这里记录的是我学习嵌入式系统的一些知识积累

ARM 基础

三星主要的ARM CPU有哪些?

ARM 型号	CPU 类型
ARM7	44B0
ARM9	2440 2410 2416
ARM11	6410
A8	S5PV210 S5PC100
A9	4412 4418

ARM的几种版本号

ARM内核版本号：ARMv7
ARM SoC版本号：Cortex-A8
芯片型号：S5PV210

ARM内核版本号和SoC版本号是由ARM确定的，而SoC型号是由半导体公司确定的。

CPU 的地址总线

地址总线决定 CPU 的寻址空间，32 位地址总线可寻址 4GB 空间；

数据总线决定 CPU 与外界一次可传输的数据位数

源码到 CPU 的执行过程

graph LR
A[源代码] -- 编译器 --> B[.S汇编码]
B -- 汇编器 --> C[Elf 可执行程序]

graph LR
C[Elf 可执行程序] -- Objcopy --> D[BIN格式烧录文件]
D -- 总线 --> E[CPU读入后解码]
E -- 指令流水线 --> F[CPU 执行]

内存与 IO 的访问方式

内存通过CPU的地址总线来寻址定位，然后通过CPU数据总线来读写。内存与CPU的这种总线式连接方式是一种直接连接
IO 指的是与CPU连接的各种外设，CPU访问各种外设有2种方式：
- 访问内存的方式。即把外设的寄存器当作一个内存地址来读写，这叫 IO 与内存统一编址
- 使用专用的CPU指令来访问某种特定外设，叫 IO 与内存独立编址

冯诺依曼结构与哈佛结构

冯诺依曼结构

程序和数据都放在内存中，且不彼此分离的结构，Intel的CPU均采用冯诺依曼结构。
哈佛结构

程序和数据分开独立放在不同的内存块中，彼此完全分离的结构，大部分的单片机（MCS51、ARM9等）。哈佛结构中程序（一般放在ROM、flash中）和数据（一般放在RAM中）

两类寄存器

通用寄存器
SFR （special function register，特殊功能寄存器）

存在于CPU的外设中，我们通过访问外设的SFR来编程操控这个外设

什么是 ROM、RAM

ROM：read only memory 只读存储器，指的 CPU 不能直接读写的存储器，需要先完成初始化
RAM：ramdom access memory 随机访问存储器。CPU 可以直接寻址的存储器
IROM：internal rom 内部ROM，指的是集成到SoC内部的ROM
IRAM：internal ram 内部RAM，指的是集成到SoC内部的RAM
DRAM：dynamic ram 动态RAM
SRAM

static ram 静态RAM。所谓的“静态”，是指这种存储器只要保持通电，里面储存的数据就可以恒常保持。相对之下，动态随机存取存储器（DRAM）里面所储存的数据就需要周期性地更新

SoC常用外部存储器

FLASH 结合了 ROM 和 RAM 的长处，可擦除可编程（EEPROM），还不会断电丢失数据，同时可以快速读取数据（NVRAM的优势）。

目前Flash主要有两种NOR Flash和NADN Flash

NOR Flash

和CPU直接总线式相连，CPU上电后可以直接读取。
NADN Flash

非总线式访问，以块方式读取数据（512个字节）
- eMMC (Embedded Multi Media Card)
  
  把高密度 NAND Flash 以及 MMC Controller 封装在一颗BGA芯片中。
- iNAND
  
  SanDisk公司研发的存储芯片，可以简单的看成SD卡或MMC卡芯片化。可以默认他是SD卡或者MMC卡

SoC常用内部存储器

ROM 和 RAM。ROM是Read Only Memory的缩写，RAM是Random Access Memory的缩写。ROM在系统停止供电的时候仍然可以保持数据，而RAM通常都是在掉电之后就丢失数据。

SRAM（Static RAM）

上电不需要软件初始化就能使用，这种存储器只要保持通电，里面储存的数据就可以恒常保持
DRAM（Dynamic RAM）

初始化才能使用，数据需要周期性刷新
- DDR RAM（Date-Rate RAM）一个时钟读写两次数据，这样就使得数据传输速度加倍了。

开发板刷系统

连接 x210 串口

Windows10的串口，在WSL中也可以直接使用，其对应关系就是 COMx 对应 WSL 的/dev/ttySx，例如COM4对应WSL的/dev/ttyS4。我的 USB 转串口是在 COM3 所以在 WSL 中先安装 picocom 在连接

# 安装 picocom 串口调试工具
sudo apt install picocom
# WSL中打开串口
wilson@DrLynx:~$ sudo picocom -b 115200 /dev/ttyS3
picocom v2.2

port is        : /dev/ttyS3
flowcontrol    : none
baudrate is    : 115200
parity is      : none
databits are   : 8
stopbits are   : 1
escape is      : C-a
local echo is  : no
noinit is      : no
noreset is     : no
nolock is      : no
send_cmd is    : sz -vv
receive_cmd is : rz -vv -E
imap is        :
omap is        :
emap is        : crcrlf,delbs,

Type [C-a] [C-h] to see available commands

连接读卡器中的 SD 卡

我的 SD 卡在 Win10 中显示的是 D:\ 盘，那么：

sudo mkdir /mnt/d
# 把 Win10 的 D 盘挂载到 WSL 的 /mnt/d 目录下
sudo mount -t drvfs D: /mnt/d
# 弹出
sudo umount /mnt/d

首先破坏iNand中的bootloader以从SD2启动

busybox dd if=/dev/zero of=/dev/block/mmcblk0 bs=512 seek=1 count=1 conv=sync
sync

用 SD 卡刷系统

制作启动 SD 卡
- windows
  - A盘\tools\x210_Fusing_Tool.rar 工具
- Linux
  - 用 dd 命令刷写uboot
    - 把 sd 卡插在电脑上，ls /dev/sd* 查看SD卡在linux中的设备编号
    - 执行 ./nand_fusing.sh /dev/sdb
使用SD卡启动
- 确定开发板是从SD卡启动的
- SD卡插入SD2通道，启动uboot
- 执行 fdisk -c 0 分区

在 uboot 中用 fastboot 工具烧录镜像

PC 端要安装 fastboot 的驱动

fastboot 是 android 的工具，在 ubuntu 在可以直接安装
```
sudo apt-get install android-tools-adb android-tools-fastboot
```

使用fastboot烧录android4.0.4镜像

fastboot flash bootloader android4.0/uboot.bin		#烧uboot
fastboot flash kernel android4.0/zImage-android		#烧linux kernel
fastboot flash system android4.0/x210.img			#烧android rom

烧录linux+QT

	fastboot flash bootloader linuxQT/uboot_inand.bin		#烧uboot
	fastboot flash kernel linuxQT/zImage-qt					#烧linux kernel
	fastboot flash system linuxQT/rootfs_qt4.ext3			#烧rootfs

# 命令用来查看当前连接的设备。（我们开发板看到的是：SMDKC110-01）
fastboot devices		
fastboot flash xxx		# 命令用来烧录的
fastboot reboot			# 命令用来重启系统

USB 刷机

拨码OM5拨上去；如 [OM0：OM5]=[101101]。后面两位不管
按住开机键，DNW配置下载地址d0020010，USB下x210_usb.bin
```
dnw -a 0xd0020010 x210_usb.bin
```
DNW配置下载地址23e00000，USB下载uboot.bin
```
dnw -a 0x23e00000 uboot.bin
```
这时串口终端有信息打印出来，回车进入命令行，这时可以松开开机键
```
fdisk -c 0
fastboot
```

PC 端操作

fastboot flash bootloader xxxxx
fastboot flash kernel xxxxx
fastboot flash system xxxxx
fastboot -w 

完了之后OM5拨回来，手动重启机器即可

DNW 是什么？

dnw 是网上高手写的一个版本烧写工具，DNW原理就是通过PC端软件把要烧写的镜像（uboot，kernel，fs）通过usb口写进usb设备的RAM中，然后USB设备再把RAM里的数据写到rom（nandflash，emmc等）中实现固化程序。

DNW 工具包括两个部分，一个是 DNW 的命令行工具或者窗口工具，用于设置参数；一个是 DNW 驱动，用于接受 DNW 命令工具的指令，把数据通过 USB 发送到 x210 的 USB 端口的 RAM 中。

dnw 用来下载 uboot.bin 到 x210 的 flash 中

dnw_linux.tgz压缩包文件结构如下

dnw_linux/
dnw_linux/secbulk/
dnw_linux/secbulk/Makefile
dnw_linux/secbulk/secbulk.c
dnw_linux/dnw/
dnw_linux/dnw/dnw.c

其中secbulk.c是PC端USB驱动, dnw.c是写入工具。

修改 secbulk.c 中的 secbulk_table，让它支持 x210 的 USB

static struct usb_device_id secbulk_table[]= {
	{ USB_DEVICE(0x5345, 0x1234) }, /* FS2410 */
	{ USB_DEVICE(0x04e8, 0x1234) }, /* X210 供应商ID:产品ID  */
	{ }
};

接下来编译

$cd secbulk
$make -C /lib/modules/`uname -r`/build M=`pwd` modules

加载编译好的驱动

$sudo insmod ./secbulk.ko

接下来编译dnw写入工具

$gcc -o dnw dnw.c

开发板连接到linux下

开发板设置USB启动，开机，windows设备管理器中提示发现新硬件
VMware菜单：虚拟机->可移动设备->Samsung S5PC110 SEC Test B/D，点击连接

成功连接后现象：

Windows下设备管理器没了；
ls /dev/secbulk0 设备节点自动出现

此时用dmesg命令可以看到secbulk驱动加载

[ 283.677772] usb 1-1: new full speed USB device using uhci_hcd and address 2
[ 284.084835] usb 1-1: configuration #1 chosen from 1 choice
[ 284.140430] secbulk:secbulk probing...
[ 284.140482] secbulk:bulk out endpoint found!

使用dnw进行下载uboot.bin

./dnw -a 0xd0020010 x210_usb.bin 
./dnw -a 0x23e00000 uboot.bin

Fastboot 是什么

fastboot是uboot中用来快速下载镜像的一个命令，fastboot同时还是一个windows上的软件。fastboot 用来下载大的镜像文件到 flash 中

通常大家所讨论的Fastboot，通常都是说安卓手机的Fastboot模式。fastboot是一种比recovery更底层的刷机模式。简单来说，就是使用USB数据线，连接电脑的一种刷机模式。这种刷机方式，我们又通常称为“线刷”刷机。另外安卓手机还有一种刷机方式，叫做“卡刷”，两者区别如下。

线刷：就是清除系统和缓存之后直接插上电脑注入系统

卡刷：就是利用recovery的从SD卡中更新系统的这个功能，前提是如果你想刷recovery，你的系统必须要带FASTBOOT才能刷。

Fastboot一般由boot和loader两个模块组成，boot负责安卓设备上电后初始化一些最基本的参数，类似CPU时钟，寄存器初始化。而loader负责去引导系统，例如从Emmc上读多大空间到内存，然后CPU开始从内存某地址开始执行。

而Recovery实际上是一个mini的系统，对Fastboot中的loader而言，开机的时候loader可以去加载安卓系统和Recovery中的任何一个。

使用Fastboot一般都是线刷，也就是PC上的刷机软件通过和Fastboot通讯，将PC上的刷机包通过Fastboot的桥梁作用，写入至安卓设备的EMMC，而Recovcey升级一般都是我们说的卡刷，它负责读取SD卡中的升级包去升级，其实在这一步我们就知道Recovery是支持文件系统的，它可以去读取SD卡中的文件，而Fastboot一般不具有这样的功能。

上篇公钥与私钥，加密与认证

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