這是arm裸機1期加強版第1課第2、3節課程的wiki文字版。

為什么沒前途也要學習單片機？

因為它是個很好的入口。

學習單片機可以讓我們拋開復雜的軟件結構，先掌握硬件操作，如：看原理圖、芯片手冊、寫程序操作寄存器等。在上一節視頻里，我剛把單片機貶得一無是處，說單片機沒前途了，這節視頻，我又要告訴你們，沒有前途，也要學習單片機。為什么？

首先，我說不用學習單片機，是指不要使用老一套得學習方法學習單片機。什么叫老一套的方法？

·硬件上：不要使用C51、STM32這些專用的單片機開發板。如果以后，你不打算從事單片機開發，你用這些芯片干嘛，研究了兩三個月，把這些寄存器都用清楚了，你又用不上，沒必要啊。

· 軟件上：不要使用Keil、MDK等集成度太高的軟件。你用這些軟件，你寫個main()就可以了，然后調用各種庫，進行傻瓜式操作。這些好用的工具，封裝了很多技術細節，使得我們沒法了解裸機、單片機的本質。

以后我們會使用新一套的方法來進行單片機的開發。新一套的方法，我們后面再介紹。

我們之所以還要學習單片機，是因為它里面的知識，對我們后續學習Linux還是有用的。我們首先來看看，一個Linux系統是怎么一回事。 一個嵌入式Linux系統的軟件組成： 單片機大全Bootloader–>Linux驅動–>Linux APP–>Linux GUI(Android/QT)。我們PC機一上電的時候，黑色屏幕上會顯示BIOS，這個BIOS目的是去啟動Windows內核。Windows內核再掛載C盤(系統盤)、D盤(應用盤)，最后再去啟動應用程序，像QQ、網游等。

同樣的道理，我們的Android手機或者工控設備，也有BIOS，但嵌入式Linux系統里面不叫BIOS，叫Bootloader，他的目的是去啟動Linux內核。 它首先也是識別應用程序所在的存儲設備，掛載根文件系統(在Windows系統里面的C盤、D盤，在Linux里面稱為根文件系統)。最后去啟動應用程序。

仔細的分析下Bootloader，它去啟動內核，它去哪里啟動內核呢？ 顯然是去某個地方讀出內核，就比如說BIOS是去C盤上讀出Windows內核，我們的Bootloader是去Flash或者SD卡讀取內核。

因此Bootloader要擁有讀取Flash或者SD卡的能力。有些Bootloader還要顯示logo，因此還要具有操作LCD的能力。Bootloader還要設置開發板的環境，比如，初始化時鐘、初始化內存、還要設置網卡等。這么多事情，都是在Bootloader里面實現的，太復雜了，如果你一來就分析整個Bootloader是非常困難的。

那我們怎么學習呢？ 把他拆開，寫出單獨的程序，比如：LED點燈、時鐘、網卡、Flash都單獨寫個程序來練習，這些不就是單片機程序嗎？

所以說，Bootloader是單片機程序的大全。我們為了更好的學習Bootloader，我們應該事先一個一個練習硬件，當我們熟悉每個硬件后，再組合起來，就是一個Bootloader。

我們再來看看Bootloader啟動內核之后，內核再去掛載根文件系統，意味著內核也要有操作硬件的能力，這就是驅動程序。我們首先來看看一個簡單的驅動程序是什么樣子。首先我們的應用程序是調用open()、read()、write()這些標準的接口去訪問硬件。那么就進入驅動程序里面，驅動程序里面有對應的drive_open()、drive_read()、drive_write()。

最后在驅動程序里面，去配置硬件。比如一個LED點燈驅動，那么drive_open()要把GPIO設置為輸出引腳，drive_read()，返回GPIO狀態，driver_write()則寫GPIO，讓引腳輸出高電平或者低電平。

對于我們的LED驅動程序，你需要提供drive_open()、drive_read()、drive_write()這些接口，這就是它的框架。具體的怎么操作硬件，就是硬件操作。所以說，我們事先在單片機里面，熟悉熟練的掌握硬件操作。即驅動程序的組成：

驅動程序=軟件框架+硬件操作

你需要學會看原理圖、看硬件怎么連接、看芯片手冊、知道怎么讀寫寄存器。這一切都可以先在單片機里面學習，去掌握。以后學習Linux驅動時，把重點放在軟件框架就行了。

我們可以事先學習單片機，單片機的學習可以讓我們先拋開復雜的軟件結構，先掌握硬件的操作，如：看原理圖、芯片手冊、寫程序操作寄存器等。這就是為什么單片機沒有前途，我們也要學習。是因為他里面涉及的硬件操作，對我們后續的學習，非常有用處。

現在我們知道了，我們學習單片機，不是為了掌握單片機的開發技能，而是為了掌握Bootloader，掌握硬件操作。

單片機和Linux都想學_換個兩全的方法學習單片機

本節教你如何學習單片機，如何選擇合適的開發板和開發工具。

現在我們知道單片機是要學習的，那么怎么去學習單片機？在上一課我們說不要使用老一套的方法學習，實際上是指的兩個問題。

第一：選擇什么開發板；

第二：使用什么開發工具；

我們學習單片機的目的是干嘛？目的是為后續嵌入式Linux學習服務。在這條學習線路上:

單片機->bootloader->Linux系統/驅動->APP(QT)可以使用同一套開發板。

我們選擇開發板的原則是：資料豐富。

開發板首推三星(SAMSUNG)系列的，資料最開放，

*有S3C2440、S3C6410、S5PV210、Exynos4412；*然后是德州儀器(TI)的，TI開始不開放資料，現在逐漸公開了，有AM437X、AM335X；*然后是飛思卡爾(freescale)，有iMX6；*還有其它國產芯片：全志、瑞芯微；

我們用百度進行搜索，看哪個資料最豐富。結果如下：

再在搜索關鍵詞中加入“教程”后，S3C2440的搜索結果比AM335X更多，因此S3C2440的資料仍是最多的，TI的營銷更好，當然，TI作為工控板，其用戶也是很多的。

所以，從教程的豐富程度來看，S3C2440為首選開發板；

我們后面會考慮使用TI的芯片重新錄制一套視頻，但需要2-3年的功夫，所以，現在還是使用S3C2440吧。

現在普遍有個錯誤觀點：S3C2440過時了，它還是ARM9內核，現在Cortex-A7、Cortex-A8、Cortex-A9、Cortex-A15都出來了，它的性能太差了。性能差沒錯，但它是否過時了呢？

那要看學到的知識是否過時。

我們首先來看看一個芯片是怎么組成的，里面有CPU、外設串口、I2C、SPI、LCD等。

我們寫程序的時候，是去操作這些模塊的寄存器，訪問這些模塊，并不是去操作CPU。等你工作的時候，你使用不同的芯片，那么差別在于這些模塊，這些硬件的操作，差別不在CPU操作，你寫程序的時候，根本不涉及CPU的內部機制。

**不同芯片的差別：在于外設操作，不在于CPU，寫程序幾乎不涉及CPU，只有涉及中斷時，才會跟CPU的機制有點關系，但是不同CPU的架構差異很小，并且我們后面開發Linux驅動時，內核已經幫我們做好了這些處理，根本不需要去關心。**

從上一課我們知道，驅動=軟件框架+硬件操作。這個軟件框架對于所有的芯片都是一樣的，因為都是用Linux內核。而這個硬件操作，你在2440上掌握了串口操作，I2C操作、SPI操作，掌握了這些硬件的語言，你換一種芯片，是完全類似的。

我假設你選擇了2440開發板，那么怎么使用2440開發板來學習單片機的開發呢？又使用什么開發工具呢？以前在Windows開發的時候，我們使用ADS、Keil、MDK等，你直接寫個main()函數，所有的細節都幫你實現了，誰來調用main()函數，有他幫你做了。這main()所生成出來的代碼，怎么放入到內存里面，這工具也幫你做了，我們基本上只需要寫main()函數，只需要寫C語言就行了。但是這里掩蓋了太多的技術細節，你看看我們官網->學習路線的這篇文章，里面有個比較：

①Windows下的單片機學習，深度不夠Windows下有很好的圖形界面單片機開發軟件，比如keil、MDK等。

它們封裝了很多技術細節，比如：

你只會從main函數開始編寫代碼，卻不知道上電后第1條代碼是怎么執行的；

你可以編寫中斷處理函數，但是卻不知道它是怎么被調用的；

你不知道程序怎么從Flash上被讀入內存；

也不知道內存是怎么劃分使用的，不知道棧在哪、堆在哪；

當你想裁剪程序降低對Flash、內存的使用時，你無從下手；

當你新建一個文件時，它被自動加入到工程里，但是其中的機理你完全不懂；

②基于ARM+Linux裸機學習，可以學得更深，并且更貼合后續的Linux學習。

實際上它就是Linux下的單片機學習，只是一切更加原始：所有的代碼需要你自己來編寫；哪些文件加入工程，需要你自己來管理。

在工作中，我們當然傾向于使用Windows下更便利的工具，但是在學習階段，我們更想學習到程序的本質。

一切從零編寫代碼、管理代碼，可以讓我們學習到更多知識：

你需要了解芯片的上電啟動過程，知道第1條代碼如何運行；

你需要掌握怎么把程序從Flash上讀入內存；

需要理解內存怎么規劃使用，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；

你會知道，芯片從上電開始，程序是怎么被搬運執行的；

你會知道，函數調用過程中，參數是如何傳遞的；

你會知道，中斷發生時，每一個寄存器的值都要小心對待；

你掌握了ARM+Linux的裸機開發，再回去看Windows下的單片機開發，會驚呼：怎么那么簡單！并且你會完全明白這些工具沒有向你展示的技術細節。

如果我們基于ARM+Linux，不使用這些Windows工具，你可以學得更深，并且單片機的大全Bootloader，他就是ARM+Linux開發的，他并不使用Windows下的工具。

你基于ARM+Linux學裸板、學單片機，你可以學得更多，因為我們一切都從零開始的。我們既管理這些代碼，也可以知道芯片上電的時候做了什么事情，知道程序自己怎么把自己讀到內存，且知道怎么去規劃內存，知道怎么代碼重定位……

我說的這些概念，你可能聽都沒聽過，這是因為Windows下這些好用的工具把這些統統都給屏蔽了。

我們使用ARM+Linux進行裸板開發，一旦掌握了ARM+Linux開發這套機制，再回過頭去看這些Windows工具、看STM32的話，你只需要幾分鐘就可以搞定。并且你可以無縫進入后續的學習，因為你已經熟練掌握了Linux的操作環境，后面的Bootloader是在Linux下開發的，后面的Linux驅動也是在Linux下開發的。

所以我們怎么去學習單片機的開發呢？

使用S3C2440開發板，在Linux環境(Ubuntu)下使用arm-Linux-gcc工具來編譯程序。你編寫代碼的時候，可以使用Windows下各種好用的工具，文本工具等，但編譯的時候，使用arm-Linux-gcc來編譯。