曾經和同事一起吃飯，聽他們吐槽程序員壓力太大，我開玩笑說去送外賣會不會更好；但細數了一下，還是程序員香。
我想，能夠選擇程序員作為職業生涯的開始應該算是一種幸運：收入還行，雖然會頂着項目進度的壓力，但只需要吃學習的苦。
現在軟件開發非常熱門，下至各種操作系統、上至五花八門的框架；讓初學者眼花繚亂，很多人很迷茫，擔心學習的某樣東西以后很快被新興事物代替。
我曾聽過亞馬遜創始人Jeff Bezos說過的一句話：
人們經常問,在接下來的10年里，會有什么樣的變化。但是我只問,未來的10年，什么是不變的？——Jeff Bezos
我認為，行業和方向都不是最重要的，按我對《軟技能：代碼之外的生存指南》其中提到的“沖量”的理解，競爭力=選擇+積累。
程序員的三大方向
韋東山將程序員的方向分為3類：專業領域、業務領域、操作系統領域。而按我的理解是：專業領域，業務領域，底層領域。
負責底層領域的人，主要的工作是向其他開發人員提供操作底層硬件的接口，有時候甚至需要搭建業務開發人員程序運行的系統環境，計算軟件運行時所需要的最小資源；配合硬件工程師進行聯調，從軟、硬件2個角度排除解決PCBA上存在的問題；有時候還需要參與硬件設計（主要是CPU外圍），設計行業應用的數據鏈路架構。
從事業務開發的人，需要了解一些操作系統知識，善用各種庫進行，常常使用操作系統的接口（系統調用）進行應用層開發。一般都需要從行業出發、對產品有一定的認識，了解一些業務需求，搞清楚業務的關系。
所以，當領導的人，多是做應用的。一旦鑽入了某個行業，很難換行業。因此，選擇一個好的行業非常重要。——韋東山
對專業開發的人來說，他們常常面對的是業務中某一個核心需求的實現，像科研人員一樣，更多地需要對理論知識有足夠的積累；高數中的很多東西是他們的老朋友；編程語言只是他們實現目標的工具。
這3類工種直接可以沒有明確的界定，只要學習能力足夠強，甚至可以相互轉換，而且這種轉換后的變化可能是更加得心應手的工作。
我們來講講底層領域吧。
底層領域
底層開發需要在於芯片廠商或者板級開發商的BSP，包括3種：
0、BSP開發
1、裸機開發
2、基於操作系統的驅動開發
BSP開發：我曾經以為底層移植需要從通用的BootLoader或者kernel做移植，沒成想實際上這一塊屬於板級供應商的工作。除非是進入到這些供應商從事工作或者進行產品底層的深度定制，否則沒啥機會用到芯片上的編程經驗。
實際上，大部分的移植工作都只是簡單的適配。
裸機開發往往是面對一些對資源要求比較苛刻，無法運行操作系統的場景。例如物聯網領域，尤其是通過電池供電產品；也有一些不需要上系統的原因在於調度和通訊的方式比較簡單，用前后台（輪詢+中斷）系統足以解決這些問題。
而操作系統開發的開發根據系統的不同而不同；嵌入式常見的操作系統很多（過時的WinCE就不說了），由簡到難的有：uCos、FreeRTOS；VxWorks，RT-Thread，Linux...
其中，比較成熟而被人廣泛認識的有：Linux、FreeRTOS、RT-Thead。
我建議學習的路線，“從裸機到系統”：
0、學習一款MCU，例如STM32
1、了解操作系統原理
2、買個資料豐富、有條理而且社區友好的開發板，移植並開發有關的系統
3、在2的基礎上，研究Linux
當然，不僅如此，經常和硬件工程師打交道也是一項工作內容。
操作系統領域所包含的內容，簡單地說，就是制作出一台裝好系統的專用“電腦”，可以分為：
- 為產品規划硬件：按需求、性能、成本和資源選擇主芯片，搭配周邊外設，交由硬件開發人員設計。
- 給單板適配操作系統、編寫驅動以控制外部設備
- 定制維護、升級等整體量產方案
- 為應用開發人員搭建開發環境
- 從系統角度解決疑難雜症
韋東山：我在中興公司上班時，寫驅動的時間其實是很少的，大部分時間是調試：系統調優，上幫APP工程師、下幫硬件工程師查找問題。我們從廠家、網上得到的源碼，很多都是標准的，當然可以直接用。但是在你的產品上也許優化一下更好。比如我們可以把攝像頭驅動和DMA驅動揉合起來，讓攝像頭的數據直接通過DMA發到DSP去。
我們可以在軟件和硬件之間起橋梁作用，對於實體產品，有可能是軟件出問題也可能是硬件出問題，一般是底層系統工程師比較容易找出問題。當硬件、軟件應用出現問題，他們解決不了時，從底層軟件角度給他們出主意，給他們提供工具。再比如方案選擇：芯片性能能否達標、可用的BSP是否完善等等，這只能由負責整個方案的人來考慮，他必須懂底層。
在操作系統領域，對知識的要求很多：
- 外語能力：熟讀各種芯片手冊（我曾見過一種很少見的配置說明，要需要有一定的理解能力）
- 硬件能力：懂硬件知識才能看懂電路圖
- 系統框架：有編寫、移植驅動程序的能力，匯編
- 系統理論：對操作系統本身有一定的理解，才能解決各類疑難問題
- 通信協議：從最簡單的串口到SPI、IIC、CAN上至TCP/IP
- 驅動開發：外設的配置
- 應用開發：C/C++
缺點： 它絕對是一個大坑，沒有興趣、沒有毅力的人慎選：
- 發育緩慢：廣而雜的知識，要學很久；沒有經驗的時候，需要從軟件開發開始學習
- 崗位機會少：絕對比APP的職位少（數量減少、薪資提高）
- 門檻高（當然薪水相對就高）
優點：
- 不擔心行業限制：學好后，行業通殺，想換行就換行；想自己做產品就自己做產品。
- 工作量穩定：不會被經常變動的需求搞得天天加班。（所以說文檔先行，先規划再開發）
驅動開發，我認為適合於這些人：
1、硬件工程師：想轉軟件開發，從底層軟件入門會比較好，硬件經驗能夠用得上；
2、應用開發人員：想深入了解底層的人，不會整天被底層卡脖子；
3、裸機開發人員：面對日益復雜的資源調度處理開始力不從心；有資源能夠上系統的硬件平台可以搞搞。
4、想擁有整體調試能力的人：擁有底層能力對調試來講是一把利刃；
嵌入式軟件中一定有的部分：
-
簡單的OS：內核、驅動、任務。
-
比較龐大的OS：bootloader、內核、驅動、文件系統、應用程序（任務）。
零基礎快速入門
假設您是零基礎，我們規划了如下入門路線圖：
前面的知識，是后面知識的基礎，建議按順序學習。每一部分，不一定需要學得很深入透徹
軟件
C語言：
- 基本語法
- 結構體、指針
- 復雜宏定義
通用：
- 數據結構+算法
應用
PC-Linux（例如Centos、Ubuntu）
- Linux常見命令
- 開發環境配置、搭建
- Linux常見編輯器的使用（vim，emacs）
硬件
- 原理圖、芯片手冊
- 各類通訊協議
我們學習硬件知識的目的在於能看懂原理圖，看懂通信協議，看懂芯片手冊；不求能設計原理圖，更不求能設計電路板。對於正統的方法，你應該這樣學習：
①學習《微機原理》，理解一個計算機的組成及各個部件的交互原理。
②學習《數字電路》，理解各種門電路的原理及使用，還可以掌握一些邏輯運算（與、或等）。
嵌入式學習路線
裸機程序
概述：從簡單的裸機開發入手，先掌握硬件操作。對於基於ARM+Linux的裸機學習，這么做可以學得更深，並且更貼合后續的Linux學習。
Linux驅動開發 = Linux驅動程序軟件框架 + 通過軟件操作硬件
實際上這個部分就是通過軟件操作硬件：不需要依賴其他框架，你可以按你自己的意願來組織編寫代碼；你只需要知道如何讀寫物理地址即可。（必要時，使用芯片提供的資源對硬件進行控制）
一切從零編寫代碼、管理代碼，可以讓我們學習到更多知識：
實際上這些知識在BootLoader中學習會更有體會
- 需要了解芯片的上電啟動過程，知道第1條代碼如何運行
- 需要掌握怎么把程序讀入內存
- 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（鏈接地址，加載地址的概念等內容）
- 芯片從上電開始，程序是怎么被搬運執行的（不同芯片加載代碼的差異）
- 函數調用過程中，參數是如何傳遞的（C函數形參列表與匯編寄存器的對應關系）
- 中斷發生時，每一個寄存器的值都要小心對待（異常模式）
- 代碼段、數據段、BSS段（程序在內存中的分布情況）
- 程序的運行：上電復位、代碼重定位、位置無關碼、CPU異常/中斷
- 驅動硬件：時鍾，內存，中斷，GPIO，IIC，SPI，Flash，LCD等（片內資源如何使用）
學習裸機開發的目的有兩個：
1、掌握裸機程序的結構，為后續的u-boot作准備
2、練習硬件知識，即：怎么看原理圖、芯片手冊，怎么寫代碼來操作硬件
后面的u-boot可以認為是裸機程序的集合，我們在裸機開發中逐個掌握各個部件，再集合起來就可以得到一個u-boot了。后續的驅動開發，也涉及硬件操作，你可以在裸機開發中學習硬件知識。
注意：如果你並不關心裸機的程序結構，不關心bootloader的實現，這部分是可以先略過的。
推薦兩本書：杜春蕾的《ARM體系結構與編程》，韋東山的《嵌入式Linux應用開發完全手冊》。
BootLoader
概述：
如果你是軟件工程師，無論是ARM9、ARM11、A8還是A9，對我們來說是沒有差別的。一款芯片，上面有CPU，還有眾多的片上設備(比如UART、USB、LCD控制器)。我們寫程序時，並不涉及CPU，只是去操作那些片上設備。
所以：差別在於片上設備，不在於CPU核；差別在於寄存器操作不一樣。
因為我們寫驅動並不涉及CPU的核心，只是操作CPU之外的設備，只是讀寫這些設備的寄存器。
學習目標：
- uboot框架、修改uboot命令、uboot啟動內核的細節
- 適配uboot的方法（適配相近的硬件板子到實際的板子上，並做修改）
- 讀寫不同的介質下的程序
- 調通網絡，能夠啟動內核
學習方法：
①先學習《從零編寫bootloader》，這可以從最少的代碼理解bootloader的主要功能
②再看書上對u-boot的講解，並結合《分析u-boot 1.1.6的視頻》來理解
③最后，有時間有興趣的話，看《移植一個全新u-boot的視頻》，這不是必須的。
學習程度：
- 理解u-boot的啟動過程，特別是u-boot代碼重定位：怎么從Flash上把自己讀入內存
- 知道bootloader如何給內核傳遞參數
- 知道bootloader是根據“bootcmd”指定的命令啟動內核
- 掌握BootLoader一些調試技巧
內核
描述：內核本身不是我們學習的重點，但是了解一下內核的啟動過程，還是很有必要的：工作中有可能要修改內核以適配硬件，掌握了啟動過程才知道去修改哪些文件。
- 結合代碼分析內核啟動流程
- 配置、適配內核
學習程度：
①知道機器ID的作用，根據機器ID找到單板對應的文件
②知道Makefile、Kconfig的作用，知道怎么簡單地配置內核
③知道怎么修改分區
④作為入門：只求理解，不要求能移植
文件系統
文件系統的學習其實指的是：構建一個根目錄文件系統，此后將其制作為鏡像；這個鏡像的類型是我們平時所說的
概述：
在驅動程序開發階段，我們喜歡搭建一個最小根文件系統來調試驅動；
在開發應用程序時，也需要搭建文件系統，把各種庫、配置文件放進去；
在發布產品時，你還需要修改配置文件，使得產品可以自動運行程序；
甚至你想實現插上U盤后自動啟動某個程序，這也要要修改配置文件；
這一切，都需要你理解根文件系統的構成，理解內核啟動后是根據什么配置文件來啟動哪些應用程序。
學習內容：
- init進程
- 構建最小根文件系統，燒寫到單板上
學習程度：
①理解配置文件的作用
②知道根文件系統中lib里的文件來自哪里
③可以制作、燒寫文件系統映象文件
驅動
字符驅動設備
描述：
對每一個驅動，先了解硬件原理，然后從零寫代碼，從簡單到復雜，逐漸完善它的功能。
以LED、按鍵驅動為例，練習開發過程中碰到的機制：查詢、休眠-喚醒、中斷、異步通知、poll、同步、互斥等等。后續更復雜的驅動程序，就是在這些機制的基礎上，根據硬件特性設計出精巧的軟件框架。
學習內容：
- 設備框架
- 應用與驅動的關系
- 查詢、中斷、休眠喚醒、poll、異步、同步、互斥、阻塞
學習路線：
- 字符設備驅動程序之概念介紹、編寫編譯、測試改進、操作LED
- 字符設備驅動程序之查詢方式的按鍵驅動程序
- 字符設備驅動程序之中斷方式的按鍵驅動：Linux異常處理結構、Linux中斷處理結構、編寫代碼、poll機制、異步通知、同步互斥阻塞、定時器防抖動
- 輸入子系統概念介紹、編寫驅動程序
- 應用程序、庫、內核、驅動程序的關系
- Linux驅動程序的分類和開發步驟
- 驅動程序的加載和卸載
- 字符設備驅動程序開發
- 字符設備驅動程序中重要的數據結構和函數
- LED驅動程序源碼分析
- Linux異常處理體系結構
- Linux異常處理體系結構概述
- Linux異常處理的層次結構
- 常見的異常
- Linux中斷處理體系結構
- 中斷處理體系結構的初始化
- 用戶注冊中斷處理函數的過程
- 中斷的處理過程
- 卸載中斷處理函數
- 使用中斷的驅動程序示例
- 按鍵驅動程序源碼分析、測試程序情景分析
學習方法：
1、沿着數據流向，從應用程序出發，對驅動程序的使用進行情景分析。
所謂情景分析，就是假設應用程序發起某個操作，你去分析其中的運作過程。比如應用程序調用open、read、ioctl等操作時涉及驅動的哪些函數調用。你要思考一個問題：一個應用程序，怎么獲得按鍵信息，怎么去控制LED。把其中數據的流向弄清楚了，對字符驅動程序也就基本理解了。
2、學習異常和中斷時，可以結合書和視頻；對於驅動程序中其他內容的學習，可以不看書。
其他常見驅動
概述：
學習不同的驅動有2個好處：
1、在你工作中遇到同類驅動時提供借鑒
2、供你學習、練習，煅煉閱讀驅動程序的“語感”，提升編寫程序的能力，增加調試經驗
也許有人說：在工作中我們基本上只是移植、修改驅動而已，很少從頭編寫。這話沒錯，但是能修改的前提是理解；想更好地理解，最好的方法是從零寫一個出來。在學習階段，不要怕耗費太多時間，從零開始編寫，慢慢完善它，在這過程中你既理解了這個驅動，也煅煉了能力，做到觸類旁通。
學習內容：
- 輸入子系統、輸出系統（LCD）、USB設備驅動，塊設備（FLASH）驅動、網卡驅動，IIC，SPI,聲卡，攝像頭，熱插拔。
學習方法：
1、再次強調，不能光看不練：一定要寫程序，即使照抄也得寫
2、必學：NAND Flash、Nor Flash、hotplug_uevent機制、IIC、SPI
3、學完之后，強烈建議換一個不同的開發板，嘗試在新板上寫驅動程序。
直到你自認為：
1、給你一個新板，你可以很快實現相關驅動
2、給你一個新硬件，你可以很快給它編寫/移植驅動。
按視頻學習會一切順利，很多問題你可能沒想到、沒想通，換一個新板會讓你真正掌握。
學習路線：
- 驅動程序分層分離概念、總線驅動設備模型
- USB驅動程序
- 塊設備驅動程序
- NAND FLASH驅動程序
- NOR FLASH驅動程序
- 網卡驅動程序
- 移植DM9000C驅動程序
- 內核下的I2C驅動程序
- DMA驅動程序
- hotplug_uevent機制
驅動調試
有一種說法，程序是三分寫七分調。大部分人很快可以寫完程序，但是會把大部分的時間花在調試上面。
驅動調試：
- JTAG原理與調試
- printk的使用
- 打印到proc虛擬文件
- 根據pc值確定出錯的代碼位置、根據棧信息確定函數調用過程
- 自制工具：寄存器編輯器（devmem）
- 修改系統時鍾中斷定位系統僵死問題
應用調試：
- 使用strace命令跟蹤系統調用
- 使用gdb和gdbserver
- 配置修改內核打印用戶態段錯誤信息
- 應用調試之自制系統調用
怎么學習嵌入式Linux操作系統？
學習操作系統理論知識
可以從中了解到一些基礎概念：
1、操作系統常見名詞
2、系統各部分的層次結構
3、任務的調度原理
4、常見的操作系統
...
簡單的操作系統
很多操作系統都不要求芯片有mmu，像FreeRTOS、uCos都是很適合學習的。很容易從中理解到一些操作系統的核心。
學習Linux操作系統
Linux系統本身的知識：
1、操作系統具有進程管理、存儲管理、文件管理和設備管理等功能，這些核心功能非常穩定可靠，基本上不需要我們修改代碼。我們只需要針對自己的硬件完善驅動程序
2、學習驅動時必定會涉及其他知識，比如存儲管理、進程調度。當你深入理解了驅動程序后，也會加深對操作系統其他部分的理解
3、Linux內核中大部分代碼都是設備驅動程序，可以認為Linux內核由各類驅動構成。但是，要成為該領域的高手，一定要深入理解Linux操作系統本身，要去研讀它的源代碼。
在忙完工作，閑暇之余，可以看看這些書：
- 趙炯的《Linux內核完全注釋》，這本比較薄，推薦這本。他后來又出了《Linux內核完全剖析》，太厚了，搞不好看了后面就忘記前面了。
- 毛德操、胡希明的《LINUX核心源代碼情景分析》，此書分上下冊，巨厚無比。當作字典看即可：想深入理解某方面的知識，就去看某章節。