芯片原廠驅(qū)動(dòng)開發(fā)工程師：初學(xué)到精通，如何快速成長？

01 、前言

大家好，我是XX，來自湖南XX學(xué)院，電子信息18級(jí)，也曾在創(chuàng)新基地控制組學(xué)習(xí)過兩三年，畢業(yè)后就職于一家芯片原廠的解決方案部，擔(dān)任驅(qū)動(dòng)工程師的職位，算上實(shí)習(xí)期，我的工作時(shí)長已有兩年。在此我想將這兩年期間學(xué)習(xí)與積累到的一些經(jīng)驗(yàn)輸出出來，與大家一同分享。

知識(shí)面有限，只能簡(jiǎn)單介紹一些驅(qū)動(dòng)開發(fā)方向的一些經(jīng)驗(yàn)，且由于經(jīng)驗(yàn)尚淺，文中難免會(huì)有一些疏漏和錯(cuò)誤之處，還請(qǐng)大家積極地批評(píng)指正。

02 、Intro

工作之后我也時(shí)長回憶起在基地學(xué)習(xí)的時(shí)光，那時(shí)主要還是學(xué)習(xí)MCU相關(guān)，使用的是ST和TI家族的芯片，移植庫函數(shù)或者自行編寫驅(qū)動(dòng)庫，燒錄到片內(nèi)flash上，驅(qū)動(dòng)不同的外設(shè)，搭載一些如PID，卡爾曼濾波等算法，加入一些邏輯上的業(yè)務(wù)代碼，即可做出一些不錯(cuò)的“小產(chǎn)品”出來。

今天來看，這樣的開發(fā)歷程更像是“全棧式”的開發(fā)，因?yàn)檫@個(gè)過程不僅覆蓋了驅(qū)動(dòng)部分的移植，也包括了功能，也即應(yīng)用部分的開發(fā)，這種開發(fā)路子常見于個(gè)人開發(fā)者，或是規(guī)模非常小的公司。一般情況下，工程量到達(dá)一定規(guī)模時(shí)，就會(huì)將二者分離到不同的崗位上來，各司其職。

然而，當(dāng)前大部分公司依然不會(huì)保留太多單純的驅(qū)動(dòng)開發(fā)崗位，更多得還是BSP和應(yīng)用部分，大多數(shù)驅(qū)動(dòng)開發(fā)崗位還是存在與供應(yīng)關(guān)系的上游，也即芯片原廠，不管是MCU還是其他高端的SoC，芯片驅(qū)動(dòng)多數(shù)都被原廠包圓了，下游的廠商多數(shù)都是在做BSP級(jí)別的開發(fā)，以及應(yīng)用開發(fā)（甚至有些小公司連BSP都沒有，例如我司的一些客戶...，都讓原廠負(fù)責(zé)了）也就是說，過去我是Consumer，而現(xiàn)在，我是Provider，負(fù)責(zé)為我司設(shè)計(jì)出品的芯片提供所有的Firmware，驅(qū)動(dòng)代碼，以及SDK等。

總的來說，驅(qū)動(dòng)這個(gè)崗位所要負(fù)責(zé)的內(nèi)容以及工作難度，在不同的企業(yè)類型，呈現(xiàn)這樣的一個(gè)關(guān)系：芯片原廠 > 方案廠 > 模組廠 > 板卡廠 > ?其他應(yīng)用廠商。

03 、嘗試下細(xì)說原廠的驅(qū)動(dòng)開發(fā)

為了更加具體的體現(xiàn)出芯片原廠的驅(qū)動(dòng)開發(fā)在做些什么，下面我將逐步帶大家過一遍一顆芯片從設(shè)計(jì)到Bringup，再到交付完整的SDK包到客戶手中，到底經(jīng)歷了哪些環(huán)節(jié)。驅(qū)動(dòng)開發(fā)者，在其中又做了哪些努力。

一般性的芯片開發(fā)流程：

芯片定義：指定芯片的規(guī)格（芯片spec）

芯片設(shè)計(jì)：硅片設(shè)計(jì)和封裝設(shè)計(jì)（主要關(guān)注硅片設(shè)計(jì)）

芯片制造：設(shè)計(jì)好之后，就要送到foundry（代工廠）加工制造，（晶圓）

芯片測(cè)封：先對(duì)晶圓進(jìn)行中測(cè)，然后進(jìn)行劃片封裝，最后對(duì)封裝后的芯片進(jìn)行成測(cè)。確保不會(huì)由生產(chǎn)環(huán)節(jié)引入錯(cuò)誤。

芯片驗(yàn)證：將芯片焊接到預(yù)先設(shè)計(jì)好的電路板上，裝配成機(jī)器并加載軟件，然后開始驗(yàn)證。

其中，我們十分關(guān)注芯片設(shè)計(jì)與芯片驗(yàn)證環(huán)節(jié)。芯片設(shè)計(jì)的周期通常來說會(huì)非常漫長，這個(gè)時(shí)間段是IC設(shè)計(jì)工程師大展拳腳的時(shí)候，他們也像軟件工程師一樣，需要對(duì)設(shè)計(jì)出的成果作調(diào)試，驗(yàn)證。隨著大規(guī)模集成電路設(shè)計(jì)復(fù)雜性的逐漸提升，芯片驗(yàn)證面臨的資金與時(shí)間的挑戰(zhàn)也變的越來越大，芯片的驗(yàn)證階段占據(jù)了整個(gè)芯片開發(fā)的大部分時(shí)間。從芯片需求定義、功能設(shè)計(jì)開發(fā)到物理實(shí)現(xiàn)制造，每個(gè)環(huán)節(jié)都需要進(jìn)行大量的驗(yàn)證。早期開發(fā)者想驗(yàn)證芯片的設(shè)計(jì)是否符合預(yù)設(shè)，只有等待漫長的模擬結(jié)果，或是等待流片成果。時(shí)間成本和經(jīng)濟(jì)成本都較高。

現(xiàn)如今驗(yàn)證方法也越來越多，例如：邏輯仿真（功能驗(yàn)證），形式驗(yàn)證，原型驗(yàn)證。功能驗(yàn)證基于軟件，驗(yàn)證成本較低，驗(yàn)證環(huán)境方便，但性能較差；形式驗(yàn)證為靜態(tài)驗(yàn)證方式，但不可仿真DUT的一些動(dòng)態(tài)行為。其中，大多公司都會(huì)選擇先在SoC驗(yàn)證部門，進(jìn)行邏輯仿真驗(yàn)證，然后再交由基礎(chǔ)軟件開發(fā)部門，使用FPGA原型驗(yàn)證的手段，對(duì)其進(jìn)行二次驗(yàn)證覆蓋。

FPGA原型驗(yàn)證是一種成熟的技術(shù)，用于通過將RTL移植到現(xiàn)場(chǎng)可編程門陣列（FPGA）來驗(yàn)證專門應(yīng)用的集成電路（ASIC），專用標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品（ASSP）和片上系統(tǒng)（SoC）的功能和性能。FPGA和ASIC前端代碼都是基于 Verilog HDL 開發(fā)的，所以ASIC代碼理論上是可以在FPGA平臺(tái)上跑起來的，在流片之前，盡可能的去確定芯片功能的正確性的一種驗(yàn)證方式。

在我司，F(xiàn)PGA原型驗(yàn)證的任務(wù)，交由驅(qū)動(dòng)部門執(zhí)行，通常芯片設(shè)計(jì)部門的小伙伴會(huì)給我們出攜帶各種IP功能的”bit文件“，F(xiàn)PGA平臺(tái)(HAPS 80)有一個(gè)附帶的燒錄軟件，為了讓FPGA平臺(tái)變成目標(biāo)SoC的”樣子“，需要使用這個(gè)燒錄軟件將bit文件燒錄到FPGA上。

SoC形成之后，我們會(huì)使用Arm的DS-5 IDE構(gòu)建一個(gè)Bare Metal（裸機(jī)，不帶操作系統(tǒng)）工程，編寫當(dāng)前驗(yàn)證SoC的初始化代碼，各個(gè)IP的驅(qū)動(dòng)代碼，各個(gè)IP的測(cè)試demo，以及多個(gè)IP之間共同工作時(shí)的方案性的demo。主要目的是覆蓋測(cè)試SoC在實(shí)際運(yùn)行時(shí)可能遇到的情況。

完成SoC本身的驗(yàn)證之后，還會(huì)進(jìn)行Bootrom的開發(fā)，同樣也是在FPGA環(huán)境上進(jìn)行驗(yàn)證，這個(gè)環(huán)節(jié)非常關(guān)鍵，bootrom是芯片開始運(yùn)行的起點(diǎn)，后期bringup是否可以成功，芯片的所用功能，性能，是否能夠有機(jī)會(huì)綻放出來，都得看bootrom的表現(xiàn)。有些企業(yè)會(huì)自己設(shè)計(jì)Bootrom的代碼，也有些企業(yè)則會(huì)基于安全啟動(dòng)的考慮，會(huì)去使用Arm推出的解決方案 -- ATF。

ARM TrustZone是ARM公司推出的SoC及CPU系統(tǒng)范圍的安全解決方案，具有基于硬件的安全功能。它通過對(duì)原有硬件架構(gòu)進(jìn)行修改，在處理器層次引入了兩個(gè)不同權(quán)限的保護(hù)域——安全世界和普通世界，任何時(shí)刻處理器僅在其中的一個(gè)環(huán)境內(nèi)運(yùn)行。

同時(shí)這兩個(gè)世界完全是硬件隔離的，并具有不同的權(quán)限，正常世界中運(yùn)行的應(yīng)用程序或操作系統(tǒng)訪問安全世界的資源受到嚴(yán)格的限制，反過來安全世界中運(yùn)行的程序可以正常訪問正常世界中的資源。ATF將啟動(dòng)過程分為三個(gè)階段：

Boot Loader stage 1 (BL1) AP Trusted ROM: 用于實(shí)現(xiàn)bootrom

Boot Loader stage 2 (BL2) Trusted Boot Firmware，二級(jí)loader

Boot Loader stage 3-1 (BL31) EL3 Runtime Software， 提供PSCI(電源管理等)、secure和nosecure切換等運(yùn)行時(shí)服務(wù)

Boot Loader stage 3-2 (BL32) Secure-EL1 Payload (optional)， 第三方的secure OS，如TEE等

Boot Loader stage 3-3 (BL33) Non-trusted Firmware，一般是uboot

其中，二級(jí)loader中常常會(huì)執(zhí)行DDR的初始化，將該階段獨(dú)立出來是非常有必要的，因?yàn)橐活wSoC使用的DDR顆粒并不是永久一致的，如果將DDR初始化部分的代碼整合進(jìn)BOOT階段，那么這顆SoC就不能使用其他的DDR。

驅(qū)動(dòng)工程師在此的工作有許多，其中一部分為:

為基礎(chǔ)的部件，如GPIO，Pinctrl，Clock，Reset等模塊編寫驅(qū)動(dòng)。

將ATF的IO存儲(chǔ)抽象層中的存儲(chǔ)介質(zhì)相關(guān)的接口，適配為自家SoC上存儲(chǔ)介質(zhì)的驅(qū)動(dòng)。啟動(dòng)方式有很多，如耳熟能詳?shù)?，spi-nor，spi-nand，uart?；蛘遝mmc，sd card，xip啟動(dòng)等，通過Boot select的撥碼開關(guān)去選擇不同的啟動(dòng)方式。

適配DDR。

實(shí)現(xiàn)熱啟動(dòng)warm reset（直接從ATF階段跳轉(zhuǎn)到內(nèi)核運(yùn)行），各家SoC的warm reset實(shí)現(xiàn)手段不同，依托的硬件機(jī)制不同。

實(shí)現(xiàn)多分區(qū)啟動(dòng)等容災(zāi)手段

基于ATF提供的工具，實(shí)現(xiàn)安全啟動(dòng)，對(duì)rom的鏡像進(jìn)行加密。

and soon...

這個(gè)階段的工作十分精密，需付出很多精力在FPGA平臺(tái)上，仔細(xì)驗(yàn)證啟動(dòng)功能，定時(shí)發(fā)送新的bootrom版本給到SoC驗(yàn)證部門，在他們的環(huán)境上進(jìn)行邏輯時(shí)序的仿真，SoC的驗(yàn)證更加精細(xì)，在時(shí)序?qū)用嫔峡梢苑治龀鯟程序?qū)C(jī)器的每次操作，甚至是一次寄存器的讀寫，都可以進(jìn)行捕捉。

SoC驗(yàn)證也會(huì)對(duì)我們給出的bootrom程序進(jìn)行性能上的分析，建立benchmark。兩個(gè)部門的交互在此階段非常頻繁（所以一定要和SoC部門的人打好關(guān)系，在他們的層面上去理解硬件，對(duì)于我們的幫助會(huì)更大）

在Bootrom的驗(yàn)證成功之后，就會(huì)將文件發(fā)到代工廠進(jìn)行流片。利用流片的這個(gè)時(shí)間空隙，驅(qū)動(dòng)部門會(huì)進(jìn)行SDK的回片前的預(yù)開發(fā)。

原廠給出的SDK通常包括uboot，kernel，prebuilts，libs，apps以及build。其中驅(qū)動(dòng)部門所要負(fù)責(zé)的是uboot，build，prebuilts，以及最重要的kernel。（應(yīng)用開發(fā)部門主要負(fù)責(zé)libs以及apps，驅(qū)動(dòng)開發(fā)也會(huì)涉及一些libs目錄的責(zé)任，比如一些不對(duì)外開放的驅(qū)動(dòng)源碼，會(huì)放在libs目錄，編譯后就會(huì)刪除）

build目錄主要是一些編譯腳本，SDK支持的開發(fā)板非常多，支持一鍵切換編譯出不同的開發(fā)板的鏡像，構(gòu)建根文件系統(tǒng)，lib，并進(jìn)行打包。

由于一些歷史原因，uboot中各個(gè)層次之間組織架構(gòu)，和linux ?kernel的組織非常類似，都是board—>machine—>arch—>cpu這樣的框架：

為了移植性，更容易地跨平臺(tái)運(yùn)行，它倆的架構(gòu)逐漸變成了上圖這個(gè)樣子。這張圖（來自蝸窩科技）揭示了uboot和kernel對(duì)于多種CPU，多種體系結(jié)構(gòu)，多種機(jī)器類型，以及多種板級(jí)的抽象層次。我粗淺地認(rèn)為，做嵌入式很難的一部分也正是在此（除開算法部分）：

軟件工程中的抽象和封裝，力求以最簡(jiǎn)潔、最高效的方式，實(shí)現(xiàn)盡可能多的功能，通過軟件抽象來掩蓋硬件的差異。這一點(diǎn)上，uboot和kernel的結(jié)構(gòu)做得非常優(yōu)雅。

SDK的回片前的預(yù)開發(fā)也就是在這里CPU，Arch，Mach，Board四層次移植，適配目標(biāo)SoC的代碼以及配置，各個(gè)模塊的驅(qū)動(dòng)移植與開發(fā)（uboot也是需要開發(fā)驅(qū)動(dòng)的），以u(píng)boot為例：

CPU層次，如ARMv8的初始化代碼，在ARM體系結(jié)構(gòu)這個(gè)層次上對(duì)SoC進(jìn)行初始化，比如MMU的配置，Cache的配置，大小端，異常等級(jí)的設(shè)置，通用定時(shí)器配置等

Arch層次，如arm的公共代碼，為后期執(zhí)行板級(jí)的配置（board_init_f/r），初始化執(zhí)行環(huán)境。

Machine層次，實(shí)則是一個(gè)通用的庫

Board層次，板級(jí)的特殊代碼，著名的board_init_f和board_init_r就會(huì)在此處實(shí)現(xiàn)。

如我前面所言，這個(gè)階段屬于預(yù)開發(fā)階段，所有的操作都在FPGA上運(yùn)行，等到芯片實(shí)際流片回來，Bringup成功，就會(huì)將這段時(shí)間里的成果，遷移到實(shí)際的Evaluation board上去，以快速給到客戶實(shí)際的產(chǎn)品。

最后就來到SLT(system level test)了，這是芯片量產(chǎn)前的最后一個(gè)測(cè)試，可能也會(huì)由驅(qū)動(dòng)部門負(fù)責(zé)，這一塊我了解的不多，驅(qū)動(dòng)這邊主要在為每個(gè)驅(qū)動(dòng)模塊編寫自動(dòng)化測(cè)試軟件。SLT所用的測(cè)試板會(huì)做的非常的龐大，因?yàn)樾枰獙?duì)所有模塊進(jìn)行統(tǒng)一的測(cè)試，通常需要上位機(jī)的支持，給測(cè)試板下達(dá)測(cè)試指令，以自動(dòng)化地測(cè)試芯片各個(gè)模塊是否正常。SLT是一種純粹通過運(yùn)行和使用來完成的測(cè)試。

到此處為止，還都是硅前階段，即行業(yè)黑話Pre-silicon，指硅片實(shí)際流片出之前的所有步驟，原則上驗(yàn)證人員需要將所有的Bug攔截在硅前階段。這個(gè)階段漫長且如履薄冰，必須小心翼翼，規(guī)格嚴(yán)格，功夫到家。相比而言，驅(qū)動(dòng)工程師在這段時(shí)間內(nèi)也一般來說不會(huì)很繁忙。

第二個(gè)階段是硅后驗(yàn)證階段(Post-Silicon)，指的是在產(chǎn)品流片、發(fā)布以后查缺補(bǔ)漏的階段，這個(gè)階段對(duì)設(shè)計(jì)缺陷的修復(fù)成本將會(huì)變得非常高。

硅后階段，驅(qū)動(dòng)部門所需負(fù)責(zé)的工作：

對(duì)流片后的芯片進(jìn)行BringUp

遷移FPGA上預(yù)開發(fā)版本的各個(gè)庫到EVB版本，并在EVB板上實(shí)際調(diào)通

各個(gè)模塊的驅(qū)動(dòng)調(diào)通并驗(yàn)證，做性能測(cè)試

給每個(gè)驅(qū)動(dòng)寫測(cè)試Demo

支持客戶的疑難雜癥，支持應(yīng)用部門的疑問和需求，維護(hù)驅(qū)動(dòng)等

相比硅前而言，硅后的工作節(jié)奏會(huì)變得非?？?，壓力也會(huì)更大，Bringup失敗怎么辦，如何避免ECO？后期發(fā)現(xiàn)有一些非必現(xiàn)的BUG又怎么辦？特別是第5點(diǎn)，這是一個(gè)長期的過程，對(duì)于每個(gè)原廠的驅(qū)動(dòng)開發(fā)者而言，這是一條永遠(yuǎn)存在的副本，每個(gè)人管理自己所負(fù)責(zé)的那些驅(qū)動(dòng)（有些比較復(fù)雜的驅(qū)動(dòng)，如ISP，VPE等，則單獨(dú)交給某幾個(gè)人去負(fù)責(zé)）。

客戶的問題會(huì)被相應(yīng)地路由到各自的Task List上來。內(nèi)核部分的異常屬于公共任務(wù)，由leader判定哪些開發(fā)者來解決（驅(qū)動(dòng)開發(fā)者也需要非常理解linux內(nèi)核的工作機(jī)制）。一些大公司會(huì)有單獨(dú)的內(nèi)核部門解決內(nèi)核異常(如華為)。一般來說初創(chuàng)公司的SDK都會(huì)有很多問題。

比方說，有一次客戶反饋，我們的linux內(nèi)核，換了一個(gè)解壓算法后，性能表現(xiàn)特別差，約莫45s才能進(jìn)到內(nèi)核初始化部分。經(jīng)過我進(jìn)兩個(gè)月的定位與查找，發(fā)現(xiàn)是我們的uboot內(nèi)核中，沒有打開一個(gè)Errata項(xiàng)，Arm Core中有一個(gè)寄存器中的一個(gè)bit沒有配置上，該bit管理著Cache的表現(xiàn)，如果這個(gè)bit不打開，即使Cache已經(jīng)使能了，也不會(huì)生效。后來我在海思的Patch列表中，也看到了這一點(diǎn)，看來各個(gè)IC公司都是一步步摸過來的。

04 、思考我們需要哪些？

上面簡(jiǎn)單地?cái)⑹隽艘幌乱粋€(gè)驅(qū)動(dòng)開發(fā)者在培育一顆芯片的過程中所付出的努力?？偟膩碚f，原廠的驅(qū)動(dòng)開發(fā)者，特別是小廠的開發(fā)者，確實(shí)需要負(fù)責(zé)很多事務(wù)。

但我想說，透過現(xiàn)象看本質(zhì)，在這個(gè)開發(fā)鏈條中，無論是Bare Metal，Uboot，Kernel，都是在配置寄存器,驅(qū)動(dòng)工程師也被戲稱為寄存器配置工程師，這一點(diǎn)也沒錯(cuò)，驅(qū)動(dòng)開發(fā)就是在看手冊(cè)，看懂手冊(cè)后去寫配置代碼，讓硬件按想要的方式運(yùn)行。這個(gè)過程也就是Bare Metal級(jí)別的開發(fā)邏輯，MCU開發(fā)者或許很熟悉ST的標(biāo)準(zhǔn)庫，HAL庫，LL庫，這些也就是在配置寄存器的基礎(chǔ)上套了一層框架，方便開發(fā)者對(duì)于驅(qū)動(dòng)代碼的使用。

對(duì)于Uboot和Kernel部分的驅(qū)動(dòng)開發(fā)，底層邏輯依然是如此，只不過uboot與kernel為了統(tǒng)一開發(fā)者的行為，方便開發(fā)者將驅(qū)動(dòng)加入他們的代碼，制定了一系列規(guī)則與框架，只需看懂他們的規(guī)則，了解他們的框架是如何運(yùn)行，即可將驅(qū)動(dòng)插入到其中。

所以對(duì)于”驅(qū)動(dòng)怎么學(xué)習(xí)“這個(gè)命題來說，我想先往底層去討論，向底層，即探索硬件的運(yùn)行機(jī)制，最標(biāo)準(zhǔn)，不走彎路的做法就是去啃芯片手冊(cè)，這個(gè)過程初入手也許非常痛苦，茫茫手冊(cè)，動(dòng)輒百千頁，如何去看？

無他，唯手熟爾。

有些同學(xué)可能過于依賴庫函數(shù)編程或者類似Cube IDE圖形化配置的這類模式，遇到一顆新的SoC就會(huì)覺得頭大。

其實(shí)手冊(cè)看多了也就習(xí)慣了，看著頁數(shù)很多，一大部分都是對(duì)寄存器的description，這部分當(dāng)作字典查就好了，重要的是手冊(cè)頭部到中間那些東西。關(guān)于如何去看一份手冊(cè)，在宋寶華的《Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)開發(fā)詳解》中有一些描述，可以作為參考：

寫好單一的模塊驅(qū)動(dòng)，也許并不難，但如果將它與其他的模塊交互，與CPU的體系結(jié)構(gòu)有一些關(guān)系呢？

在OSPI控制器的INDAC (Indirect Access Controller)模式下訪問時(shí)數(shù)據(jù)由SRAM中轉(zhuǎn)，Master通過AHB訪問讀寫SRAM中的數(shù)據(jù)，這里SRAM的中轉(zhuǎn)地址的內(nèi)存屬性是否能夠隨意設(shè)置呢？

諸如這些問題也暗示驅(qū)動(dòng)開發(fā)不能只見樹木，不見森林，需要適當(dāng)?shù)厝W(xué)習(xí)整體的體系結(jié)構(gòu)的知識(shí)，學(xué)習(xí)SoC各個(gè)部分的關(guān)系。這種需求在做電源域以及低功耗設(shè)計(jì)，ATF的BL31，uboot和kernel的啟動(dòng)等部分時(shí)，都會(huì)有深刻的感覺。如果有機(jī)會(huì)去做虛擬化，安全加解密部分的工作，相信這種體驗(yàn)會(huì)更加深刻。

向上探索，首先遇到的問題應(yīng)該是“框架”，這是一個(gè)比較大的話題，對(duì)于uboot來說就是它的DM模型，對(duì)于Kernel或者RTOS來說，就是整個(gè)操作系統(tǒng)的原理和設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序機(jī)制這種驅(qū)動(dòng)開發(fā)必須面對(duì)的問題，這一塊沒辦法展開多講，以書籍和視頻資源為輔，多看源碼，多調(diào)試，多去寫一些針對(duì)性的測(cè)試demo。

針對(duì)操作系統(tǒng)，最近兩年我個(gè)人看得比較多的是南京大學(xué)的操作系統(tǒng)課程（所用教材是operating system-three easy pieces）以及MIT 6.S081（RISC-V架構(gòu)）（我們電氣學(xué)院幾乎沒有開設(shè)針對(duì)OS的課程，如果想做Linux或者FreeBSD這類操作系統(tǒng)下的開發(fā)，還是有必要學(xué)習(xí)一下的）。

這兩門課主要講解操作系統(tǒng)的理論知識(shí)，但其精髓還是在實(shí)驗(yàn)課上，如果能夠吃透這兩門課的實(shí)驗(yàn)課，進(jìn)行魔改，寫到簡(jiǎn)歷上也是個(gè)不錯(cuò)的項(xiàng)目經(jīng)驗(yàn)。

面對(duì)現(xiàn)代Linux這樣的操作系統(tǒng)，直接去看它的源碼其實(shí)是非常吃力的，它在漫長的發(fā)展長河中進(jìn)化出了很多”額外“的特性，如支持了一些調(diào)試手段，還有一些面對(duì)編譯器優(yōu)化的特性(如likely和unlikely)，直接去看源碼會(huì)迷失在這些細(xì)節(jié)當(dāng)中。可以先從RTOS或者RVOS，LMOS，Xv6這樣的小型OS來入手研究。

在我看來，學(xué)習(xí)操作系統(tǒng)要面對(duì)的困難主要是兩點(diǎn)：

體系結(jié)構(gòu)部分。這部分對(duì)于大多數(shù)驅(qū)動(dòng)開發(fā)這里來說非常陌生，特別是只做BSP層以上的開發(fā)者（可以跳過對(duì)體系結(jié)構(gòu)的理解）。操作系統(tǒng)是建立在硬件上的，其多數(shù)重要的機(jī)制都依賴于體系結(jié)構(gòu)提供的支持。

對(duì)于同一功能如進(jìn)程管理，主流的體系結(jié)構(gòu)都是類似的。相對(duì)而言，RISC-V的難度比Arm的難度小很多，可以從RISC-V的手冊(cè)開始看，但是畢竟當(dāng)前崗位數(shù)量上還是ARM多，我們也可以功利一些，直接入手ARM，舊版本如ARMv7可以看杜春雷的ARM體系結(jié)構(gòu)與編程，MCU級(jí)別的可以看Cortex系列的權(quán)威指南，高版本如ARMv8以上可以看笨叔的《ARM64體系結(jié)構(gòu)與編程》。

算法。如內(nèi)存管理方面的算法，SLAB，Buddy。進(jìn)程調(diào)度方面的算法，CFS等。如果就業(yè)目標(biāo)并不是專精內(nèi)核的方向，這一塊無需做多深入，將更多的精力放在設(shè)備驅(qū)動(dòng)和體系結(jié)構(gòu)上會(huì)更有性價(jià)比。

再向上走，可能就是一些”形而上學(xué)“的東西：軟件架構(gòu)。這一點(diǎn)在上面談到linux ?kernel的組織時(shí)已經(jīng)談過一些。Linux kernel雖然是以C這樣的面向過程的語言去編寫，但也處處使用著面向?qū)ο蟮乃枷耄私庖恍┸浖軜?gòu)上的做法，如解耦，開閉，接口隔離等，有助于理解kernel中各個(gè)組件的代碼。

最后我想說，做嵌入式驅(qū)動(dòng)，畢竟不是搞科研，而是工程學(xué)，切莫只研究理論而丟失實(shí)際操作，學(xué)習(xí)一些調(diào)試手段，多去調(diào)試幾個(gè)工程是必要的。（但其實(shí)我也不會(huì)多少調(diào)試手段，當(dāng)然了，printk應(yīng)該算是玩的很6...，GDB在調(diào)試內(nèi)核時(shí)用的并不多，這是一個(gè)非常強(qiáng)大的工具但是我沒有heavliy地用過，倒是仿真器用得不少）

05 、閑談，一些淺薄的經(jīng)驗(yàn)

這兩年常有許多朋友向我吐槽當(dāng)前的就業(yè)環(huán)境，如果將剛畢業(yè)的我放在這個(gè)環(huán)境下，我應(yīng)該也沒有多少把握去拿到一個(gè)滿意的offer，所以我在此篇文章中所給出的建議只能說是我主觀上覺得有用，有意義的建議。

如果讓我回到基地再重新經(jīng)歷一遍，我還是會(huì)去參加各類比賽，利用課余時(shí)間多做一些自己感興趣的小玩意兒，本科階段畢竟不是在工程或科研上廝殺的時(shí)候，但環(huán)境總會(huì)逼著我們不斷前進(jìn)。

嵌入式，不管是驅(qū)動(dòng)還是應(yīng)用開發(fā)，不管是做MCU還是ARM Linux，不管身處哪個(gè)方向：芯片，醫(yī)療，電機(jī)控制，運(yùn)動(dòng)控制，AI，協(xié)議?；蚴巧衔粰C(jī)，都是需要不斷學(xué)習(xí)，不斷專研，才能做得長久的。這需要我們擁有一些對(duì)行業(yè)的熱愛以及一些敢想敢做的極客精神。

當(dāng)然，在前行的過程中，應(yīng)該時(shí)刻記得最重要的，還是自己身心的健康愉悅。我的leader也曾這樣和我說過：能做好這一行的，無非就是兩種人。

第一種，天生就適合干這一行，我們組有個(gè)小哥，當(dāng)時(shí)芯片回來要做HDMI，全公司沒有人做過，交給他兩天后就將屏幕點(diǎn)亮了，這種可能就是骨骼驚奇。第二種，就是能夠坐得住的，不斷摸索，肯花時(shí)間。

最后我再將上面的一些tips羅列一下：

基礎(chǔ)知識(shí)（計(jì)算機(jī)四大件）一定要學(xué)好，計(jì)組，OS這些在原理層面上的基礎(chǔ)要打牢，網(wǎng)絡(luò)不做相關(guān)方向的工作的話可以放一放以后再學(xué)。

做驅(qū)動(dòng)的朋友，芯片手冊(cè)要認(rèn)真研究，遇到問題先找手冊(cè)。比如IIC延展這些問題其實(shí)在芯片手冊(cè)里也會(huì)提到，DMA的S-G模式在圖像數(shù)據(jù)搬運(yùn)時(shí)的應(yīng)用，諸如此類的很多知識(shí)在芯片手冊(cè)上都有，當(dāng)然ARM的核心手冊(cè)(TRM)也得好好專研。

學(xué)會(huì)調(diào)試，多動(dòng)手。

在項(xiàng)目中鍛煉自己通常是最快的。

兩句真言：Read The F**king Source Code/Read the Friendly Manual

06 、推薦學(xué)習(xí)資源

視頻：

韋東山的教程，不必多說了，祖師爺.

南京大學(xué)操作系統(tǒng)：[操作系統(tǒng)概述 (為什么要學(xué)操作系統(tǒng)) 南京大學(xué)2022操作系統(tǒng)-蔣炎巖-P1]嗶哩嗶哩bilibili

MIT 6.S081：【操作系統(tǒng)工程】精譯【MIT 公開課 MIT6.S081】嗶哩嗶哩bilibili

計(jì)算機(jī)基礎(chǔ)課：南京大學(xué) - 計(jì)算機(jī)系統(tǒng)基礎(chǔ) 袁春風(fēng)（一）- 程序的表示、轉(zhuǎn)換與鏈接嗶哩嗶哩bilibili

一生一芯：[“一生一芯”概述 第六期“一生一芯”計(jì)劃 - P1]嗶哩嗶哩bilibili

中科大RVOS：https://www.bilibili.com/video/BV1Q5411w7z5/?spm_id_from=333.337.search-card.all.click

書籍：

C語言功底：

C prime Plus

C專家編程

C接口與實(shí)現(xiàn)

多看源碼，多動(dòng)手寫代碼，多抄優(yōu)質(zhì)的代碼

計(jì)算機(jī)體系結(jié)構(gòu)：

計(jì)算機(jī)組成與設(shè)計(jì)-硬件軟件接口

深入理解計(jì)算機(jī)系統(tǒng)(CSAPP)

笨叔的《ARM64體系結(jié)構(gòu)與編程》

操作系統(tǒng)部分

操作系統(tǒng)導(dǎo)論 operating system-three easy pieces

深度探索嵌入式操作系統(tǒng)(LMOS)

《Understanding the linux kernel 3edt》

《linux設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)》

編譯原理部分：程序員的自我修養(yǎng) - 編譯 裝載 鏈接

博客：

蝸窩科技的博客Linux內(nèi)核分析 - 蝸窩科技 (wowotech.net)

面向Linux驅(qū)動(dòng)開發(fā)：

linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序內(nèi)核機(jī)制 -- 陳學(xué)松

linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)開發(fā)詳解 -- 宋寶華

Mastering Linux Kernel Development -- ?Robert Love

面向?qū)崙?zhàn)：

韋東山的一些項(xiàng)目還挺不錯(cuò)的

蝸窩科技的博客上有一個(gè)X-project項(xiàng)目，很貼近實(shí)際企業(yè)的開發(fā)模式與開發(fā)內(nèi)容

07 、最后

對(duì)于選擇參加工作的同學(xué)，找工作前可以利用寒暑假找一份實(shí)習(xí)。拿到offer后最好仔細(xì)甄別，做好背調(diào)。例如，對(duì)于那些面試難度與薪酬待遇不成正比的公司應(yīng)保持謹(jǐn)慎。信息收集可以通過脈脈，看準(zhǔn)，知乎這類軟件，也可以詢問身邊的學(xué)長學(xué)姐。

希望大家都能找到滿意的工作，身體健康，工作順利，學(xué)業(yè)進(jìn)步。

最后，最近在做嵌入式就業(yè)零基礎(chǔ)入門手把手教學(xué)，有興趣的朋友加vx聊：