微機原理：理解ARM微處理器的工作原理

操作系統(tǒng)原理：理解Linux操作系統(tǒng)的工作原理

電子技術(shù)基礎(chǔ)：理解基于ARM的嵌入式設(shè)備的電路原理圖，編寫Linux驅(qū)動程序的基礎(chǔ)

匯編語言：閱讀、編寫B(tài)ootloader和Linux內(nèi)核源代碼(包括驅(qū)動程序)

C語言：閱讀、編寫B(tài)ootloader和Linux內(nèi)核源代碼(包括驅(qū)動程序)，閱讀、編寫Linux應(yīng)用程序

C++語言：閱讀、編寫Linux圖形應(yīng)用程序

(Java語言：Android編程)

設(shè)計一個ARM+Linux設(shè)備，分為硬件設(shè)計和軟件設(shè)計。硬件設(shè)計不用多說，軟件設(shè)計是我們討論的重點?；贏RM的嵌入式設(shè)備，實際上就是一種簡化版的電腦加上特定功能的硬件。通用的PC在開機啟動時，首先會運行主板上的BIOS，然后才啟動操作系統(tǒng);對應(yīng)于ARM設(shè)備，開機時首先啟動 Bootloader，初始化硬件，然后Bootloader將Linux內(nèi)核(2MBytes左右)搬到內(nèi)存中，然后Linux在內(nèi)存中運行，接管整個設(shè)備的管理運行。所以學(xué)習(xí)嵌入式Linux，首先要學(xué)習(xí)Bootloader。

Linux用的Bootloader種類比較多，都是開放源代碼的，現(xiàn)在比較流行用u-boot。Bootloader的源代碼是用匯編語言和C語言編寫的，所以要有匯編語言和C語言基礎(chǔ)，匯編語言代碼在全部代碼中僅占1%的比例，絕大部分代碼是C語言代碼。Bootloader代碼經(jīng)過編譯器編譯成ARM可執(zhí)行的映像文件，大小在幾十kBytes至幾百kBytes。這個映像文件通過專用的接口(JTAG)和專用的軟件燒寫到ARM的 FlashROM上。在網(wǎng)上可以下載Bootloader源代碼，因為每一種嵌入式設(shè)備的硬件不盡相同，所以下載來的源代碼不一定完全適用于當(dāng)前的硬件，要根據(jù)硬件的配置對Bootloader源代碼進行一些修改，這一步叫做Bootloader的移植。

學(xué)完Bootloader移植，下一步就是Linux內(nèi)核的移植和驅(qū)動程序的編寫。與Bootloader類似，Linux內(nèi)核的移植也是根據(jù)硬件情況對Linux內(nèi)核源代碼進行修改，讓Linux內(nèi)核能在硬件開發(fā)板上運行起來。Linux內(nèi)核源代碼可到相關(guān)網(wǎng)站下載，移植的過程主要是針對核心硬件(MPU、內(nèi)存、FlashROM)修改Linux內(nèi)核源代碼，讓Linux內(nèi)核能在開發(fā)板上運行起來。Linux內(nèi)核源代碼修改完成后，經(jīng)過編譯生成 Linux內(nèi)核映像文件，可在開發(fā)板的內(nèi)存中運行;Linux內(nèi)核映像文件并不大，一般在2MBytes左右。Linux內(nèi)核移植完成后，雖然Linux 已可在硬件上運行，但是很多外圍硬件(如LCD、鍵盤、鼠標(biāo)等)并沒有被驅(qū)動起來，所以下一步就是外圍硬件的驅(qū)動程序編寫。與PC上常用的Windows 操作系統(tǒng)不同，Linux的驅(qū)動程序是在內(nèi)核里面的，不能像Windows那樣方便地安裝硬件驅(qū)動程序。Linux硬件驅(qū)動程序代碼寫好后，放在內(nèi)核源代碼中，再重新編譯Linux內(nèi)核，重新運行內(nèi)核后才能在Linux上操作對應(yīng)硬件。

Linux的文件系統(tǒng)與Windows也不相同。Windows的內(nèi)核和文件系統(tǒng)是一體的，在WIndows的資源管理器中可查看全部內(nèi)核文件和應(yīng)用程序文件。Linux內(nèi)核是一個單獨的文件，而所有應(yīng)用程序卻都放在一個稱為文件系統(tǒng)的文件包內(nèi)，這樣做的好處是內(nèi)核和應(yīng)用程序是分割開的，利于內(nèi)核的穩(wěn)定，即使應(yīng)用程序崩潰了，也不會影響到內(nèi)核，在文件系統(tǒng)中處理應(yīng)用文件時也不會誤刪除內(nèi)核，所以Linux比Windows穩(wěn)定得多。類似于 Windows中的磁盤分區(qū)，Linux內(nèi)核映像占一個單獨分區(qū)，文件系統(tǒng)必須在別的分區(qū)上。Linux內(nèi)核運行以后，會尋找文件系統(tǒng)對應(yīng)的那個包(分區(qū))，并掛載這個包，稱作文件系統(tǒng)掛載。文件系統(tǒng)掛載上以后，可以用與Windows資源管理器類似的方法管理應(yīng)用程序，但管理不了內(nèi)核的任何細(xì)節(jié)。文件系統(tǒng)里的所有文件都是通過目錄和文件方式管理的。

再下來就是應(yīng)用程序的編寫了。Linux的應(yīng)用程序分有圖形顯示的應(yīng)用程序和無圖形顯示的應(yīng)用程序。無圖形顯示的應(yīng)用程序運行起來就像在 Windows的“命令提示符”界面中運行，不需要在顯示屏上顯示任何內(nèi)容，或僅需要顯示一些簡單字符，這類程序在嵌入式領(lǐng)域用途廣泛，因為很多嵌入式設(shè)備是沒有LCD顯示屏的。有圖形顯示的應(yīng)用程序是在有LCD顯示屏的嵌入式設(shè)備上運行的，例如手機。

無圖形顯示的應(yīng)用程序主要用C語言編寫，直接利用Linux內(nèi)核提供的編程接口完成各種功能。C語言程序可以實現(xiàn)很多功能，就算是多線程、多進程也都可輕松搞定。Linux內(nèi)核提供的編程接口都是C語言可直接調(diào)用的函數(shù)，實際上Linux這種操作系統(tǒng)編程就是C語言編程。

有圖形的應(yīng)用程序編寫相對復(fù)雜一些。Linux本身的編程是基于C語言的，要想讓Linux有圖形顯示，必須給Linux加上一個圖形用戶界面(GUI)，Linux的GUI現(xiàn)在有很多，桌面Linux用的有Gnome、KDE等，嵌入式Linux用Qt、MiniGUI等。這些GUI實際上都是在內(nèi)核提供的C編程接口的基礎(chǔ)上封裝一些圖形接口，然后做成圖形庫供應(yīng)用程序調(diào)用。Linux的GUI多是開放源代碼的，也有一些商用GUI不開放源代碼。我們可以下載GUI的源代碼，然后用編譯器編譯成庫文件，然后將這些庫文件放到文件系統(tǒng)的特定目錄下。GUI實際上是應(yīng)用程序的一部分，而不屬于 Linux內(nèi)核。GUI提供的編程接口多為C/C++接口，所以圖形應(yīng)用程序常用C語言或C++語言編寫。也有特殊的如Android，提供的是Java 編程接口。所以圖形應(yīng)用程序編寫需要掌握C/C++編程語言(Java語言)。

通過上面的介紹，想學(xué)嵌入式Linux的朋友們，可以根據(jù)自己的情況以及工作的要求，決定自己在嵌入式Linux上的發(fā)展方向，或去補充自己的不足，以便進一步學(xué)習(xí)嵌入式Linux。