嵌入式學(xué)習(xí)的心得體會(huì)

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本人本科學(xué)的是電子信息工程專業(yè)，其實(shí)這個(gè)專業(yè)和嵌入式?jīng)]有多大的關(guān)系，要說有關(guān)系就是簡(jiǎn)約的講了下C語言語法，學(xué)完之后還不知道什么是C語言，只記住了char,int,long等占幾個(gè)字節(jié)，if,while,for循環(huán)什么的，感覺也就能算一些學(xué)校就會(huì)的題目，全國(guó)計(jì)算機(jī)二級(jí)C語言也就糊涂的過了。我這個(gè)專業(yè)沒學(xué)過C++，一開始不知道什么是面對(duì)對(duì)象，這可能會(huì)讓人笑話了。不過這說的是實(shí)話，本科的時(shí)候，學(xué)院安排的課程大部分偏硬件部分，動(dòng)手機(jī)會(huì)比較多，自然而然比較喜愛硬件方面。

在大二的時(shí)候就聽學(xué)長(zhǎng)說，單片機(jī)很難學(xué)，那時(shí)候經(jīng)學(xué)長(zhǎng)介紹，淘寶買了本郭天祥老師出的書《51單片機(jī)C語言教程》，一開始還真是不怎么懂，感覺有點(diǎn)像是看天書，然后硬著頭皮去看，當(dāng)我把51的結(jié)構(gòu)看完了，就不像一開始那樣一頭霧水了，自己在紙上把51的結(jié)構(gòu)圖默畫一遍，然后再把各個(gè)寄存器功能寫一下，各個(gè)功能口的結(jié)構(gòu)粗略畫了下，然后覺得51整體已在我心中了，雖然沒有什么作用，但是至少懂得這門課要怎么去學(xué)習(xí)。其實(shí)有些時(shí)候不是這個(gè)東西你不會(huì)，而是在不會(huì)的時(shí)候自己先告知自己這個(gè)太難了，自己先放棄了。

在大三的時(shí)候，第一學(xué)期課比較少，我就常常待在圖書館，會(huì)去蠻看些專業(yè)相關(guān)的書籍，現(xiàn)在想想，那時(shí)候也是機(jī)緣巧合下，看到了一本書《從51到ARM》，講解并描述的是從51系列單片機(jī)的一般知識(shí)出發(fā)，將arm處理器和51系列單片機(jī)進(jìn)行對(duì)比，引導(dǎo)讀者去理解和學(xué)習(xí)arm處理器的知識(shí)。那個(gè)時(shí)候也有考慮到以后就業(yè)的問題，就想到一件事情，假如去應(yīng)聘工作的話，每個(gè)工科院校電子信息類的畢業(yè)生都會(huì)異口同聲地說：我會(huì)51系列單片機(jī)。當(dāng)他說這句話的時(shí)候，他和別人是站在同一起跑線上的?？晌覀兺耆锌赡芎蛣e人不站在同一起跑線上。正是這本書給我開啟了另外一扇大門，讓我初步了解了嵌入式。后來去報(bào)考全國(guó)計(jì)算機(jī)等級(jí)考試三級(jí)教程——嵌入式系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)，在圖書館奮斗了兩個(gè)月，最末取得優(yōu)秀的成果，也讓我進(jìn)一步了解嵌入式系統(tǒng)。

在大四的時(shí)候，我們有嵌入式的選修課，不過當(dāng)時(shí)由于考研的緣故，就沒有去上過這門課，好惋惜呀!但是，在選擇讀研討論方向的時(shí)候我還是毅然選擇了嵌入式方向，我知道這將成為我將來三年討論的方向。這學(xué)期(研一下學(xué)期)，很快樂能夠再次接觸嵌入式系統(tǒng)這門課程，對(duì)于導(dǎo)師教的這門課程，我覺得自己上課還是蠻仔細(xì)聽講的，當(dāng)然也被師在臺(tái)上那講得井井有條，溫文儒雅的風(fēng)姿所吸引。對(duì)于沒有學(xué)過微機(jī)8086的我，有些時(shí)候,老師用微機(jī)與嵌入式的對(duì)比讓我頭腦沒有相關(guān)概念...

首先，我對(duì)嵌入式在概念上有了一個(gè)比較精確的了解。嵌入式是指以應(yīng)用為中心，以計(jì)算機(jī)為基礎(chǔ)，并且軟硬件可裁剪，適用于對(duì)功能、牢靠性、成本、體積和功耗有嚴(yán)格要求的專用計(jì)算機(jī)系統(tǒng)。它由硬件平臺(tái)和系統(tǒng)軟件組成。硬件平臺(tái)指嵌入式處理器和與之通過接口連接的外圍硬件平臺(tái)。系統(tǒng)軟件是指實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)和用戶應(yīng)用軟件。

談到硬件部分，我首先想到的是嵌入式處理器那些外圍功能模塊。對(duì)于這部分的學(xué)習(xí)，我起初花了好長(zhǎng)時(shí)間看《深入淺出ARM7——LPC2400》這本書，現(xiàn)在想想覺得自己學(xué)習(xí)方法沒用對(duì)，完全沒有那個(gè)須要，自己卻花了大把時(shí)間在看這些寄存器引腳的運(yùn)用，由于單純的看過之后還是很簡(jiǎn)單忘的，之后在進(jìn)行試驗(yàn)的時(shí)候還是翻書來查就證明白這一點(diǎn)。不過一些最基本的模塊，例如通用輸入/輸出口(GPIO)，通用異步收發(fā)器(UART)，向量中斷掌握器(VIC)，外部中斷輸入和定時(shí)器/計(jì)數(shù)器還是需要看書仔細(xì)去記住那些常用的引腳功能。對(duì)于CPU異樣這部分，我一開始以為異樣就是中斷，由于處理程序流程設(shè)計(jì)是相像的，都是懇求處理器打斷正常的程序執(zhí)行流程，進(jìn)入特定程序的一種機(jī)制。當(dāng)時(shí)還對(duì)老師提出的一個(gè)看法有點(diǎn)疑義，51可以處理中斷嵌套而ARM處理器卻不能?我當(dāng)時(shí)腦子里面就在想：中斷不都是有硬件設(shè)備產(chǎn)生的，那按常理來講ARM處理器也可以處理的呀。后來在仔細(xì)查書，發(fā)覺CPU異樣有7種：復(fù)位，數(shù)據(jù)中止，中斷，快中斷，預(yù)取中止，未定義，軟件中斷。而異樣向量會(huì)使CPU轉(zhuǎn)入異樣入口地址執(zhí)行程序，開始了異樣處理。同理的話，中斷向量使CPU轉(zhuǎn)入中斷入口地址執(zhí)行程序，開始了中斷處理。即當(dāng)發(fā)生IRQ中斷時(shí)，程序返回地址被存入該IRQ中斷模式下的LR，假如繼續(xù)發(fā)生IRQ中斷，那第二次的中斷返回地址也還是被存入該IRQ中斷模式下的LR中，那原先發(fā)生中斷時(shí)候存入的程序返回地址將被掩蓋掉，導(dǎo)致不能返回正確的位置。在我解決這個(gè)問題的期間，每次睡前思維準(zhǔn)會(huì)定格在這問題上，久久不能繞出來，其實(shí)有時(shí)候查書還是最好的解決方案，由于網(wǎng)絡(luò)資源只能提供應(yīng)我們部分的參考資料。

對(duì)于ARM匯編語言這部分的學(xué)習(xí)，我認(rèn)為是需要重視的，學(xué)匯編不是說用這語言做多牛逼的事情,問題的關(guān)鍵在于,學(xué)透了匯編會(huì)使你真正理解計(jì)算機(jī)。另外一方面,只要以后在嵌入式工作中你遲早會(huì)在某個(gè)陰暗的角落里遇到匯編。“不管你承認(rèn)不承認(rèn),現(xiàn)在的CPU沒有徑直跑高級(jí)語言的,哪怕是虛擬機(jī)也都是類似匯編的指令集.當(dāng)遇到崩潰分析,性能優(yōu)化甚至編譯器抽風(fēng)等等的時(shí)候,匯編是你最末一根救命稻草(這句話是福來師兄講的)。”為此他給了我們一份資料，周立功lpc21**/lpc22**系列ARM7啟動(dòng)代碼分析，主要講解并描述的是startup.s文件的分析，看了下才發(fā)覺老師上課講的那個(gè)啟動(dòng)代碼分析許多不理解之處這里都有具體的介紹，這分析太精辟了。

學(xué)ARM7這么久，我認(rèn)為從硬件上講，一方面就是學(xué)習(xí)接口電路設(shè)計(jì)，另一方面就是學(xué)習(xí)匯編和C語言的板級(jí)編程。假如從軟件上講，就是要學(xué)習(xí)基于ARM處理器的操作系統(tǒng)層面的驅(qū)動(dòng)和移植。這些對(duì)于我們初學(xué)者來說需要明確，要么從硬件著手開始學(xué)，要么從操作系統(tǒng)的熟識(shí)到應(yīng)用開始學(xué)，但不管學(xué)什么，只要不是純的操作系統(tǒng)級(jí)，硬件的寄存器類的東西還是要能看懂的，基于板級(jí)的匯編和C編程還是要會(huì)的。

μC/OS-II是一種基于優(yōu)先級(jí)的搶占式多任務(wù)實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)，包含了實(shí)時(shí)內(nèi)核、任務(wù)管理、時(shí)間管理、任務(wù)間通信同步(信號(hào)量，郵箱，消息隊(duì)列)和內(nèi)存管理等功能。它可以使各個(gè)任務(wù)獨(dú)立工作，互不干涉，很簡(jiǎn)單實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)時(shí)而且無誤執(zhí)行，使實(shí)時(shí)應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)和擴(kuò)展變得簡(jiǎn)單，使應(yīng)用程序的設(shè)計(jì)過程大為減化。μC/OS-II是一個(gè)完整的、可移植、可固化、可裁剪的占先式實(shí)時(shí)多任務(wù)內(nèi)核。μC/OS-II絕大部分的代碼是用ANSI的C語言編寫的，包含一小部分匯編代碼，使之可供不同架構(gòu)的微處理器運(yùn)用。

μC/OS-II可以大致分成內(nèi)核結(jié)構(gòu)、任務(wù)管理、時(shí)間管理、任務(wù)之間通信與同步4個(gè)部分。內(nèi)核結(jié)構(gòu)是操作系統(tǒng)的處理核心，包括操作系統(tǒng)初始化、操作系統(tǒng)運(yùn)行、中斷進(jìn)出的前導(dǎo)、時(shí)鐘節(jié)拍、任務(wù)調(diào)度、事項(xiàng)處理等多部分。任務(wù)管理部分中的內(nèi)容都是與任務(wù)的操作親密相關(guān)的。包括任務(wù)的建立、刪除、掛起、復(fù)原等等。由于μC/OS-II是以任務(wù)為基本單位調(diào)度的，所以這部分內(nèi)容也相當(dāng)重要。μC/OS-II中的最小時(shí)鐘單位是timetick(時(shí)鐘節(jié)拍)，任務(wù)延時(shí)等操作是在時(shí)間管理這部分完成的。任務(wù)之間通信與同步為事項(xiàng)處理部分，包括信號(hào)量、郵箱、郵箱隊(duì)列、事項(xiàng)標(biāo)識(shí)等部分;主要用于任務(wù)間的相互聯(lián)系和對(duì)臨界資源的訪問。μC/OS-Ⅱ操作系統(tǒng)是在main()中建立的，首先要系統(tǒng)初始化，OSInit()，初始化系統(tǒng)全部的變量和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。然后進(jìn)行任務(wù)的創(chuàng)建，OSTaskCreate();之后進(jìn)行多任務(wù)的啟動(dòng)，OSStart()。在進(jìn)行任務(wù)的并行處理的時(shí)候，一個(gè)任務(wù)的程序是順次執(zhí)行的，而不同任務(wù)的程序卻是并行執(zhí)行的。從應(yīng)用程序的觀點(diǎn)來看，此處的并行處理只是一個(gè)假象。而事實(shí)上它是通過實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)的內(nèi)核掌握任務(wù)之間的切換來實(shí)現(xiàn)的，也就是任務(wù)調(diào)度啦。

μCOS-Ⅱ總是運(yùn)行進(jìn)入就緒態(tài)任務(wù)中優(yōu)先級(jí)最高的那一個(gè)。當(dāng)創(chuàng)建新任務(wù)時(shí)，或當(dāng)前任務(wù)調(diào)用一些可能把自己掛起的系統(tǒng)函數(shù)(如OSMBo*Pend)時(shí)，內(nèi)核就要進(jìn)行任務(wù)切換。在上述的場(chǎng)合，任務(wù)級(jí)的調(diào)度是由函數(shù)OSSched()完成的。

在一個(gè)多任務(wù)的應(yīng)用工程中，任務(wù)之間并不是完全獨(dú)立的，它們存在一些需相互協(xié)作的處理，這些相互協(xié)作是靠任務(wù)間的通訊或同步，信號(hào)量、郵箱、消息隊(duì)列可以實(shí)現(xiàn)這種任務(wù)與任務(wù)，任務(wù)與中斷服務(wù)函數(shù)間的通訊與同步。

郵箱可以使一個(gè)任務(wù)或者中斷服務(wù)子程序向另一個(gè)任務(wù)發(fā)送一個(gè)指針型的'變量。而信號(hào)量不能，其只能發(fā)送信號(hào)量。消息隊(duì)列可以使一個(gè)任務(wù)或者中斷服務(wù)子程序向另一個(gè)任務(wù)發(fā)送以指針方式定義的變量。因詳細(xì)的應(yīng)用有所不同，每個(gè)指針指向的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)變量也有所不同，事實(shí)上，我們可以將消息隊(duì)列看作多個(gè)郵箱組成的數(shù)組，只是它們共用一個(gè)等待任務(wù)列表。

我們?cè)囼?yàn)所用的ARM開發(fā)工具是ADS1.2。ARMADS全稱為ARMDeveloperSuite，是ARM公司推出的新一代ARM集成開發(fā)工具。現(xiàn)在ADS的最新版本是1.2，支持軟件調(diào)試及JTAG硬件仿真調(diào)試、支持匯編、C語言、C++源程序，具有編譯效率高、系統(tǒng)庫功能強(qiáng)等特點(diǎn)。在安裝ADS1.2的時(shí)候涌現(xiàn)過小問題，當(dāng)時(shí)我的電腦是64位的，安裝完之后顯示不了，后來百度查找到緣由，竟然是文件夾放錯(cuò)地方，應(yīng)當(dāng)放在ProgramFiles(*86)這個(gè)文件夾中。后來有同學(xué)問我這方面的問題，但是發(fā)覺他們的ADS1.2安裝不了的緣由是由于Licence弄錯(cuò)了。在打開CodeWarriorforARMDeveloperSuite的時(shí)候，肯定要記得選DebugInChipRAM,否那么Make都涌現(xiàn)許多error，而且那些幾乎都是未定義函數(shù)的錯(cuò)誤。之后就進(jìn)行Debug，調(diào)試勝利之后會(huì)跳出A*D的界面，選擇Options里面的ConfigureTarget,再添加H-JTAG的文件，之后點(diǎn)擊GO，程序會(huì)跳出匯編語言的界面，再點(diǎn)擊下就跳到C語言程序入口地址，之后再點(diǎn)擊下GO，程序就開始跑起來。前面所述的這些步驟是抱負(fù)狀況下程序自身沒有發(fā)生錯(cuò)誤，當(dāng)然在調(diào)試過程中，還是有許多硬件上的問題，一方面是有些開發(fā)板可能用久了，用JTAG并口連接的時(shí)候接觸不良，很簡(jiǎn)單自動(dòng)掉線，常涌現(xiàn)未連接設(shè)備的的Error,還有一方面是跑程序過程常會(huì)涌現(xiàn)兼容性的問題，導(dǎo)致程序A*D調(diào)試時(shí)候會(huì)涌現(xiàn)卡在某個(gè)部分一貫進(jìn)入死循環(huán)，這個(gè)后來是解決了，但是間或還是會(huì)涌現(xiàn)這個(gè)BUG。

通過這學(xué)期對(duì)嵌入式的學(xué)習(xí)，我發(fā)覺自己尚未掌控的知識(shí)點(diǎn)還是蠻多的，尤其是對(duì)μC/OS-II的移植方面，我只是理論上粗略了解，沒有經(jīng)過試驗(yàn)的操作。還有對(duì)存儲(chǔ)器加速模塊(MAM)這方面不夠了解，主要一方面起初在做消息隊(duì)列采集試驗(yàn)(KeySem_SampdataQeue)，這個(gè)模塊被代替掉，不需要運(yùn)用它，所以后來也沒有去掌控相關(guān)知識(shí)點(diǎn)。對(duì)于任務(wù)就緒算法這部分，我只是上課的時(shí)候聽“懂”了，課后自己再看完全懵了。對(duì)于CAN總線調(diào)試的部分，老師上課沒有講到這部分的介紹與應(yīng)用，但是后來通過自己對(duì)試驗(yàn)室?guī)熜謧兯龅恼n題初步了解，發(fā)覺我自己有須要去弄懂它的構(gòu)造和原理。

“看書不要盼望一次就會(huì)，一次就明白是什么意思，也不要死記硬背，看不明白也沒關(guān)系，以后遇到了知道去哪里去找就可以了，以后遇到的多了，也就記住了，遇到的少的，忘卻也就忘卻了?！币琅f記得起初不懂怎么解決某個(gè)問題的時(shí)候請(qǐng)教李碩師兄，師兄對(duì)我說的這番話。自己在μC/OS-II這部分內(nèi)容掙扎了好久，現(xiàn)在想想，覺得起初不應(yīng)當(dāng)一上來就徑直閱讀內(nèi)核源代碼，看了一些自己把頭撞破也想不明白的事，這樣徑直正面打擊我學(xué)習(xí)嵌入式的積極性。學(xué)習(xí)啊，還是得要按部就班。假如你想學(xué)習(xí)嵌入式肯定要有塊學(xué)習(xí)板。看再多的視頻，看再多的書，也不如自己動(dòng)手試一下，看著很簡(jiǎn)約的東西，做起來就可能遇到許多的問題，遇到問題找到緣由，解決問題，只有這樣才能學(xué)到東西。記得我第一次仿寫led的驅(qū)動(dòng)，想自己試一下，可是自己一試，就出了好多的問題，那個(gè)led弄了我一天才把led燈點(diǎn)亮。所以不要眼高手低。

對(duì)于初學(xué)者，有一點(diǎn)小建議，我們拿到一個(gè)開發(fā)板，很興奮也很激昂，想法自然也許多，想用開發(fā)板實(shí)現(xiàn)自己的這個(gè)想法，實(shí)現(xiàn)那個(gè)想法，然后又不知道從何下手，然后就去論壇中發(fā)一個(gè)貼，最末等著別人去回復(fù)，當(dāng)見沒人回復(fù)就開始埋怨。這種做法是不可取的，有想法是好的，我們要實(shí)現(xiàn)自己的想法也是有前提