嵌入式C进阶路线指南

嵌入式是工科，工科讲究实践。说的再多、懂得再多，不能做出实际的东西，是没有意义的。学习嵌入式的核心原则之一就是多动手写代码。另外还有一个原则就是：从浅到深学习。接下来的内容将贯彻这两个原则。最后强调一点，各个方面的技术是齐头并进的学习，而不是某一个方面学的非常好才去学习下一个方面。实际开发中，用到的技术会很多，我们只需要做好其中一部分就行了。

1 C语言

C语言是嵌入式开发必备的基本技能之一，对它的学习没有尽头，需要大家认真学习C语言。熟练使用C语言开发，这是嵌入式工程师的基本要求。

1.1 开发环境

学习C语言本身，可以使用各种工具链，这里博主比较推荐微软的VS开发工具，在win下学习C语言。作为小白而言，简单、好用的工具更重要，VS提供了开发C语言需要用到的各种工具。对于个人学习而言，社区版本完全够用，可以在微软官网下载到VS软件。我使用的是VS 2019版本，也可以用其他的版本。

1.2 C语言入门

C语言的视频B站很多，大体上没有太大的差距吧（指内容），我自己也只是看过一些郝斌的C语言视频，这个可以看看，我学习的时候更喜欢看书，主要是看书信息接受效率高。这里推荐一本C语言入门级别书籍：《C程序设计语言》，作者是布莱恩·克尼汉，丹尼斯·里奇。C语言创始人写的一本书，非常经典，在世界上都享有盛名。大名鼎鼎的Hello world程序就是这本书提出来的。

这本书的经典程度网上一搜就有，这里就不在多赘述了，用它作为C语言入门书籍完全没问题。书里面的代码风格也是值得借鉴学习的，非常建议读一读该书。

1.3 C语言提高

对C语言基本的语法使用有一定理解之后，就需要对C语言进行提高了。提高阶段，我推荐如下三本书：《C与指针》、《C专家编程》、《C陷阱与缺陷》。

这三本书应该读哪个？

这三本书，我都研究过。三本书的内容有不少重复的地方，看完一本之后，另外两本看的也挺快的。如果有时间的话，建议三本都看看，时间不够的话，就只看《C与指针》这一本也行，这本书内容详实，有入门有提高，从浅到深，也可以拿来入门C语言。至于其他的书籍，因为没有过多研究，就不推荐了。

以上C语言的资料学习完成之后，基本上对于C语言有了较深入的理解了，应付平常开发应该没有太大的问题。

2 stm32

stm32是目前市面上资料较多的ARM芯片（指Cortex-M系列芯片，这里不在赘述）了，用的人非常多，资料很全，遇到的各种问题在网上都可以找到解决办法。有些问题真找不到的话，那就涉及到比较深入的领域了，也不是初学者该遇到的和能解决的。因此，建议以stm32为切入点，学习ARM 32位处理器的使用。stm32芯片有非常多的系列，每个系列又有很多芯片，这里推荐stm32f407的芯片（大部分人也是用这个芯片学习的），兼顾成本、性能、学到的知识，性价比高。下面谈谈该如何学习这款芯片（其他的芯片类似）。

2.1 stm32基础

stm32芯片里面的内容其实非常多，但作为初学者，并不需要关心特别高深的内容。我们只需要掌握stm32常用的开发以及基本的知识点。根据自身的开发经验和经历，总结了如下常用的外设：GPIO、UART（串口）、中断、TIMER（定时器）、AD、DA、SPI、I2C、PWM、DMA。这些外设都是非常常见的，基本上所有的ARM芯片都会有。上述外设的学习可以不分先后，但还是推荐按照上面的顺序进行。

除此之外，还要学会使用一款开发工具链（推荐Keil，毕竟是ARM公司的）。能够掌握基本的Keil使用方法就行了。比如多文件编译、调试仿真、常见配置等。

学习完基本的外设之后，就可以动手写一些简单的项目，巩固所学知识。后面我也会出一些文章，讲解项目的思路，供大家学习。

2.2 stm32进阶

以目前的招聘需求而言，学完基本的stm32内容已经无法满足了（太卷了）。因此，需要开始往较深入的内容学习。这里我将进阶路线分为如下两条主线：软件主线、硬件主线。

2.2.1 软件主线

1. C语言：继续往精通方向学习C语言，比如，C语言的高级用法，C语言是如何实现面向对象思想的，C语言代码是如何控制硬件的，C语言代码是如何使用内存的、代码是如何在内存中布局的，C语言代码是如何在芯片中执行的，这些问题都是需要深入研究的。除此之外，也应该学习下常见的数据结构，如链表、树等。至于图这种数据结构，太复杂的，别为难自己。

2. RTOS：除此之外，还要学习RTOS（推荐FreeRTOS，背靠亚马逊，用的人多，资料也多，市场广阔），并且应该往深入的地方学习RTOS，而不应该仅仅浮于表面。知道使用FreeRTOS怎么创建任务、信号量、互斥量、队列等，这些只是表面，内部实现的原理和机制才是面试要考察的（毕竟所有的RTOS都类似，掌握了原理才能很快上手其他的RTOS）。而且这些原理性的知识是通用的，也是一个嵌入式工程师的内功，面试考察的就是内功。我们还可以借鉴一下FreeRTOS源码中优秀的设计思想，用到我们的代码中，一举多得。

3. 中间件：有精力的话，可以学习一些常见中间件的使用，如emwin（写GUI界面用到，或者LVGL也可）、Fatfs（文件系统，管理数据用的到）、Lwip（网络协议栈，以太网通信用的到），这些中间件以会用为学习目的和标准，不需要深入研究，除非以后做这方面的工作。

2.2.2 硬件主线

stm32芯片的基本外设学完之后，我们还需要学习复杂的外设和芯片内部的一些内容。下面的图，建议大家背下来，这是在学习的过程中画的stm32芯片内部功能逻辑图，具有普遍意义（针对Cortex-M系列芯片）

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我们学习的常见外设，只是挂载到总线（AHB、APB总线）上的一个个独立的功能单元，CPU（图中Cortex-M3就是芯片内部的CPU）如何与外设进行交互、芯片的调试系统、中断系统、总线系统等等，还有非常多的内容需要我们学习。

在学习stm32的时候，我们会遇到一些比较复杂的外设，这里面时钟系统（RCC）还是要学习的，RCC就相当于芯片的动力系统，连接着芯片内部的各个功能部件。除此之外，RTC（实时时钟）、CRC（循环冗余校验）、CRYP（加密处理器）、RNG（随机数发生器）、HASH(散列处理器)等外设看心情学习。但比较复杂的，如USB、以太网、FSMC（灵活的静态存储控制器）、SDIO（安全数字输入/输出接口）、DCMI（数字摄像头接口）这些复杂的外设，就不太建议学习了，可以了解下，不需要进行深入研究（学习成本高，真正用到了，学的那点也不够，导致性价比太低）。如果以后想专精某一个方面，可以去学习。CAN总线用于汽车领域，如果不打算从事汽车领域工作的话，可以不用学习。stm32f407芯片的外设就这么多，都在上面讲述了，各位同学根据自己的需求进行学习。

除了外设之外，M4内核还支持DSP指令集，这个用于对数学运算、控制运算、信号处理、数据处理等方面，也可以学习下如何使用。对DSP指令集的学习，只需要学习该如何使用DSP库即可，库里面的算法都是使用DSP指令集进行加速过的，我们只需要会用就行。

学习完上面的内容之后，也可以研究下CPU部分，如常见的堆、栈、流水线、寄存器、CPU现场等相关内容，这些在学习FreeRTOS时用得到，也是面试中常问的内容。

在软件主线、硬件主线之间，还有一个就是工具链，主要是编译器在链接期间的部分知识。这部分内容，也是我们经常用到的一些技能，如进行IAP开发、OTA开发等，还有一些特殊用途，也需要对链接阶段进行改动，以满足应用需求。

这里推荐几本书：《Cortex-M3权威指南》、《STM32F4xx参考手册》配合起来一起学习。

2.3 学习顺序（重要，小白跟着做即可）

入门：首先要有C语言的基础（能用基本的语法编写程序即可），接着开始学习stm32的基本外设（常见的外设，上文中有提到）。这个时候可以做一些简单的项目，巩固下学习效果，学习stm32的核心原则之一就是多动手写代码。这里推荐江科大的视频（B站有），市面上少有的精品、免费视频了。收费的基础课，我觉得都很难与其进行比较，看得出来，江科大的视频是用心做的，强烈安利~。
提高：这个时候需要提高C语言（推荐的书都去看看，研读一遍），先把C语言水平提上来，否则后续学习会因为缺少C语言基础而非常痛苦。之后，再去学习FreeRTOS，或者也可以先去学习stm内核部分，这两个先后顺序其实无所谓的（反正对新手来说都是新知识，都不简单^^），二者有些东西也是相辅相成的。
这个时候应该做一些有难度的项目，将自己学习的内容、技术体现在项目中，用于找工作。

学习到这里的话，基本上找工作已经没啥太大问题了。

2.4 stm32深入

这部分内容属于较深入的技术了，适合对技术（工资）有追求的同学，需要静下心来，慢慢研究的技术。这些技术都是较深入的，如果连上面的内容（指入门、提高部分）都学不会的话，这些内容还是算了，别为难自己，即学不懂，学了也没啥用（水平不够，用不到）。这里只放一下学习大纲，有兴趣的自己学习。

C语言

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芯片内核

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Keil提高

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FreeRTOS

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2.5学习路线思维导图

在最后，放一个学习路线思维导图，拿着这个，按照上面的知识点，一点点学习，肯定可以成为大佬（30K+）。

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03 浅谈学习方法

学习stm32已经7、8年了，对stm32的学习也有一点心得，这里浅谈下学习方法，仅供参考。

3.1. 挑选一个合适的开发板

作为一个初学者而言，开发板并不是越高端越好，能够有基本的功能、满足自身学习即可（土豪当我没说）。我在第一次学习stm32时，就只买了一个核心板、一个TFT屏幕、一个J-Link下载器就开始学习了（大学的时候真是一个穷学生）。后续的学习过程中，缺什么就买什么，不重要的东西，基本上都没去接触（如can总线、以太网等）。

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这里给一个极致低价的stm32学习硬件：一个stm32核心板、一个st-link下载器、一个usb转ttl（用于调试），这一套成本也就30左右（之前推荐过这一套方案，很适合穷学生（比如大学的时候），可以去某宝上找下。

一般而言，比较推荐用stm32f407入门stm32，这个芯片的性能较强、价格也够低、性价比很高，除此之外，资料也很丰富，还可以用标准库开发，某宝上一搜一堆。

3.2 动手实践

嵌入式是工科，工科讲究熟能生巧。在学习的时候一定不能偷懒，一定要多动手写代码。每学习一个外设都应该去动手写代码，将这部分功能的代码调通。每学习一个知识点都应该写代码验证自己的想法是否正确（到今天依然也是这样学习，学习某个知识点之后，写代码验证）。写代码写多了，自然就能理解了。同时也要注意写项目，巩固已经学习的知识，顺带锻炼自己项目整合的能力。

3.3 从浅入深

工科的任何知识学习都应该遵守从浅入深、从看得见摸得着的内容开始学习，逐渐过渡到看不见、摸不着的领域（这个时候只能靠自己的基础，推理到这部分了，然后做实验进行直接、间接验证）。stm32的学习也是，从基本的外设开始，这些最容易看到（改个参数，就能看到现象），然后逐渐过渡到对内核的学习、对工具链、RTOS等一些比较深入领域内容的学习。

04 常见问题解答1

问：学stm32是用hal库学习还是标准库学习？

答：这里首先要明确一个概念，hal库是st公司为自己家的stm32系列芯片开发的一套库，一套库兼容所有的stm32芯片，必然导致代码臃肿（为了兼容性）。标准库是st公司早期为stm32芯片研发的开发库，目前只支持到stm32f429系列，再往后的stm32f7系列就只有hal库了。hal配合cubemx开发，速度飞快，确实有多种优点。

但博主不推荐使用hal库学习，理由如下：

1. hal库是st的，只支持st的芯片，而我们以后开发芯片，不知道是哪家公司的，其他家芯片提供的开发库更类似于标准库（这里可以看出st真是有实力的巨头）。

2. hal和标准库差别不大，但hal学习起来成本更高（为了兼容性，使用了较复杂的软件特性），而且会了标准库，hal上手难度并不大，学习成本基本为0，过度平滑。

3. 最关键的，hal库编译太慢了，真的巨慢，比标准库慢多了，博主当年的笔记本性能也是还可以的，也觉得编译慢，无奈选择标准库开发（再吹一波cubemx，真的开发超快）。

我们从hal库和标准库本身出发，得到初学者更适合学习标准库的结论。所以，作为初学者，别纠结了，无脑标准库吧。当然要是实验室的同学、或者老师、或者小伙伴都是hal库学习，还是拿hal库学习stm32吧，可以更好的交流。

问：学习stm32之前需要先学习51单片机吗？

答：博主本人在刚上大一的时候，就开始玩51单片机了，博主确实是先学51单片机、再去学习stm32。所以我对这个问题还是有发言权的。结论是：没有必要先学习51单片机。因为51和stm32差别太大了，我除了大一玩过51单片机，再也没写过51代码，都已经忘了怎么写了。stm32和51虽然同属MCU，但就跟五菱和劳斯莱斯都属于汽车一样（没别的意思，别乱想，仅仅比较价格而已），二者差别太大了。在51上面学习的内容除了外设原理在stm32上有用之外，基本没啥太大用处了

但这些知识在stm32上同样可以学习，所以大胆的学习stm32吧，现在招聘都要求会一款32位处理器。

05 常见问题解答2

在这一节中，我们简单的聊一聊招聘市场的情况。经济学里面有一个论断：供需关系决定价格。对于我们工程师找工作而言，就是招聘市场上找工作的人与企业招聘人数，二者决定工程师的工资水平。我们工程师找工作靠的是技术水平（能做什么），技术水平的高低（准确的说是稀缺性）决定我们的工资水平。

3、5k薪资水平：这是绝大部分应届生的水平。这些人大概会一些stm32外设的配置，使用这些外设，配合一些模块（比如屏幕、蓝牙、陀螺仪等等）做一些应用开发，做一些小项目。这种水平的同学，找工作其实比较难（因为大家都类似，企业凭什么要你），这是个很现实的问题。而且这种水平对应的工作也不会太好，一般就是3、5k的样子，市面上一抓一大把。
7、8k的薪资水平：要想再进一步，就要学习更多的东西，比如RTOS。RTOS是一个非常好的技能点，它是和周围同学、同事拉开差距的一个切点，也是关键点。能够使用RTOS提供的功能，如任务管理、信号量、邮箱、互斥量等，可能还会配上其它的中间件，如LVGL，fatfs等，做一些项目，这种应届生都是比较少的了。相比较前面那些同学，这种应届生更容易找工作，但依然处于初级阶段，依然还是做简单的应用开发，并未涉及较深入的内容。
10k以上：若是想拿到这种水平的offer，就不能光局限在应用层面了。前面两者都是在应用层打转，并没有涉及较深入的内容。我们需要了解RTOS内部的实现机制、实现算法，stm32内核（IAP是个好东西，非常适合作为深研stm32的切入点）。只有到这个时候，我们才算是开始真正具备走向一个技术大牛应该有的基础。这个水平的嵌入式工程师，有了走向成为技术大牛的可能和基础，已经在技术大牛的起点了。
20k以上：能在应届生水平拿到20k以上offer的，都是有两把刷子的。以博主本人为例，在2.4节提到的那些技术，博主都有所涉猎，不仅如此，我还在Linux驱动、嵌入式AI领域有所研究。2.4节提到的技术，可以说20K薪资只是起点了，以后30K、50K也可以理解为2.4节技术的深入研究了。

上面只是博主自己的理解，具体情况，各地可能都不一样，不能进行统一比较，也可能说的并不对，仅供参考（希望大家也不要在这里较真，只是参考的数据）。