重庆华清远见告诉你零基础怎样学习嵌入式？
2022-10-13 12:57 关注度：82
大家眼中的嵌入式是什么呢？我们可能在大学焊过电路板、组装过收音机、课程设计仿真过密码锁、计分器，学过汇编、了解C51，高大上点儿的毕业设计玩过传感器，参加过竞赛，做过一些智能机器人、智能家居、智能温控大棚等项目，这难道就是嵌入式吗？重庆华清远见告诉你零基础怎样学习嵌入式！
重庆华清远见教你如何零基础学习嵌入式
01 嵌入式人工智能要学习哪些内容？
十几年前的嵌入式开发受限于硬件处理器的性能，无法实现复杂的逻辑和功能，使得嵌入式产品功能单一。
现在嵌入式开发随着处理器的成长要面对全新的挑战：计算性能和内存永远不够用、为了保障不丢帧要求高效的实时性、高级接口和协议栈的产生导致代码的规模越来越大。
为了应对这些新的挑战，各大企业对工程师有以下几个方面的要求：编程能力、处理器架构、操作系统、接口与驱动、Framework、应用编程与调试、硬件知识。
1. 编程能力
嵌入式工程师大类上属于软件工程师的范畴，编程技能是基本功，DJI、小马智行、NINEBOT、石头科技、OPPO、小米、地平线这些公司都对C/C++要求熟练掌握的程度。
除此以外对解释型语言要求为至少熟悉一种脚本语言。了解Linux系统，会使用Makefile工程管理工具等。
可见，C和C++仍旧是嵌入式开发绝对主流的语言。底层软件这么多年来，一直是C的天下，在可预见的将来，不会改变。
随着系统复杂度越来越高，越来越多的应用层软件采用C++来编写。Sehll主要用于制作工程管理工具，Python可以让你和人工智能工程师愉快对话。
2. 处理器架构
美团、小马智行、石头科技、OPPO、VIVO都要求熟练掌握或者精通STM32单片机和ARM处理器架构，其它加分项有DSP、熟练使用ARM Cortex-A或M系列内核的SOC。
这部分我们需要了解Cortex-M和Cortex-A系列处理器架构。哈佛架构、冯诺依曼架构、多级流水线、是最简单的问题。SIMD、MIMD、指令预取、乱序执行这些概念也要搞懂。
3. 操作系统
大疆、美团、小马智行、小米、地平线都要求熟悉Linux下的多进程多线程、网络编程的开发和调试，内存、功耗、性能优化等。
无人驾驶和无人机，这些对响应速度要求高的行业，对实时操作系统也有不同程度的要求。
在这一部分我们需要掌握基本的操作系统知识，理论结合实际，熟悉一个RTOS，大多数的RTOS的复杂度远小于Linux。
Linux拥有完善的生态，相较于RTOSLinux的C库配置已经很完善了。但是想要用好就有一定难度了，在这里需要了解内存管理、进程管理、多核、中断、锁、消息队列，性能分析等等内容来应对开发工程中帧率下降、系统秒级卡死、相机丢帧等异常。
4. 接口与驱动
许多初涉嵌入式行业的人会狭隘的认为搞嵌入式就是写驱动。
美团无人配送、小马智行、石头科技对CAN、SPI、I2C、UART这些常见的低速接口都要求熟悉，其它的像LCD、Touch、Camera、USB、BT/WIFI/GPS、IMU这些进入寻常百姓家的Sensor驱动开发经验是妥妥的加分项。
低速接口的驱动，在厂家提供的BSP中一般都有，只需要仔细看手册，搞清各接口所需的工作模式并做适当配置，该用中断的时候用中断，该用DMA的时候用DMA，即可。
5. Framework
中间件和协议栈的部分有一个特点，研发机器人的企业一般都会要求熟悉ROS，相机类的企业要求熟悉camera、codec、storage相关的pipeline。还有基本的协议栈也是必须了解和掌握的。
6. 应用编程与调试
美团无人配送、小马智行、NINEBOT、小米都要求熟悉Linux或Unix系统编程，了解基本的编译原理，需要掌握gdb、valgrind、strace、perf、coredump等调试手段，用好log系统。
只要掌握上面编程能力、操作系统、Framework这些内功心法，调试工具不过是招数。
7. 硬件知识
科技企业大多要求了解一定的硬件知识，基础硬件知识的掌握程度，达到可以看懂原理图并对常见的元器件有一定了解，熟悉模电数电知识即可。基本上是电子工程类学生，所学专业课的内容。另外，要会使用示波器等测试仪器，会驱动常见的传感器等。
02 零基础如何入门？
嵌入式人工智能专业是综合了计算机硬件技术，计算机软件技术以及电子电路技术、人工智能的一门综合学科，所涉及的内涵和知识非常广泛。
1. C语言基础
在开始学习嵌入式之前，首先要打好基础，其中最重要的是C语言基础，要至少达到能单独编写调试一个500行的小项目（大概是一个本地员工管理系统的代码量），能够了解C语言的基本语法规则，基本语句的使用，理解指针概念并能灵活使用各种指针。
在学习C语言的过程中，指针的概念比较难理解，但是如果对计算机组成原理有了解的话，地址和 指针，源码和可执行程序，软件通过寄存器控制硬件这些概念都会变得很清晰。
那学习C语言使用什么环境？
首选方案，Windows安装虚拟机，虚拟机运行Linux操作系统，编辑器选择vim，命令行运行gcc编译器编译环境。
为什么要用Linux操作系统呢
从上文中的各大企业对研发工程师的要求可以看出，Linux操作系统在嵌入式行业中的地位是任何操作系统不可比拟的。许多公司为了保护自己的代码产权，开发用的主机直接运行Linux操作系统，并在命令行终端来控制主机。
出于未来工作中尽快适应这种开发环境，所以可以在入门的时候就直接体验和见识酷炫的Linux操作系统。
但是入门阶段并不需要刻意背过Linux的各种使用命令、Linux各种服务器的配置，还原备份各种操 作等，只要会基本文件相关的命令，会使用vim编辑器和gcc编辑器即可。
大约一周的时间即可熟悉Linux系统，你会体会到Linux和Windows系统的不同，摆脱对图形化界面的依赖。
当学会了C语言编程后，你需要掌握操作系统相关的知识，多线程多进程编程、网络编程。通过实践学习一些接口函数完成一些小项目比如银行家算法、网络聊天室等。对操作系统的知识有一个初步的感性认识。
2. MCU和CPU
以上的所有编程学习都是在单一的环境下进行的。即开发环境和运行环境都是一样的都在Ubuntu下进行。难道嵌入式开发就是如此吗，说好的软硬件可裁剪呢？
别急，紧接着我们就需要加入MCU和CPU的学习，要学习ARM是什么，不同系列的MCU开发方式不同，ARM Cortex™-A 系列应用型处理器，可向托管丰富OS平台和用户应用程序的设备提供全方位的解决方案，从超低成本手机、智能手机、移动计算平台、数字电视和机顶盒到企业网络、打印机和服务器解决方案，是作为学习嵌入式的合适的素材。
现在嵌入式的学习资源丰富，选择合适的Cortex™-A 系列的开发板后，根据裸板开发、系统移植、驱动开发这样的顺序学习。
裸板开发的学习主要是感受一下如何通过编程实现控制硬件。系统移植中我们会发现搭载Linux操作系统的板子功力大增，交叉编译工具链的出现使得我们对架构两个字有了更深入的认识。
刚刚还在怀念在Ubuntu下编写C代码运指如飞的感觉，现在可以继续编写Linux风格的C代码了。
3. 驱动开发
前面裸板开发和驱动移植的学习目的是面对接下来的驱动大魔头，学习驱动开发我们需要有一个空杯心态，需要有主动理解Linux内核设计理念的意识（但是不要钻牛角尖），时刻把握Linux下一切皆文件的宗旨和分层的思想。
当我们在这一阶段点亮开发板上的一盏明灯，恭喜你，一只脚踏进嵌入式开发的大门了。
4. C++和Qt
体会了最基本的驱动开发后，嵌入式学习还未结束，但是之后的学习我们有了一些选择的主动权，当我们看到一些有意思的嵌入式小项目，我们可以理解它的实现思
而最好的学习方法是自己实践完成一些小项目，你也许不满足之前所学，为什么不能把黑乎乎的命令行终端优化成精美的液晶屏显示，C++和Qt的学习就在所难免了。
5. Python人工智能
那么，如果你已经可以实现一个小型的嵌入式项目了，但是如果大火的人工智能技术可以加入到这个小项目中，想必一定非常酷炫，我们可以把呆板的用户界面输入改成图像识别或者人脸识别。
6. STM32
一个产品级的项目考虑的不仅仅是功能的实现，还要考虑功耗、成本。