一位年经验的底层开发程序员教你如何入门

　　师傅领进门，修行在个人。Github上一位拥有10年底层开发经验的老程序员gurugio，整理了一套适合嵌入式或底层开发（LowLevelProgramming）的程序员入门指导。来帮助众多的初学者成为一名初级的底层开发程序员和Linux内核工程师。
　　他在底层开发拥有超过10年的从业经验，一直从事以下的工作：
　　80x86汇编编程
　　硬件设备与Atmel芯片和固件
　　Unix的C语言系统编程
　　Linux中的设备驱动程序
　　Linux内核：页面分配
　　Linux内核：块设备驱动和md模块
　　一、什么是底层开发？
　　底层开发是非常接近机器的编程，使用底层开发语言（如C或汇编）。这与使用高级语言（例如Python，Java）的程序员进行编程不同。
　　维基百科：底层开发
　　系统编程与底层开发的一个非常接近的概念。该页面包括系统编程中未包含的硬件设计和固件开发。
　　维基百科：系统编程
　　系统编程包括从硬件组件到Linux内核的内容。这里你能通过文档落得理论基础，但一页文档永远不会覆盖所有层的细节，因此本文档的目的是作为底层开发的起点。
　　二、理论
　　底层开发有两个背景理论：
　　计算机体系结构
　　操作系统
　　可以在网上找到很多好的课程，例如Coursera。org和edx。org。理论是理论，只需了解课堂上的内容大纲，打好理论基础。
　　三、编程语言
　　1。部件
　　8086汇编编程与emu8086包涵：
　　CPU和计算机体系结构的基本概念
　　C编程语言的基本概念
　　64位汇编程序包涵：
　　现代CPU和计算机架构的基本概念
　　C代码的拆解和调试的基本概念
　　2。C语言
　　没有捷径。只能阅读以下书籍并解决所有的练习。
　　C编程：现代方法第2版
　　C编程语言第2版
　　现代C：对于C的新标准
　　并行编程困难，如果是这样，你能做什么呢？
　　原始实现与C同步，大规模C编程（特别是内核编程）的基本要素
　　C编程挑战？
　　计划像Eudyptula挑战赛的任务
　　你的想法和思路
　　如果你可以完成该页面中的所有小项目，那么你将能够尝试大型项目。
　　四、应用
　　1。硬件amp；amp；固件
　　如果想成为嵌入式系统工程师，最好从简单的硬件套件开始，而不是从最新的ARM芯片组开始。
　　2。Arduino启动套件
　　有各种系列的Arduino，但Arduino启动工具有最简单的处理器（Atmega328P）和指导书
　　Atmega328P具有8位内核，开始数字电路设计和Firware开发。
　　你不需要知道如何绘制原理图和布局，并组装芯片。
　　但是需要知道如何阅读原理图并了解芯片的连接方式。
　　固件开发人员应该能够阅读原理图，并找出如何将数据发送到目标设备。
　　按照指导书！
　　3。8086手册
　　如果是x86架构的初学者，8086也是处理器架构和80x86程序集的非常好的指南
　　4。80386手册
　　80x86处理器的保护模式和寻呼机制的最佳指南
　　网页版本：https：pdos。csail。mit。edu6。8282011readingsi386toc。htm
　　在这些基础之上，你可以开始接触ARM或x86处理器。
　　https：www。raspberrypi。org
　　https：beagleboard。org
　　https：www。arduino。ccenArduinoCertifiedIntelEdison
　　例如，RaspberryPi板具有支持64位指令集的CortexA53处理器。这允许你体验具有rPi的现代处理器架构。是的，你可以买它，但是你要怎么做？如果你没有目标项目，可能会将该板放入抽屉中，并将其忘记。
　　所以，我为你推荐一个项目。
　　制作自己的内核
　　参考资料：https：www。reddit。comrosdev
　　我制作了一个支持64位长模式，分页和非常简单的上下文切换的toy内核。制作toy内核是了解现代计算机架构和硬件控制的好方法。
　　实际上，你已经有最新的处理器和最新的硬件设备。你的笔记本电脑！你的桌面！你已经有了所有的开始！你不需要买任何东西。qemu仿真器可以模拟最新的ARM处理器和Intel处理器。所以你需要的一切已经在手。有很多toy内核和文件可以参考。只需安装qemu模拟器，并制作一个小型内核，只需启动并打开分页，并打印一些消息。
　　其他toy内核：
　　https：littleosbook。github。io
　　https：tuhdo。github。ioos01
　　五、Linux内核和设备驱动
　　不需要制作完整的操作系统。加入Linux社区并参与开发。
　　阅读以下书籍：
　　《Unix操作系统的设计》：Unix的基本概念适用于所有操作系统。很好的了解操作系统的概念。
　　《Linux设备驱动程序》：做所有的用例。
　　《Linux内核开发》：了解Linux内核的设计。
　　《了解Linux内核》：阅读本书，了解内核源码v2。6
　　使用qemu和gdb逐行运行内核源代码
　　http：stackoverflow。comquestions11408041howtodebugthelinuxkernelwithgdbandqemu
　　https：gurugio。kldp。netwikiwiki。phphowtodebugkernel
　　使用busybox来做最简单的文件系统，只需要1秒钟即可引导
　　https：gurugio。kldp。netwikiwiki。phpqemukernel
　　Eudyptula挑战赛
　　这就像一个非常棒的私人老师，指导你做什么。
　　块层和设备驱动程序（还在整理中）
　　Linux内核的md驱动程序（正在进行中）
　　mdadm工具如何工作以及如何调用md驱动程序
　　md驱动程序的工作原理
　　参考文献
　　检查什么时候需要什么
　　自由电子主页（Freeelectronshomepage）：许多幻灯片文件引入了很好的话题，特别是ARMlinux
　　朱莉娅埃文斯的发布：你可以是一个内核黑客！：指导启动内核编程。
　　六、未来的底层开发
　　我不知道未来，但我注意到了RUST。如果有一个星期的空余时间，我会学习RUST。因为RUST是可以开发Linux设备驱动程序的最新语言。
　　IoT是新的趋势，所以值得检查什么操作系统可满足IoT开发。ARM，三星和一些公司都有自己的操作系统，但可获得的资料太少了。但Linux基金会提供了一个解决方案：Zephyr
　　典型的云服务器有很多层次，例如主机操作系统，kvm驱动程序，qemu进程，客户操作系统和服务应用程序。因此，容器已经开发出来提供轻型虚拟化。在不久的将来，一个新的OS概念，即所谓的库OS或Unikernel，将替代虚拟化的典型的SW堆栈。
　　获得本文提到的所有Github库资源，请访问https：github。comgurugiolowlevelprogramminguniversitylinuxkernelanddevicedriver