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入门:浅谈嵌入式学习那些你绕不开的技术点

2022-11-25
来源:工程师进阶笔记
关键词: Linux 嵌入式

很多人嵌入式学习都有些迷茫,不知道从哪里入手,不知道自己的水平位于哪个层次,不知道从哪方面提升,今天我们就从一个8年工作经验的嵌入式资深工程师的分享,来看一下嵌入式学习那些你绕不开的技术点。

一位朋友做嵌入式这行已经8年,也算是一个老工程师了,工作多年,做过MCU、DSP、ARM、ARM+DSP、ARM+FPGA等等芯片。


把嵌入式学习的一些绕不开的技术点整理了一下下,希望对嵌入式初学者有些帮助。

嵌入式绕不开各种接口

比如:uart 、spi、i2c、usb、eth、mipi、edp、can、i2s、hdmi等等。需要了解各接口的使用场景、带宽、机制、时序、工作模式、缺点,时序等等。

我相信硬件接口这一块儿就会让很多新手摸不到头脑吧。

嵌入式绕不开交叉编译工具

嵌入式一般都需要自己搭建交叉编译工具链,当然MCU类的开发也会有成熟的IDE可供使用。

但是对于编译器而言一般都是GCC。对于嵌入式开发人员来说,搭建交叉编译工具链。编译过程分为 ——预编译、编译、汇编、链接。

通过GCC提供的工具可以使程序完成任一阶段的处理。要清楚各个阶段主要完成了什么工作。

链接分为静态链接、动态链接,各自的优缺点及使用场景要知道。

同时编译生成ELF格式的文件,要理解ELF文件的格式、必要的时候需要通过objdump或readelf工具来解析ELF文件。

嵌入式开发绕不开调试

嵌入式开发的很大一部分时间都在调试,好的调试方法和工具可以更快速的定位问题。学习过程中需要了解的工具:1 - vargrind2 - gdb3 - kdump4 - corddump5 - oops

嵌入式开发绕不开优化

嵌入式的优化分为两部分,算法上的优化,编程上的优化。其中编程上的优化分为以下技术:

1-内存使用上的优化-cacheline的使用。cache涉及到cache命中率、cache一致性,write-back,wrte-through等。全局变量问题、常用变量位置问题、互锁问题。

2-并行优化主要是SIMT或SIMD技术的应用,包括GPU的使用,NEON优化、SSE优化等。其中并行分为任务并行和数据并行,任务并行是多核方面的优势,数据并行是GPU和NEON来解决。

3-依赖性问题主要是流水线问题,避免数据的依赖性可以高效的使用流水线。至于这部分的优化要借助反汇编,来对比不同写法造成的差异。

4-很多人对驱动开发有技术情节,越是年轻的工程师越是这样。驱动的开发本质上就是给外设配置参数,使其工作在期望的方式。

linux下的驱动开发需要遵从linux的驱动框架,裸机的驱动开发就是直接配置寄存器就可以。linux有一个很好的理念,就是万物皆文件。

linux将外设也会抽象成文件,读写外设和读写文件在操作上没有了区别。linux下的设备,分为字符型设备、块设备、网络设备。

linux下注册驱动的时候,将设备号和文件名进行了映射,并实现file_operaTIon里的一些函数,例如,write、read、ioctl。

其中write、read主要用于读写外设的有用数据。ioctl主要用于配置外设的一些参数,使其工作在不同的模式或状态。

5-其实嵌入式指的就是嵌入式操作系统,操作系统有很多种。vxworks、ucos、freertos、bios、linux、uclinux、nuttx等等。

对于操作系统的选择个人感觉要看实时性、以及生态。生态很重要,这样出现问题的时候,才不至于绝望,感觉不是孤军奋斗。

其实操作系统的出现,主要是为了解决任务调度、内存管理。这两方面是操作系统的精髓。感兴趣可以阅读源码。ucos的源码不多,可以从它看起。

总结

嵌入式的东西很多,想要整理起来,也是很花费力气的一件事情,有时间我就会慢慢的整理,当然如果对别人有用的话,那就更好。

目前AI异常火爆,现阶段大家都停留在功能实现上,至于端测的落地,个人感觉还有一小段距离要走。

当AI落地的时候,我相信市场上对嵌入式工程师、硬件工程师的需求会越来越大。尤其是涉及到性能优化方面,我相信应该会有很大的市场吧。



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