前    言

随着超大规模集成电路的发展，计算机处理器技术不断提高，计算机芯片的处理能力越来越强，体积越来越小，计算机技术广泛应用到生活的方方面面。与人们日常生活打交道最多的就是嵌入式系统，从目前广泛使用的手机、MP3播放器、家用电器到无人机、自动驾驶汽车、机器人，嵌入式系统的应用无处不在。嵌入式系统的开发占整个计算机系统开发的比重也越来越大。

嵌入式系统开发与传统的计算机程序开发不同。嵌入式系统开发涉及软件和硬件的开发，是一个协同工作的统一体。目前，已经有许多的嵌入式系统硬件和操作系统软件，其中应用最广泛的是ARM/AArch64嵌入式处理器和Linux系统。

写作思路

嵌入式开发的涉及面很广，要在一本书中讲述所有内容是不可能的。可以这么说，如果谁看到某本书囊括很多内容，但篇幅又不大，那基本上是蜻蜓点水，毫无深度。嵌入式开发必须集中某个知识点学透相关知识，才能从事这方面的基本开发，然后在工作中不断提高。那应该如何进行学习呢？笔者的经验是分两大块来学，分别是主机端的驱动和设备端系统的构建。

通常嵌入式产品都会有一个主机端运行的用户程序（或称客户端），它通过主机端的驱动和设备端应用程序通信，指示设备端完成某个功能；而设备端也是一个Linux系统，它除运行设备端应用程序外，还要运行设备端驱动程序，以此让设备端应用程序和设备端的某个硬件设备通信。但初学者（比如，学生朋友）不可能购买所有的设备端硬件（费用太高）来学习设备端驱动，因此我们可以把学习驱动的过程放在主机端来，也就是在主机端的Linux虚拟机中学习驱动开发，一旦学会，以后转到设备端开发驱动程序大同小异，甚至只是换个编译器而已。

另外，笔者为了让初学者节省学习成本，把主机端的驱动开发也尽量做成虚拟驱动开发，也就是说没有硬件，不需要购买昂贵的开发板，也可以学习驱动开发。区别就是看不到实际硬件的工作结果，但我们可以用数据来表示，比如驱动模块收到上层发来的数据1，就表示灯亮了。在实际工作中，我们只需要替换调用一下厂家提供的硬件操作API函数即可，这些函数我们可以现学现用，没必要在初学阶段去掌握。

除驱动开发外，设备端的系统构建也是一个难点，幸运的是，我们依然可以使用QEMU这个软件来模拟一个开发板，并在QEMU上编译一个内核并启动这个内核，再加上文件系统，等等。这些步骤与实际在开发板上的操作区别不大。开发板最多就是多了一个Uboot（类似于计算机的BIOS）开机引导程序，而这个开机引导程序开发板厂家也是会提供的。

基于这两点（驱动和基于内核的系统构建），我们以此为重点贯穿本书，并给出较多的实例和详细的说明，相信读者能够快速进入嵌入式开发的大门。

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作   者

2023年12月