Nov 22, 2023
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【Linux API 揭秘】module_init与module_exit # Linux Version：6.6
Author：Donge
Github：linux-api-insides
1、函数作用 # module_init和module_exit是驱动中最常用的两个接口，主要用来注册、注销设备驱动程序。
并且这两个接口的实现机制是一样的，我们先以module_init为切入点分析。
2、module_init函数解析 # 2.1 module_init # #ifndef MODULE /** * module_init() - driver initialization entry point * @x: function to be run at kernel boot time or module insertion * * module_init() will either be called during do_initcalls() (if * builtin) or at module insertion time (if a module). There can only * be one per module. */ #define module_init(x) __initcall(x); .
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Nov 17, 2023
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一、uboot基础了解 # 1. U-boot是什么 # U-Boot，全称 Universal Boot Loader，是遵循GPL条款的从FADSROM、8xxROM、PPCBOOT逐步发展演化而来的 开放源码项目。
U-boot，是一个主要用于嵌入式系统的引导加载程序，可以支持多种不同的计算机系统结构，其主要作用为：==引导系统的启动！==目前，U-Boot不仅支持Linux系统的引导，还支持NetBSD, VxWorks, QNX, RTEMS, ARTOS, LynxOS, android等多种嵌入式操作系统。
2. U-boot主要特性及功能 # 开放：开放的源代码 多平台：支持多种嵌入式操作系统，如Linux、NetBSD、android等 生态：有丰富的设备驱动源码，如以太网、SDRAM、LCD等，同时也具有丰富的开发文档。 3. U-boot下载地址 # Uboot开发源码：
https://source.denx.de/u-boot/u-boot
https://ftp.denx.de/pub/u-boot/
其他厂商定制的uboot源码：
野火 4. U-boot目录结构 # 目录 含义 arch 各个厂商的硬件信息，目录下包括支持的处理器类型 arch/arm/cpu/xxx **每一个子文件夹，包含一种cpu系列。**每个子文件夹下包含cpu.c（CPU初始化），interrupts.c（设置中断和异常），start.S（U-boot的启动文件，早期的初始化）。 board 与开发板有关，每一个子文件夹代表一个芯片厂家，芯片厂家下，每一个子文件夹，表示一个开发板 common 存放与处理器体系无关的通用代码，可以说为通用核心代码！ cmd 存放uboot的相关命令实现部分 drivers 存放外围芯片驱动，网卡，USB等 disk 存放驱动磁盘的分区处理代码 fs 本目录下存放文件系统相关代码，每一个子文件夹表示文件系统 net 网络协议相关代码 doc uboot说明文档 include 各种头文件 post 上电自检代码 api 外部扩展程序的API和示例 tools 编译S-Record或者U-boot镜像的相关工具 5. 如何编译Uboot # make ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- distclean make ARCH=arm CORSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- colibri-imx6ull_defconfig make V=1 ARCH=arm CROSS_COMPILE=arm-linux-gnueabihf- -j8 ARCH=arm：arm架构
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Nov 12, 2023
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1、Bring Up流程 # SOC (System on a Chip) bring-up是一个复杂的过程，涉及到硬件、固件和软件的集成和验证，以下是一个基于BROM，SPL，UBOOT和Linux的启动流程的概述：
BROM (Boot Read-Only Memory)启动：启动的最初阶段，在这个阶段，系统会执行芯片ROM里面的代码，这部分代码主要用来检查启动模式，包括NOR、Nand、Emmc等，然后从对应的存储介质中加载SPL(Secondary Program Loader)代码。 SPL (Secondary Program Loader)启动：SPL属于Uboot的一部分，它的主要作用就是：初始化硬件并加载完整的U-boot，主要体现在初始化时钟、看门狗、DDR、GPIO以及存储外设，最后将U-boot代码加载到DDR中执行。 U-Boot启动：U-boot的主要作用是：引导加载Kernel和DTS。U-boot在启动之后，同样初始化Soc硬件资源，然后会计时等待，并执行默认的启动命令，将Kernel和DTS信息从存储介质中读取出来并加载到内存中执行。 Kernel启动：在U-Boot加载了内核映像和设备树之后，系统会启动Linux。在这个阶段，系统会初始化各种硬件设备，加载驱动程序并启动用户空间应用程序。 更多干货可见：高级工程师聚集地，助力大家更上一层楼！
2、常见问题 # Q：为什么上一个阶段已经初始化了硬件资源，下一个阶段为何重复初始化？
A：
每个阶段的硬件初始化，其目标和需求都不同，硬件配置也会不一样，因此在不同阶段进行不同的初始化。
硬件状态可能会改变，在SOC启动过程中，硬件状态可能会因为电源管理、时钟管理等原因而改变，这可能需要在每个阶段都重新初始化以确保其正确工作
为了保证硬件资源的可靠性，最好每个阶段都重新初始化一次
Q：U-boot加载内核时，会进行重定位的操作，这一操作有何意义？
A：
U-boot的重定位，主要作用是为了 给内核提供一个连续的、大的内存空间，供内核和其他应用程序使用 U-boot的加载过程分两个阶段，即：SPL和U-boot， 在SPL阶段，主要将U-boot代码从Flash中加载到RAM指定位置 在U-boot阶段，U-boot会将自身从RAM的开始部分移动到RAM的末尾，占用高地址空间，从而让低地址空间可以作为一个连续的，大的内存空间供内核和其他应用程序使用。 Q：在Bring Up中，为了保证启动时间，如何裁剪？
A：
启动时间的裁剪是一个重要的步骤，其主要目标是缩短从电源打开到操作系统完全启动的时间。
优化Bootloader：减小Bootloader的代码大小，减少硬件初始化（只初始化必要硬件设备）等 优化Kernel：减少启动服务数量，优化服务的启动顺序，使用预加载技术等方法来实现。 使用快速启动模式：一些SOC支持快速启动模式，这种模式下，SOC会跳过一些不必要的硬件初始化和自检过程，从而更快地启动。 使用休眠和唤醒技术：一些SOC还支持休眠和唤醒技术，这种技术可以将系统的状态保存到非易失性存储器中，然后关闭系统。当系统再次启动时，可以直接从非易失性存储器中恢复系统的状态，从而更快地启动。
Jan 20, 2024
本文阅读量次一文详解路由器配置信息 # 上一篇文章，WIFI基础知识汇总，讲述了Wi-Fi的基础知识，这篇文章，我们以路由器视角，来更加详细的分析Wi-Fi的相关设置。
1. 路由器铭牌 # 我们买到的路由器，仔细观察背后的铭牌，都会看到路由器的设置网址及登录的账户名以及密码。
按照铭牌的提示信息，用电脑连接该路由器，确保电脑和路由器在同一局域网下，然后登录该网址，进行路由器配置！
2、登录路由器主页 # 登录后的路由器主页如下：
不同路由器，信息会略有不同，但是大同小异，该有的功能都有的！
3、路由设置 # 找到【路由设置】选项，然后进行WiFi配置，并且打开2.4G或5G的WiFi。
在2.4G和5G模式中，有不同的网络协议进行选择，具体差别可以看上节文章：【WIFI基础知识汇总】
2.4Gwifi有b/g/n模设置；5Gwifi有ac a/n/ac混合模式设置。 无线频宽代表每个通道的信道宽度。 找到【无线账号和密码】，进行设置WiFi的模式以及名称，密码！
4、路由信息 # 找到【系统状态】，查看路由信息：
在这个页面，我们能够看到路由器的详细信息，包括：IP地址、MAC地址、WiFi名称等信息。
根据路由器的详细信息，我们也再详细了解一下路由器的一些特性。
4.1 路由器的WAN口 # WAN口就是路由器的外网接口，相当于外面的进线接口，它有自己的IP，MAC地址，和获取IP的多种方式。
如下配置：
可以选择动态IP，也可以选择静态IP，分配静态IP时，需要手动进行配置。
同时，可以设置WAN口的通信速率，最大通信包，以及MAC地址等。
4.2 路由器的LAN口 # LAN的MAC就是路由器上LAN口一端的端口物理地址，一般我们连接电脑或电视。
路由器的每一个端口，都有一个默认的MAC地址。
4.3 路由器的无线MAC地址 # 该MAC地址，指的是路由器开启热点后的MAC地址信息，对应的还有IP地址。
Summary：
路由器的每个端口都会有一个自己的MAC
LAN的MAC就是路由器上连接电脑的一端的端口物理地址
WAN的MAC就是路由器上连接猫或外网网线的端口物理地址
在自己电脑上查到的MAC地址是自己电脑网卡的MAC地址，也就是自己电脑上网口的MAC地址
开启的热点WIFI，也对应有无线的MAC
4.4 无线中继 # 无线中继是将两台以上无线路由器组合，将收到的WIFI信号再发射出去，延伸无线网络的覆盖范围实现信号的中继和放大。
5、总结 # 搞明白这些信息，一方面能够帮助我们正确设置家庭路由，另一方面也有助于我们进行WIFI调试，抓包，分析WiFi的异常状态等。
下面是开发中抓到的WiFi通信包 :)
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Jan 19, 2024
本文阅读量次【一文秒懂】Linux设备树详解 # 1、Linux设备树概念 # Linux内核是从V2.6开始引入设备树的概念，其起源于OF:OpenFirmware， 用于描述一个硬件平台的硬件资源信息，这些信息包括：CPU的数量和类别、内存基地址和大小、总线和桥、外设连接、中断控制器和中断使用情况、GPIO控制器和GPIO使用情况、Clock控制器和Clock使用情况等等。
官方说明：
The “Open Firmware Device Tree”, or simply Device Tree (DT), is a data structure and language for describing hardware.
设备树是一种数据结构和一种用于描述硬件信息的语言。
设备树的特点：
实现驱动代码与设备硬件信息相分离。 通过被bootloader(uboot)和Linux传递到内核， 内核可以从设备树中获取对应的硬件信息。 对于同一SOC的不同主板，只需更换设备树文件即可实现不同主板的无差异支持，而无需更换内核文件，实现了内核和不同板级硬件数据的拆分。 2、设备树的由来 # 明白了设备树的概念，不妨思考一下：为什么要引入设备树？
在Linux内核v2.6版本以前，ARM架构用于描述不同的硬件信息的文件都存放在arch/arm/plat-xxx和arch/arm/mach-xxx文件夹下，如下：
在这些文件内，都是通过手动定义不同的硬件设备，步骤非常繁琐
这样就导致了Linux内核代码中充斥着大量的垃圾代码，因为不同的板级他们的硬件信息都不相同，这些都是硬件特有的信息，对内核而言没有任何的意义，但是往往这部分代码特别的多，造成内核的冗余。
设备树的引入就是为了解决这个问题，通过引入设备树，我们可以直接通过它来传递给Linux，而不再需要内核中大量的垃圾代码。
3、设备树组成 # 整个设备树牵涉面比较广，即增加了新的用于描述设备硬件信息的文本格式，又增加了编译这个文本的工具，同时还得支持Bootloader解析设备树，并将信息传递给内核。
整个设备树包含DTC（device tree compiler），DTS（device tree source）和DTB（device tree blob）。
DTS（device tree source） DTS是一种ASCII文本格式的设备树描述，在ARM Linux中，一个dts文件对应一个ARM的设备，该文件一般放在arch/arm/boot/dts/目录中。
当然，我们还会看到一些dtsi文件，这些文件有什么用呢？
Dtsi：由于一个SoC可能对应多个设备（一个SoC可以对应多个产品和电路板），这些.dts文件势必须包含许多共同的部分，Linux内核为了简化，把SoC公用的部分或者多个设备共同的部分一般提炼为.dtsi，类似于C语言的头文件。其他的设备对应的.dts就包括这个.dtsi 。
DTC（device tree compiler） DTC是将.dts编译为.dtb的工具，相当于gcc。
DTC的源代码位于内核的scripts/dtc目录中， 在Linux内核使能了设备树的情况下， 编译内核的时候，工具DTC会被编译出来， 对应于scripts/dtc/Makefile中hostprogs-y:=dtc这一编译目标。
该工具一般在编译内核的时候，默认会自动执行编译操作，如果我们想单独编译设备树，该怎么办呢？
两条编译命令：
将dts文件编译为dtb
dtc -I dts -O dtb xxx.
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Jan 19, 2024
本文阅读量次【MMC子系统】 二、EMMC协议 # 1、前言 # 在上一节，我们知道EMMC、SD、SDIO三种规范都是在MMC规范之上发展而来，协议相差不大，所以Linux Kernel才能使用MMC子系统来统一管理！
下面，我们以MMC协议为例，来了解一下相关协议!
2、EMMC基本了解 # 2.1 物理线路 # 物理接口 接口含义 CLK 时钟线，此信号的每一周期控制命令线上的 1 bit 传输，以及所有数据线上 1 bit（1x） 或 2 bit（2x）传输。 CMD 命令线，此信号是双向命令通道，用于设备初始化和命令传输。CMD信号有两种工 作模式：用于初始化模式开漏模式和快速命令传输推拉模式。 DAT0-7 这些是双向的数据通道。DAT 信号以推拉模式工作。缺省状态，只有DAT0处于推拉模式，DAT1-7处于上拉（内含上拉），进入4bit后，DAT0-3处于推拉 2.2 EMMC相关寄存器了解 # 2.3 其他特性了解 # 读写模式：单块读写，多块读写
寻址方式：字节寻址和扇区寻址，字节寻址允许最大2GB，容量超过2GB的，使用扇区（512B）寻址
电压模式：支持高电压和双电压模式
支持增强分区模式等
3、总线协议 # 3.1 基础了解 # 命令：启动一种操作的Token，命令从主机发往设备，在CMD线路上串行传输。 应答：从设备发往主机作为对上一命令的回答的Token，在CMD线路上串行传输。 数据：在主从机之间双向传输，总线宽度可以是1-bit（缺省）、4-bit 和 8-bit 3.2 命令格式 # 每一个Token，都是由一个起始位（’0’）前导，以一个停止位（’1’）终止。总长度是 48 比特。每一个 Token 都用CRC保护，因此可以检测到传输错误，可重复操作。
命令索引：也就是前面CMDX的0，1，2，3等命令编号。
命令参数：有些命令需要参数，例如地址信息等。
3.3 命令格式 # ① 无应答广播命令（bc）
② 有应答广播命令（bcr）
③ 点对点寻址命令（ac），无DAT数据
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Jan 19, 2024
本文阅读量次【Bluetooth|蓝牙开发】二、蓝牙开发入门 # 1、蓝牙基础概念 # 蓝牙，是一种利用低功率无线电，支持设备短距离通信的无线电技术，能在包括移动电话、PDA、无线耳机、笔记本电脑、相关外设等众多设备之间进行无线信息交换，蓝牙工作在全球通用的2.4GHz ISM（即工业、科学、医学）频段，使用IEEE802.11协议。
2、蓝牙发展历程 # 自1994年由爱立信推出至今，蓝牙技术已经走过了20个岁月。从最初的Bluetooth V1.0，到Bluetooth V5.2，经历了近9个版本的修订后，发展为当前的状况。
“蓝牙”的形成背景是这样的：
1998 年 5 月，爱立信、诺基亚、东芝、 IBM和英特尔公司等五家著名厂商， 在联合开展短程无线通信技术的标准化活动时提出了蓝牙技术，其宗旨是提供一种短距离、 低成本的无线传输应用技术。
芯片霸主 Intel 公司负责半导体芯片和传输软件的开发，爱立信负责无线射频和移动电话软件的开发， IBM 和东芝负责笔记本电脑接口规格的开发。
1999 年下半年，著名的业界巨头微软、摩托罗拉、三星、朗讯与蓝牙特别小组的五家公司共同发起成立了蓝牙技术推广组织，从而在全球范围内掀起了一股“蓝牙”热潮。
全球业界即将开发一大批蓝牙技术的应用产品， 使蓝牙技术呈现出极其广阔的市场前景，并预示着 21 世纪初将迎来波澜壮阔的全球无线通信浪潮。
第一代蓝牙：关于短距离通讯早期的探索，使用的是BR技术，此时蓝牙的理论传输速率，只能达到721.2Kbps。 第二代蓝牙：新增的 EDR（Enhanced Data Rate）技术，使得蓝牙设备的传输率可达 3Mbps。 第三代蓝牙：核心是 AMP（Generic Alternate MAC/PHY），这是一种全新的交替射频技术，支持动态地选择正确射频，传输速率高达 24Mbps 第四代蓝牙：主推” Low Energy”低功耗， BLE（Bluetooth Low Energy）低功耗功能 第五代蓝牙：开启「物联网」时代大门，在低功耗模式下具备更快更远的传输能力 3、蓝牙技术概述 # 蓝牙协议包括两种技术：BR：Basic Rate和LE：Low Energy。这两种技术都包括搜索（discovery）管理、连接（connection）管理等机制，但它们是相互独立的，不能互通的技术！
厂商如果只实现了一种，那么只能与同样实现该技术的设备互通。
如果厂商要确保能和所有的蓝牙设备互通，那么就只能同时实现两种技术，而不去管是否真的需要。
3.1 Basic Rate(BR) # BR：Basic Rate是正宗的蓝牙技术，可以包括**可选（optional）的EDR（Enhanced Data Rate）技术，以及交替使用的（Alternate）**的MAC（Media Access Control）层和PHY层扩展（简称AMP（Alternate MAC and PHY layer extension））。
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Jan 19, 2024
本文阅读量次【LED子系统深度剖析】二、LED子系统框架分析 # 1、前言 # 我们学习嵌入式，无论是C51、STM32或者是ARM，都是从点灯开始的，点灯在嵌入式中的地位等同于Hello World在各大语言中的地位！
虽然LED功能简单，但是其麻雀虽小，五脏俱全，在学习Linux驱动开发的过程中，学习LED子系统，往往也能够起到牵一发而动全身的作用，也更有益于大家熟悉驱动开发的框架！
2、LED裸机处理 # 我们在学习Linux驱动框架的时候，第一步要做的就是去掉子系统的面纱，先弄明白裸机处理的流程！
有嵌入式经验的朋友，对LED的裸机在清楚不过了，上面是LED的硬件电路，通常一端接到VCC，一端接到GPIO，当GPIO拉低时，LED亮；当GPIO拉高时，LED灭。
在这里裸机我们不过多了解了，目的在于窥探LED子系统。
3、LED子系统框架 # 框架是什么？
框架是一个规范，为我们开发者增加限制的同时，也是为了更好的开发新的程序，新的功能，其目的主要是：将不变的成分剥离开来，固化进框架，让开发者做最少的事情!
框架所处的位置，正如上图所示，由下往上看：
Hardware：我们的硬件设备，指的是LED 硬件驱动层：是直接操作硬件的实现，用于驱动硬件，实现相应的功能，并且将硬件设备注册进框架之中。 核心层：将LED进行统一管理，提供注册，注销，管理LED等相关接口，起到呈上启下的作用，方便上层调用。 用户层：用户通过sysfs文件系统中对应的文件节点，能够直接控制LED的亮灭。 4、LED子系统目录结构及核心文件 # 了解完LED子系统框架之后，我们来分析一下其相关的目录结构！
ketnel │ └── driver │ │ └── leds │ │ │ ├── Makefile │ │ │ ├── led-core.c │ │ │ ├── led-gpio.c │ │ │ ├── led-class.c │ │ │ ├── led-triggers.c │ │ │ ├── ...... │ │ │ └── trigger │ │ │ │ ├── ledtrig-cpu.
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Jan 18, 2024
本文阅读量次【深入理解Linux内核锁】二、中断屏蔽 # 上一篇了解了内核锁的由来，本篇文章主要来讲一下中断屏蔽的底层实现以及原理。
1、中断屏蔽思想 # 中断屏蔽，正如其名，屏蔽掉CPU的中断响应功能，解决并发引起的竞态问题。
在进入临界区前屏蔽中断，这么做有什么好处，以及有什么弊端？
好处在于：
解决了进程与中断之间的并发：保证在执行临界区代码时，不被中断所打断。 解决了进程与进程之间调度的并发：系统的进程调度与中断息息相关，同时也限制了系统进程的并发，解决了系统进程并发带来的竞态问题。 弊端在于：
各类中断类型较多，一棒子打死影响大：Linux内核中，除了系统进程调度依赖中断，还有一些异步I/O等众多操作都依赖中断，因此长时间屏蔽中断是很危险的，会对系统造成严重影响，因此也要求临界区代码要简短。 解决的不够完善：关闭中断能够解决进程调度、中断引发的竞态，但是这些都是单CPU内部的，对于SMP对称多处理器，仍然不可避免的会收到其他CPU的中断。因此，并不能解决SMP多CPU引发的竞态。 因此，单独使用中断屏蔽通常不是一种值得推荐的避免竞态的方法
2、Linux内核中断屏蔽的实现 # 2.1 Linux内核提供的API接口 # 关于中断屏蔽，Linux内核所提供的接口如下：
local_irq_enable() // 使能本CPU的中断 local_irq_disable() // 禁止本CPU的中断 local_irq_save(flags) // 禁止本CPU的中断，并保存CPU中断位的信息 local_irq_restore(flags) // 使能本CPU的中断，并恢复CPU中断位的信息 local_bh_disable(void) // 禁止本CPU底半部中断 local_bh_enable(void) // 使能本CPU底半部中断 文件位置：kernel/include/linux/irqflags.h
local_irq_enable与local_irq_disable：直接打开/关闭本CPU内的中断，包括了顶半部和底半部中断的打开和关闭。 local_irq_save与local_irq_restore：直接打开/关闭本CPU中断，并且保存中断屏蔽前的状态，便于后续恢复 local_bh_enable与local_bh_disable：直接打开/关闭本CPU内的底半部中断 2.2 API接口实现分析 # 因为中断屏蔽与底层芯片架构有关，不同架构处理方式不同，我们以ARM为例
2.2.1 local_irq_enable # #define local_irq_enable() do { raw_local_irq_enable(); } while (0) #define raw_local_irq_enable() arch_local_irq_enable() #define arch_local_irq_enable arch_local_irq_enable static inline void arch_local_irq_enable(void) { asm volatile( " cpsie i @ arch_local_irq_enable" : : : "memory", "cc"); } 函数介绍：local_irq_enable函数用于将CPSR寄存器中的中断使能位设为1，从而使得CPU能够响应中断。
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Jan 18, 2024
本文阅读量次【NVMEM子系统深入剖析】二、NVMEM驱动框架 # 1、前言 # NVMEM SUBSYSTEM，该子系统整体架构不算太大，还是比较容易去理解的，下面我们一起去一探究竟！
NVMEM（Non Volatile Memory），该子系统主要用于实现EEPROM、Efuse等非易失存储器的统一管理。
在早期，像EEPROM驱动是存放于/drivers/misc目录下，由于没有做到好的抽象，每次需要去访问相应内存空间，都需要去复制几乎一样的代码，去注册sysfs，这是一个相当大的抽象泄露。
NVMEM子系统就是为了解决以往的抽象泄露问题。
2、驱动框架 # 该驱动框架较为简单，也适合初学者去熟悉基本的驱动框架。
应用层：可以通过用户空间所提供的文件节点，来读取或者修改nvmem存储器的数据。
NVMEM 核心层：统一管理NVMEM设备，向上实现文件系统接口数据的传递，向下提供统一的注册，注销nvmem设备接口。
NVMEM 总线驱动：注册NVMEM总线，实现NVMEM控制器的底层代码实现。
TIP：
nvmem子系统提供读写存储器的接口有两种，一种是通过文件系统读写，一种是在内核驱动直接读写。
对于EEPROM，其可以进行读写操作，而对于efuse，更多用于读取密钥信息，进而判断镜像是否被篡改，在用户空间是不允许被更改的。
这种是通过驱动提供的开放接口，直接获取指定位置的数据，详细的后面展开来说。
3、源码目录结构 # ketnel │ └── driver │ │ └── nvmem │ │ │ ├── core.c # NVMEM核心层 │ │ │ ├── rockchip-efuse.c # NVMEM总线驱动 4、用户空间下的目录结构 # 我们可以在用户空间去读取/写入数据，其所在的目录：/sys/bus/nvmem/devices/dev-name/nvmem
hexdump /sys/bus/nvmem/devices/qfprom0/nvmem 0000000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 * 00000a0 db10 2240 0000 e000 0c00 0c00 0000 0c00 0000000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 0000 .
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