嵌入式系统内容基础
1 固件基本组成
1.1 硬件系统结构
嵌入式硬件基本组成包括：主控芯片（MCU），FLASH，RAM，外设等，我们提供的开发板MCU型号是RK3308，64MB的RAM，外挂一颗128M的SPI-Nand-FLASH。
RAM：也称内存，掉电数据不保存。
FLASH：非易失性存储器，掉电数据不会丢失，从总线访问的方式进行区分，FLASH可以分为SPI（串行）和CFI（也叫JEDEC或者Parallel，并行）；从存储类型可以分为Nor（价格较高，存储空间一般比较小，但它可以不用初始化，可以在其内部运行程序，一般在其存储一些初始化内存的固件代码）和Nand（价格便宜，容量较大，改写速度快，适合用于大量的数据存储）。
外设：比如USB口，WiFI主控芯片，RGB灯，按键等都属于外设的范畴。
1.2 分区
和我们电脑的硬盘一样，Flash也可以看成是一个硬盘，可以进行分区；NandFlash的分区需要注意，需要按照单位是sector进行分区，1个sector为512Bytes；同时为了达到最好的性能，每个分区需要和64个sectors进行对齐也就是32KB的整数倍。
比如1MB的分区的大小是： 1024*1024B / 512 = 2048 = 0x800 Sectors。
4MB分区大小：0x800 * 4 = 0x2000 Sectors。
1.3 软件结构
一个完整的嵌入式产品的软件一般包括如下组成：
U-Boot（Bootloader），
芯片原厂要求的引导程序，
Kernel（比如Linux），
Rootfs（根文件系统，一般是只读文件系统），
Userdata（放我们开发的应用程序和用户数据的地方，可以挂一个可读写的文件系统，比如UBIFS，Yaffs，安卓等，有机会会出一个篇幅专门讲嵌入式安卓系统的移植和应用）；
还有些产品出于OTA（在线升级）考虑会设置Recovery分区。
补充说明一下Rootfs，也叫根文件系统，一套linux体系，只有内核本身是不能工作的，必须要rootfs，也就是：
根文件系统中 /etc，/dev，/bin，/lib，这几个目录是不可或缺的。
结合上一节的内容，我们可以把Flash进行分区，分成针对这几个固件的区域，比如起始大小2MB用于U-Boot的存放，以此类推放置其他的固件；软件涉及的时候或者烧录时，U-Boot是知道Kernel的起始地址的，因此可以跳转过去运行，同样Kernel也知道在哪里挂载Rootfs。
2 内核设备树
Linux内核驱动程序和芯片型号以及架构是有关系的，因此需要由厂商（比如ARM架构由Rockchip设计的芯片，RK3308之类）进行适配，由于厂商和型号随着时间推移越来越多，因此在Linux 3.x之前版本大量的冗余代码充斥在/arch/arm/plat-xxx和/arch/arm/mach-xxx目录，难以维护；Linux之父Linus Torvalds对此大骂“this whole ARM thing is a f*cking pain in the ass”；自此之后，Linux内核引入了设备树机制以描述计算机板机底层硬件信息。
2.1 结构
源码文件由后缀：.dts 和 .dtsi 两种类型组成，.dtsi类似于C/C++中的.h文件，可以被.dts进行include。编译时，通过DTC（Device Tree Compiler），将.dts和.dtsi文件生成 .dtb二进制文件给机器设别；DTS由如下几部分组成：
* 1个root结点"/"
* root结点下面含一系列子结点
* 子结点下又含有一系列子结点
* 各结点都有一系列属性，属性类型有 ：
空属性：empty-property
字符串属性：string-property
字符串列表属性：string-list-property
Cells(u32整型)属性：cell-property
二进制数属性：binary-property
DTS的源文件可以在kernel目录下找到：arch/arm64/boot/dts或者arch/arm/boot/dts；比如如下一个片段代码（根节点）：
2.2 节点语法
如下是一个完整的节点定义：
- 节点名称：每个节点必须有一个“<名称>[@<设备地址>]”形式的名字：
<名称> 就是一个不超过31位的简单 ascii 字符串，节点的命名应该根据它所体现的是什么样的设备。
2. <设备地址>用来访问该设备的主地址，并且该地址也在节点的 reg 属性中列出，同级节点命名必须是唯一的，但只要地址不同，多个节点也可以使用一样的通用名称，当然设备地址也是可选的，可以有也可以没有。
3. 树中每个表示一个设备的节点都需要一个 compatible 属性。
2.3 属性语法
属性采用的是简单的键－值对，有如下两种格式：
Property格式1(没有值) : [label:] property-name;
Property格式2(键值对) : [label:] property-name = value;;
在设备树源文件中任有几个基本的数据表示形式:
文本字符串（无结束符）可以用双引号表示：string-property = "a string"
Cells是 32 位无符号整数，用尖括号限定：
cell-property = <0xbeef 123 0xabcd1234>
二进制数据用方括号限定：binary-property = [01 23 45 67];
不同表示形式的数据可以使用逗号连在一起：
mixed-property = "a string", [01 23 45 67], <0x12345678>;
逗号也可用于创建字符串列表：string-list = "red fish", "blue fish";
- compatible属性
指定了系统的名称，包含了一个“<制造商>,<型号>”形式的字符串。比如上图中的 compatible = "rockchip,rk3308-uart", "snps,dw-apb-uart"。
- reg属性
reg =<address1 length1 [address2 length2] ... >
上面的每一个元素都代表设备的寻址地址及其寻址大小，每一个元素中的address值可以是一个或者多个无符号32位整形数据类型cell来表示，元素中的length可以为空也可以使一个或者多个无符号32位整形数据类型cell。
由于每个可寻址设备都会有reg属性可设置，而且reg属性元素也是灵活可选择的，那么谁来制定reg属性元素中每个元素也就是address和length的个数呢？在这里，要关注到期父节点的两个属性，其中#address-cells表示reg中address元素的个数，#size-cells用来表示length元素的个数。
- #address-cells和#size-cells属性
上图表示address元素个数为2，length元素个数也为2。
- 中断属性
interrupt-parent - 设备结点透过它来指定它所依附的中断控制器的phandle，当结点没有指定interrupt-parent时，则从父级结点继承。
interrupt-controller - 一个空的属性定义该节点作为一个接收中断信号的设备。（见下图）
#interrupt-cells - 表明连接此中断控制器设备的interrupts属性的cell个数。
interrupts - 一个中断指示符的列表，对应于该设备上的每个中断输出信号，在ARM GIC中：当#interrupt-cells为3时，interrupts包含三个cells。
GIC_PPI代表中断类型，一般有两种：
PPI中断：私有外设中断(Private Peripheral Interrupt)，是每个CPU私有的中断。最多支持16个PPI中断，范围【0 - 15】。
SPI中断类型：公用外设中断(Shared Peripheral Interrupt)，最多可以支持988个外设中断，范围【0 - 987】。
interrupts中第二个cell值为9其实就是指PPI中断类型的第9个中断。
IRQ_TYPE_LEVEL_HIGH代表中断触发标志，常见的有：
1 = 低- 至- 高边沿触发； 2 = 高- 到- 低边沿触发
4 = 活跃的高水平- 敏感； 8 = 低电平有效- 敏感
图中是高电平触发。
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