我是韋東山，一直從事嵌入式Linux培訓，最近打算連載一系列文章， 正在錄制全新的嵌入式Linux視頻，使用新路線，不再從裸機/uboot開始，效率更高， 對應檔案也會寫成書<<嵌入式Linux應用開發完全手冊>>第二版， 視頻檔案、書的樣稿可以直接下載：https://vdisk.weibo.com/s/t6HbuIpx6zoa1

1.概念

只要涉及編程，并且所用硬體不是電腦的話，都可以認為是嵌入式軟體開發，所謂“嵌入”，就是把處理器嵌入某個物體中，讓它具備計算能力，比如手表中有單片機，那么手表就是一個嵌入式設備，在上面開發的單片機程式就是嵌入式軟體；手機中有性能強大的處理器，它也是一個嵌入式設備，手機中運行Linux系統，在Linux系統上運行Android系統，這些Linux、Android都屬于嵌入式軟體，

嵌入式設備上運行的軟體或系統可以分為三類：單片機、Linux/WinCE等大型作業系統、Android/IOS/QT等GUI系統，

做產品時我們考慮的是性價比，什么合適就用什么，這需要我們具備多方面的開發能力，本文將介紹單片機、Linux、Android系統的側重點，

2. 有哪些產品使用這3類技術？

沒有一樣技術可以適用于所有設備，很多時候需要組合起來，比如無人機，使用單片機才能更快處理各種控制事件，使用Linux才能更好進行影像處理、傳輸，在手機端還得給你開發一個安卓APP讓你更容易操控，

3. 誰的作業機會更多？

我們要用資料說話，看下圖：

讓人意外，Linux的職位竟然是最多的，可能因為很多互聯網產品也使用Linux，比如虛擬化、云計算、云存盤領域，這些互聯網公司、云產品公司對Linux開發人員也有大量的需求，把這些公司的職位來跟單片機職位進行對比，很不公平，

所以我再細分一下，把涉及硬體操作的Linux職位單獨抽出來，如下：

這些資料統計稍顯粗略，但是也能說明一些問題，我先做個柱形圖：

也許，我們可以得出這么個結論：跟硬體打交道的職位里單片機最多，嵌入式Linux的數量是單片機的三分之二， 如果把Linux APP的職位算上，那是最多的，這似乎有些不公平，Linux APP應該去跟JAVA等相比， 這些職位需求也是吻合現實的，一個公司里硬體職位最少，驅動稍多點，APP最多，很多時候APP職位里幾個老員工把驅動的活也全包了，

3.1 單片機作業機會門檻最低

身邊觸手可及的電燈開關、洗衣機、冰箱、微波爐等小家電，使用的都是單片機技術；家里的無線路由器、智能電視，用的是Linux；你天天用的手機要么是安卓要么是蘋果，

可以大概猜得出來，單片機的作業機會更多地集中在小家電領域，門檻比較低，單純的技術上升空間也有限，注意，我說的是“技術上升空間”，我幾年前發表過一個觀點“學習單片機沒有前途”，這過于激烈，被很多人罵，我今天把它改為“只學習單片機沒有前途”，

最近有一個高手在教我CAN的知識，CAN編程基本只用在單片機上，但是華為年薪80萬挖不走他；并且他才剛開始學習Linux，他給我發過兩張圖：

各位看看上面的圖，要想拿高薪，單片機工程師必須深入行業，掌握行業的核心技術，否則，單就單片機技術來說，10年經驗跟2年經驗并沒有太大區別， 做單片機很容易從上到下整個程式都是你一個人掌握，所有問題你都清楚，這很安逸，也意味麻痹及危機， 現在5G、物聯網時代到來，單片機也將會有新的發展，我認為重點在于各類RTOS、各類物聯網規范，

3.2 Linux的職位反而是最多的

在寫這篇文章之前，我也傾向于認為單片機的職位是最多的，但是在51JOB上進行粗略搜索之后，linux的職位反而是最多的，即使僅僅計算“嵌入式 linux”的職位，也達到了單片機職位的三分之二，這也許預示著中國的產業升級，大家都不再滿足于使用單片機完成簡單的功能，需要添加更多更炫的功能，

如果你是電子工程師，想從事“linux驅動”等跟硬體密切相關的作業，可能機會不多，因為這需要你有經驗，這就是行業尷尬的地方，單片機工程師想跳槽，最適配的是嵌入式Linux中跟硬體編程相關的職位，但是這個職位又太看重經驗；實際上很容易找到的是電子產品的Linux APP開發，

現在的中小公司里有這么一個趨勢，扔一個專案給你，從上到下APP、驅動、硬體都要你的團隊完成，很多人都是多面手，

所以，技多不壓身，如果你是電子工程師話，單片機、Linux驅動、Linux APP都掌握，也許生存能力才能大輻增強，

3.3 Android

安卓的熱度有點退了，一個中小公司沒有一定的實力真做不來安卓系統，這個系統太龐大了，亂配個藍牙就分分鐘卡上1、2個月， 所以需要用安卓系統的公司，多是采購方案公司的板卡，方案公司幫你改好安卓系統， 買來方案后，這些公司多是做些安卓APP；要研究安卓系統的人，也許去手機廠家或是方案公司會比較好， 比如我知道的科大訊飛下某子公司，就是使用中山firefly的瑞芯微系列板卡，

4 單片機/Linux/Android工程師怎么點燈？

LED的原理圖如下，只要讓某個引腳輸出高電平或低電平，就能讓LED亮或滅，

4.1 單片機怎么點燈？

簡單地說就是需要作業師去看原理圖確定引腳是哪一個，輸出什么電平能點亮LED，再去看芯片手冊，確定怎么操作暫存器，最后寫程式，

至于你寫的程式，風格如何、函式名怎么取，完全由你自由發揮，以后別的同事想來重用你的代碼，就得看你寫的說明，或是看你的代碼，

現在ARM公司在推出一些HAL規范，就是規定一些硬體操作函式介面，如果大家都遵守這些規范的話，在單片機上的APP也很容易移植到其他板子上，

4.2 Linux怎么點燈？

在Linux中，驅動程式負責操作硬體，APP呼叫open、write這些標準介面就可以點亮LED，APP呼叫open，會導致驅動程式中的led_open被呼叫；APP呼叫write，會導致驅動程式中的led_write被呼叫，

所以，驅動怎么寫？驅動程式中要寫出led_open、led_write這些函式，在寫出這些函式之前，驅動工程師也要去看原理圖、看芯片手冊，這跟單片機工程師是一樣的，然后就按照Linux的規范提供這些led_open、led_write函式， 所以，Linux驅動 = 驅動框架+硬體操作 = 驅動框架+單片機知識， 為什么要多此一舉引入驅動框架？直接操作硬體多爽、多直接，

原因有2 ? 1．術業有專攻，不要讓寫APP的人去看原理圖、芯片手冊，他們只需要呼叫標準的open,read,write等介面即可操作硬體 ? 2．軟體和硬體隔離，硬體再怎么變化，只需要改驅動，APP不需要改

3.3 Android怎么點燈？

Android是一套GUI系統，它是運行在Linux上面的，硬體操作由Linux完成，所以你可以認為Android就是一套APP，它也是通open、write這些介面來訪問驅動，進而操作硬體的，

但是Android中程式太多數是用JAVA撰寫的，這些open、write是C語言函式，所以要引入一個層：JNI介面(Java Native Interface)，通過這個介面Java可以呼叫C函式，

5. 單片機/Linux/Android工程師怎么使用LCD？

用點燈舉例太簡單，可以突出單片機和Linux的區別；但是Linux和Android的區別似乎不大，

下面我們用LCD為例講解，

5.1 LCD操作原理

假設上圖是一個LCD螢屏，螢屏中一個一個密密麻麻的黑點稱之為像素點，每一行有若干個點，試想下有一個電子槍，電子槍位于某一個像素點的背后，然后向這個像素發射紅，綠，藍三種原色，這三種顏色按不同的比例組合成任意一種顏色，電子槍在像素點的背后，一邊移動一邊發出各種顏色的光，電子槍從左往右移動，到右邊邊緣之后就跳到下一行的行首，繼續從左往右移動，如此往復，一直移動到螢屏右下角的像素點，最后就跳回原點，

問題1：電子槍如何移動？

答： 有一條像素時鐘信號線（DCLK），連接螢屏，每來一個像素時鐘信號（DCLK），電子槍就移動一個像素，

問題2：電子槍打出的顏色該如何確定？

答：有三組紅，綠，藍信號線（RGB），連接螢屏，由這三組信號線（RGB）傳遞顏色

問題3：電子槍移動到LCD螢屏右邊邊緣時，如何得知需要跳到下一行的行首？

答：有一條水平同步信號線（HSYNC），連接螢屏，當接收到水平同步信號（HSYNC），電子槍就跳到下一行的最左邊

問題4：電子槍如何得知需要跳到原點？

答：有一條垂直同步信號線（VSYNC），連接螢屏，當接收到垂直同步信號線（VSYNC），電子槍就由螢屏右下腳跳到左上角（原點）

問題5：電子槍如何得知三組信號線（RGB）確定的顏色就是它是需要的呢？

答：有一條RGB資料使能信號線（DE），連接螢屏，當接收到資料使能信號線（DE），電子槍就知道這時由這三組信號線（RGB）確定的顏色是有效的，可以發射到該像素點，

下圖是開發板，LCD控制器，LCD螢屏的框圖

之前提到的像素時鐘（DCLK）， 三組紅，綠，藍信號線（RGB），水平同步信號線（HSYNC），垂直同步信號線（VSYNC），RGB資料使能信號線（DE）都是從LCD控制器發出的，只要開發板支持LCD顯示，它肯定就會有一個LCD控制器，

問題6：RGB三組信號線上的資料從何而來？

上圖是RGB資料來源框圖，記憶體中劃出一部磁區域，這塊區域被稱為Framebuffer，在Framebuffer里面我們會構造好每一個顏色所對應的像素，Framebuffer中的值會被LCD控制器讀出來，通過RGB三組線傳給電子槍，電子槍再把它轉換成紅綠藍三種顏色打到螢屏上，在螢屏上的每一個像素，在Frambuffer里面都有一個對應存盤空間，里面存有螢屏上對應像素的顏色，

LCD控制器會周而復始的從Framebuffer中取出一個個像素的顏色值，發給電子槍，同時需要和DCLK，VSYNC，HSYNC，DE這些信號配合好，

總結起來，程式需要做的就是2點：設定好LCD控制器，然后在顯存中寫入資料，

5.2 單片機怎么操作LCD

單片機程式員要做的事很直接： 1．設定LCD控制器，它會自動從FrameBuffer中讀取每個像素的資料發送到LCD上 2．把要顯示的文字、影像放入FrameBuffer中

5.3 Linux怎么操作LCD？

在Linux中，驅動程式負責操作硬體，APP呼叫open、ioctl這些標準介面就可以獲得LCD的引數，設定LCD，然后使用mmap獲得Framebuffer的地址，就可以往里面填入資料， 至于LCD控制器的設定，這由驅動來做，

所以，驅動怎么寫？初始化LCD控制器，提供lcd_open、lcd_ioctl、lcd_mmap函式，讓APP可以通過這些函式獲得LCD引數，設定引數，獲得Framebuffer地址， 所以，Linux驅動 = 驅動框架+硬體操作 = 驅動框架+單片機知識， 為什么要多此一舉引入驅動框架？直接操作硬體多爽、多直接，

原因有2 1．術業有專攻，不要讓寫APP的人去看原理圖、芯片手冊，他們只需要呼叫標準的open,read,write,ioctl,mmap等介面即可操作硬體 2．軟體和硬體隔離，硬體再怎么變化，只需要改驅動，APP不需要改

5.4 Android怎么操作LCD？

Android是一套GUI系統，跟QT是類似的，在Android/QT等GUI系統里：

• 1. LCD會被多個APP使用，如果不統一管理必定亂套；

• 2. 所以，肯定有一個管理軟體，或稱為服務軟體：

  • 2.1 APP自行構造自己的界面，提交給顯示顯示服務軟體

  • 2.2 顯示服務軟體：根據多個APP的前后層次，合并最終的顯示影像

• 3. 最后再呼叫驅動程式顯示出來

所以在Android系統中，它的重心在于顯示服務、在于多個視窗的層疊、管理、銷毀，硬體的操作交給是Linux實作，

6 寫在最后

我無意引起單片機、Linux、Android孰優孰劣的討論，我確實不看好純粹的單片機軟體開發，但是很看好RTOS及物聯網在單片機上的應用， 生活不容易，碼農不容易，走上碼農之路，只有不斷學習了，

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標籤：嵌入式

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