趾，也許有些單片機來控制其動作，但他的核心大腦，肯定運行操作系統，才能處理各種復雜的事情。
也就是說，在一個復雜的系統，操作系統是大腦，單片機是可以實現手指的功能。那么你想去做大腦還是想去做手指？
並且單片機的產品升級換代比較慢，一個產品使用單片機的話，他追求的是穩定與成本，那顯然，日常的工作的活少，並且也不需要你有太新的技能，既然如此，公司干嘛要花2~3萬來請人做單片機，直接花幾千元請個新人不就完了嗎？
並且單片機的價格優勢正在逐漸消失，我們在淘寶搜索一下，STM32開發板的基本都是1-200元，而一個能夠運行Linux系統的板子，nanopi的價格卻在100元左右。
一個能夠運行Linux操作系統，有512M DDR內存，有四核處理的的ARM開發板，他只需要99元。所以說，現在單片機的價格優勢正逐漸消失，他只能保持微弱的優勢就是穩定性這一特點。
下面來看看使用的單片機和使用操作系統開發的產品，比如鬧鍾、自動售貨機就是單片機做的。
但自動售賣機，他一旦需要連接網絡，需要WiFi，他很可能就需要操作系統。現在的新型自動售賣機，上面有微信支付，就必須要操作系統。
像無人機，既用單片機也用Linux操作系統。單片機可以更加及時的處理一些信息。看這些產品，你更想做哪些產品?
技術方面
我們的操作系統Linux，他需要一個Bootloader，這個Bootloader就是一個單片機裸板程序的大全，只要掌握了Linux的Bootloader，對單片機是輕而易舉。
在后面視頻，我會講解這點。所以說，我告訴你們，學單片機沒前途了。
當然我說的是一般情況，你說特例我就完蛋了，周立功做單片機的，年收入幾億，這沒辦法說。注意，我說的是學習，在學習上，你不需要用單片機來學習，但是在工作中，我們設計產品的時候，如果單片機的性能更好，我們就要選擇單片機。
就比如說小米的智能插座，他就是使用單片機來做的，如果同一個功能，用單片機可以省成本，我干嘛不用單片機呢？賣出幾百萬台設備，每一個省一毛錢，就可以省幾十萬。我只告訴你，在技術方面，一旦我們掌握了Linux的bootloader,反過來，對單片機來說，他是小菜一碟。
為了嵌入式Linux, 換個兩全的方法學習單片機#
為什么沒前途也要學習單片機？
因為它是個很好的入口。
單片機的學習可以讓我們拋開復雜的軟件結構，先掌握硬件操作，如：看原理圖、芯片手冊、寫程序操作寄存器等。
在上一節視頻里，我剛把單片機貶得一無是處，說單片機沒前途了，這節視頻，我又要告訴你們，沒有前途，也要學習單片機。為什么？
首先，我說不用學習單片機，是指不要使用老一套得學習方法學習單片機。什么叫老一套的方法？
- 硬件上：不要使用C51、STM32這些專用的單片機開發板。如果以后，你不打算從事單片機開發，你用這些芯片干嘛，研究了兩三個月，把這些寄存器都用清楚了，你又用不上，沒必要啊。
- 軟件上：不要使用Keil、MDK等集成度太高的軟件。你用這些軟件，你寫個main()就可以了，然后調用各種庫，進行傻瓜式操作。這些好用的工具，封裝了很多技術細節，使得我們沒法了解裸機、單片機的本質。
以后我們會使用新一套的方法來進行單片機的開發。新一套的方法，我們后面再介紹。
我們之所以還要學習單片機，是因為他里面的知識，對我們后續學習Linux還是有用的。我們首先來看看，一個Linux系統是怎么一回事。
一個嵌入式Linux系統的軟件組成：
單片機大全Bootloader-->Linux驅動-->Linux APP-->Linux GUI(Android/QT)
我們PC機一上電的時候，黑色屏幕上會顯示BIOS，這個BIOS目的是去啟動Windows內核。Windows內核再掛載C盤(系統盤)、D盤(應用盤)，最后再去啟動應用程序，像QQ、網游等。
同樣的道理，我們的Android手機或者工控設備，也有BIOS，但嵌入式Linux系統里面不叫BIOS，叫Bootloader，他的目的是去啟動Linux內核。
他首先也是識別應用程序所在的存儲設備，掛載根文件系統（在Windows系統里面的C盤、D盤，在Linux里面稱為根文件系統)。最后去啟動應用程序。
仔細的分析下Bootloader，他去啟動內核，他去哪里啟動內核呢？
顯然是去某個地方讀出內核，就比如說BIOS是去C盤上讀出Windows內核，我們的Bootloader是去Flash或者SD卡讀取內核。
因此Bootloader要擁有讀取Flash或者SD卡的能力。有些Bootloader還要顯示logo，因此還要具有操作LCD的能力。Bootloader還要設置開發板的環境，比如，初始化時鍾、初始化內存、還要設置網卡等。
這么多事情，都是在Bootloader里面實現的，太復雜了，如果你一來就分析整個Bootloader是非常困難的。
那我們怎么學習呢？
把他拆開，寫出單獨的程序，比如：LED點燈、時鍾、網卡、Flash都單獨寫個程序來練習，這些不就是單片機程序嗎？所以說，Bootloader是單片機程序的大全。我們為了更好的學習Bootloader，我們應該事先一個一個練習硬件，當我們熟悉每個硬件后，再組合起來，就是一個Bootloader。
我們再來看看Bootloader啟動內核之后，內核再去掛載根文件系統，意味着內核也要有操作硬件的能力，這就是驅動程序。我們首先來看看一個簡單的驅動程序是什么樣子。
首先我們的應用程序是調用open()、read()、write()這些標准的接口去訪問硬件。那么就進入驅動程序里面，驅動程序里面有對應的drive_open()、drive_read()、drive_write()。最后在驅動程序里面，去配置硬件。
這里以如果是一個LED點燈驅動，那么drive_open()要把GPIO設置為輸出引腳，drive_read()，返回GPIO狀態，driver_write()則寫GPIO，讓引腳輸出高電平或者低電平。
對於我們的LED驅動程序，你需要提供drive_open()、drive_read()、drive_write()這些接口，這就是他的框架。具體的怎么操作硬件，就是硬件操作。
所以說，我們事先在單片機里面，熟悉熟練的掌握硬件操作。即驅動程序的組成：
驅動程序=軟件框架+硬件操作
你需要學會看原理圖、看硬件怎么連接、看芯片手冊、知道怎么讀寫寄存器。這一切都可以先在單片機里面學習，去掌握。以后學習Linux驅動時，把重點放在軟件框架就行了。
我們可以事先學習單片機，單片機的學習可以讓我們先拋開復雜的軟件結構，先掌握硬件的操作，如：看原理圖、芯片手冊、寫程序操作寄存器等。
這就是為什么單片機沒有前途，我們也要學習。是因為他里面涉及的硬件操作，對我們后續的學習，非常有用處。
現在我們知道了，我們學習單片機，不是為了掌握單片機的開發技能，而是為了掌握Bootloader，掌握硬件操作。
單片機和Linux都想學_換個兩全的方法學習單片機
本節教你如何學習單片機，如何選擇合適的開發板和開發工具。
現在我們知道單片機是要學習的，那么怎么去學習單片機？在上一課我們說不要使用老一套的方法學習，實際上是指的兩個問題。
第一：選擇什么開發板；
第二：使用什么開發工具；
我們學習單片機的目的是干嘛？目的是為后續嵌入式Linux學習服務。
在這條學習線路上:
單片機->bootloader->Linux系統/驅動->APP（QT） 可以使用同一套開發板。
我們選擇開發板的原則是：資料豐富。
開發板首推三星 (SAMSUNG)系列的，資料最開放，
- 有S3C2440、S3C6410、S5PV210、Exynos4412；
- 然后是德州儀器 (TI)的，TI開始不開放資料，現在逐漸公開了，有AM437X、AM335X；
- 然后是飛思卡爾(freescale)，有iMX6；
- 還有其它國產芯片：全志、瑞芯微；
我們用百度進行搜索，看哪個資料最豐富。結果如下：
再在搜索關鍵詞中加入“教程”后，S3C2440的搜索結果比AM335X更多，因此S3C2440的資料仍是最多的，TI的營銷更好，當然，TI作為工控板，其用戶也是很多的。
所以，從教程的豐富程度來看，S3C2440為首選開發板；
我們后面會考慮使用TI的芯片重新錄制一套視頻，但需要2-3年的功夫，所以，現在還是使用S3C2440吧。
現在普遍有個錯誤觀點：S3C2440過時了，它還是ARM9內核，現在Cortex-A7、 Cortex-A8、 Cortex-A9、 Cortex-A15都出來了，它的性能太差了。
性能差沒錯，但它是否過時了呢？
那要看學到的知識是否過時。
我們首先來看看一個芯片是怎么組成的，里面有CPU、外設串口、I2C、SPI、LCD等。
我們寫程序的時候，是去操作這些模塊的寄存器，訪問這些模塊，並不是去操作CPU。
等你工作的時候，你使用不同的芯片，那么差別在於這些模塊，這些硬件的操作，差別不在CPU操作，你寫程序的時候，根本不涉及CPU的內部機制。
不同芯片的差別：
在於外設操作，不在於CPU，寫程序幾乎不涉及CPU，只有涉及中斷時，才會跟CPU的機制有點關系，但是不同CPU的架構差異很小，並且我們后面開發Linux驅動時，內核已經幫我們做好了這些處理，根本不需要去關心。
從上一課我們知道，驅動=軟件框架+硬件操作。這個軟件框架對於所有的芯片都是一樣的，因為都是用Linux內核。
而這個硬件操作，你在2440上掌握了串口操作，I2C操作、SPI操作，掌握了這些硬件的語言，你換一種芯片，是完全類似的。
我假設你選擇了2440開發板，那么怎么使用2440開發板來學習單片機的開發呢？又使用什么開發工具呢？
以前在Windows開發的時候，我們使用ADS、Keil、MDK等，你直接寫個main()函數，所有的細節都幫你實現了，誰來調用main()函數，有他幫你做了。這main()所生成出來的代碼，怎么放入到內存里面，這工具也幫你做了，我們基本上只需要寫main()函數，只需要寫C語言就行了。但是這里掩蓋了太多的技術細節，你看看我們官網->學習路線 的這篇文章，里面有個比較：
① Windows下的單片機學習，深度不夠
- Windows下有很好的圖形界面單片機開發軟件，比如keil、MDK等。
- 它們封裝了很多技術細節，比如：
- 你只會從main函數開始編寫代碼，卻不知道上電后第1條代碼是怎么執行的；
- 你可以編寫中斷處理函數，但是卻不知道它是怎么被調用的；
- 你不知道程序怎么從Flash上被讀入內存；
- 也不知道內存是怎么划分使用的，不知道棧在哪、堆在哪；
- 當你想裁剪程序降低對Flash、內存的使用時，你無從下手；
- 當你新建一個文件時，它被自動加入到工程里，但是其中的機理你完全不懂；
- 等等等。
② 基於ARM+Linux裸機學習，可以學得更深，並且更貼合后續的Linux學習。
- 實際上它就是Linux下的單片機學習，只是一切更加原始：所有的代碼需要你自己來編寫；哪些文件加入工程，需要你自己來管理。
- 在工作中，我們當然傾向於使用Windows下更便利的工具，但是在學習階段，我們更想學習到程序的本質。
- 一切從零編寫代碼、管理代碼，可以讓我們學習到更多知識：
- 你需要了解芯片的上電啟動過程，知道第1條代碼如何運行；
- 你需要掌握怎么把程序從Flash上讀入內存；
- 需要理解內存怎么規划使用，比如棧在哪，堆在哪；
- 需要理解代碼重定位；
- 需要知道中斷發生后，軟硬件怎么保護現場、跳到中斷入口、調用中斷程序、恢復現場；
- 你會知道，main函數不是我們編寫的第1個函數；
- 你會知道，芯片從上電開始，程序是怎么被搬運執行的；
- 你會知道，函數調用過程中，參數是如何傳遞的；
- 你會知道，中斷發生時，每一個寄存器的值都要小心對待；
- 等等等。
- 你掌握了ARM+Linux的裸機開發，再回去看Windows下的單片機開發，會驚呼：怎么那么簡單！並且你會完全明白這些工具沒有向你展示的技術細節。
如果我們基於ARM+Linux，不使用這些Windows工具，你可以學得更深，並且單片機的大全Bootloader，他就是ARM+Linux開發的，他並不使用Windows下的工具。
你基於ARM+Linux學裸板、學單片機，你可以學得更多，因為我們一切都從零開始的。我們既管理這些代碼，也可以知道芯片上電的時候做了什么事情，知道程序自己怎么把自己讀到內存，且知道怎么去規划內存，知道怎么代碼重定位……
我說的這些概念，你可能聽都沒聽過，這是因為Windows下這些好用的工具把這些統統都給屏蔽了。
我們使用ARM+Linux進行裸板開發，一旦掌握了ARM+Linux開發這套機制，再回過頭去看這些Windows工具、看STM32的話，你只需要幾分鍾就可以搞定。
並且你可以無縫進入后續的學習，因為你已經熟練掌握了Linux的操作環境，后面的Bootloader是在Linux下開發的，后面的Linux驅動也是在Linux下開發的。
所以我們怎么去學習單片機的開發呢？
使用S3C2440開發板，在Linux環境（Ubuntu）下使用arm-Linux-gcc工具來編譯程序。
你編寫代碼的時候，可以使用Windows下各種好用的工具，文本工具等，但便宜的時候，使用arm-Linux-gcc來編譯。