高质高效嵌入式软件开发课程
课程天数：2天
课程介绍
从事嵌入式软件开发，最困难的莫过于学习操作系统原理和处理器方面的知识。讲解操作系统原理如果以Linux、Windows CE、VxWorks等成熟的操作系统为素材并不好，因为它们太大，很容易让人“只见森林不见树木”，也容易让人望而生畏而失去学习的兴趣和信心。从软件开发的角度来看，操作系统的概念和实现原理一旦掌握，不论基于哪一个操作系统做开发都只是调用不同的函数而已。为了让学员获得最好的学习体验，本课程以讲师自己设计的一个实现简洁、完整的“实时”操作系统 — ClearRTOS，为基础，通过渐进式的方式细致地讲解操作系统的概念和实现原理。至于处理器方面的知识，本课程没有针对某一具体处理器，而是就编程方面所需的通用知识进行了讲解。对这些通用知识的掌握，将使得处理器对于学员不再那么神秘。
与非嵌入式软件开发采用集成开发环境不同，嵌入式软件开发大多是基于命令行的。软件开发工程师除了进行编码工作，还得能驾驭自己的编译环境并运用其他的开发工具辅助开发工作。本课程以来自GNU的工具为例帮助学员战胜这一挑战。值得强调的是，其中花了较大的篇幅帮助学员成为Makefile方面的专家。
要实现高质高效地从事软件开发工作，工程师还必须理解软件设计的重要性，并借助一定的质量保证方法论来提高工作质量和效率。软件设计和质量保证方法论是业内比较抽象和高级的话题，为此本课程通过带领实践的方式逐步展开讲解，以帮助学员获得一些实用的设计原则、最佳实践和一套有效的质量保证方法论。
总而言之，本课程从知识、工具、方法和思想这四大方面全面讲解如何专业地从事嵌入式软件开发，致力于帮助学员全面走向高质高效编程。
课程收益
• 掌握嵌入式软件开发所需的与处理器相关的通用知识；
• 明白信号完整性对嵌入式软件开发的影响；
• 掌握嵌入式软件开发所需掌握的GNU工具。包括make、gcc、binutils、ld和gdb；
• 实现更加深入地理解C编程语言；
• 了解引导加载器的大致工作原理和功能；
• 掌握实时操作系统的设计和实现原理。包括多任务、任务同步通讯、内存管理、设备管理和定时器管理；
• 理解设计是软件质量之本，并掌握一种有效的模块管理、错误管理和目录结构管理方法；
• 理解什么是可开发性问题和了解一种解决方法；
• 理解平台与框架开发是打造高质量软件之路；
• 理解软件开发的困难和质量保证需要系统性的方法论；
• 理解软件工程的工作习惯对软件质量的影响。掌握一些终身受用的编程好习惯；
• 理解单元测试的重要性，并掌握一种简单有效的部署方法；
• 理解代码覆盖、静态分析和动态分析对构建高质软件的重要性。
培训对象
• 以C为编程语言的嵌入式和非嵌入式软件开发工程师；
• 部分内容适合软件质量相关管理人员；
课程大纲
内容一：学习导引
• 学什么？
• 怎么学？
• 工程师技术能力层次模型
• 高质高效软件开发团队效能模型
内容二：处理器的基本概念
• 微处理器与微控制器
• 寄存器
• 处理器的启动
• 输入与输出
• 指令与数据
• 中断
• 字节序
• 边界对齐
• 断点
• 内存管理单元
• 缓存
内容三：开发活动中的硬件问题
• 两个软件异常案例
• 异常的背后 — 信号完整性
• 应对信号完整性问题的方法
内容四：make，开发环境全能管家
• 从最简单的Makefile中了解规则
• 创建基本的编译环境
• 提高编程环境的实用性
• 打造更专业的编译环境
• 理解make的解析行为
• Makefile的调试
• make的常用选项
• 活用make
内容五：gcc，C语言编译器
• 交叉编译用其环境
• gcc幕后工作原理
• 实用的gcc选项
内容六：bintuils工具集，软件开发利器
• addr2line，指令地址翻译器
• ar，静态库生成器
• nm，符号显示器
• objdump，信息查看器
• objcopy，段剪辑器
• size，段大小观察器
• strings，字符串窥视器
• strip，程序文件瘦身器
内容七：ld，链接器
• 重定位的概念
• 链接脚本
内容八：掌握必要的汇编知识
• AT&T和Intel语法格式
• as的语法
• 嵌入汇编的语法
内容九：深入理解程序的结构
• 段
• 栈
• 堆
内容十：ABI/EABI规范，缔造程序兼容合约
• 定义基本数据结构
• 规范字节对齐处理
• 分配寄存器的功能
• 规定栈帧结构
内容十一：volatile，让我保持原样
• 从例子理解volatile
内容十二：设计，软件质量之本
• 软件设计是什么
• 软件质量的概念
• 阻碍改善设计的常见观念
• 如何提高设计能力
• 设计模式、设计原则和设计思想
• 放之四海皆适用的设计原则
• 软件技术发展的驱动力
