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Device Tree（三）：代码分析

作者：linuxer 发布于：2014-6-6 16:03 分类：统一设备模型

Device Tree总共有三篇，分别是：

1、为何要引入Device Tree，这个机制是用来解决什么问题的？（请参考引入Device Tree的原因）

2、Device Tree的基础概念（请参考DT基础概念）

3、ARM linux中和Device Tree相关的代码分析（这是本文的主题）

本文主要内容是：以Device Tree相关的数据流分析为索引，对ARM linux kernel的代码进行解析。主要的数据流包括：

1、初始化流程。也就是扫描dtb并将其转换成Device Tree Structure。

2、传递运行时参数传递以及platform的识别流程分析

3、如何将Device Tree Structure并入linux kernel的设备驱动模型。

注：本文中的linux kernel使用的是3.14版本。

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标签: 设备树

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Device Tree（二）：基本概念

作者：linuxer 发布于：2014-5-30 16:47 分类：统一设备模型

一些背景知识（例如：为何要引入Device Tree，这个机制是用来解决什么问题的）请参考引入Device Tree的原因，本文主要是介绍Device Tree的基础概念。

简单的说，如果要使用Device Tree，首先用户要了解自己的硬件配置和系统运行参数，并把这些信息组织成Device Tree source file。通过DTC（Device Tree Compiler），可以将这些适合人类阅读的Device Tree source file变成适合机器处理的Device Tree binary file（有一个更好听的名字，DTB，device tree blob）。在系统启动的时候，boot program（例如：firmware、bootloader）可以将保存在flash中的DTB copy到内存（当然也可以通过其他方式，例如可以通过bootloader的交互式命令加载DTB，或者firmware可以探测到device的信息，组织成DTB保存在内存中），并把DTB的起始地址传递给client program（例如OS kernel，bootloader或者其他特殊功能的程序）。对于计算机系统（computer system），一般是firmware->bootloader->OS，对于嵌入式系统，一般是bootloader->OS。

本文主要描述下面两个主题：

1、Device Tree source file语法介绍

2、Device Tree binaryfile格式介绍

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标签: Device tree

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Device Tree（一）：背景介绍

作者：linuxer 发布于：2014-5-22 16:46 分类：统一设备模型

作为一个多年耕耘在linux 2.6.23内核的开发者，各个不同项目中各种不同周边外设驱动的开发以及各种琐碎的、扯皮的俗务占据了大部分的时间。当有机会下载3.14的内核并准备学习的时候，突然发现linux kernel对于我似乎变得非常的陌生了，各种新的机制，各种framework、各种新的概念让我感到阅读内核代码变得举步维艰。还好，剖析内核的热情还在，剩下的就交给时间的。首先进入视线的是Device Tree机制，这是和porting内核非常相关的机制，如果想让将我们的硬件平台迁移到高版本的内核上，Device Tree是一个必须要扫清的障碍。

我想从下面三个方面来了解Device Tree：

1、为何要引入Device Tree，这个机制是用来解决什么问题的？（这是本文的主题）

2、Device Tree的基础概念（请参考DT基础概念）

3、ARM linux中和Device Tree相关的代码分析（请参考DT代码分析）

阅读linux内核代码就像欣赏冰山，有看得到的美景（各种内核机制及其代码），也有埋在水面之下看不到的基础（机制背后的源由和目的）。沉醉于各种内核机制的代码固然有无限乐趣，但更重要的是注入更多的思考，思考其背后的机理，真正理解软件抽象。这样才能举一反三，并应用在具体的工作和生活中。

本文主要从下面几个方面阐述为何ARM linux会引入Device Tree：

1、没有Device Tree的ARM linux是如何运转的？

2、混乱的ARM architecture代码和存在的问题

3、新内核的解决之道

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标签: Device tree

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基本电路概念之（一）：什么是电压？

作者：linuxer 发布于：2014-5-16 10:40 分类：基础学科

我有一个奇葩儿子（4岁），经常问一些奇葩的问题。比如：为什么电子带负电？什么是电压？电路板是怎么生产的？发动机的内部结构是什么？……总之，各种问题层出不穷。有一天回家，他正和他妈妈一起看几张医学的CT片子（他妈妈是医生），他妈妈正详细向他解释该病人颅部血管病变问题，各种专业术语丝毫也没有浇灭儿子的热情，那认真的劲头，我当时就震惊了。

为了应付我这个奇葩儿子，为了始终维持爸爸的高大形象，我不得不对这个世界有更深层次的思考……这次的主题是：什么是电压？电池为什么能提供电压？

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标签: 电压

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SDRAM Internals

作者：linuxer 发布于：2014-5-14 16:25 分类：基础技术

SDRAM（synchronous dynamic random-access memory）是嵌入式系统中经常用到的器件。对于一个嵌入式软件工程师而言，了解SDRAM的机理是有益的。我们可以从下面三个方面理解SDRAM：

1、RAM很好理解，就是可以随机存取的memory。

2、 dynamic 是和static对应的，SRAM就是static random-access memory。SRAM和DRAM（dynamic random-access memory）都是由若干能够保存0和1两种状态的cell组成。对于SRAM，只要保持芯片的供电，其cell就可以保存0或者1的信息。但是对于 DRAM而言，其bit信息是用电容来保存的（charged or not charged）。由于有漏电流，因此DRAM中的bit信息只能保持若干个毫秒。这个时间听起来很短，但是对于以ns计时的CPU而言已经是足够的长了，因此，只要及时刷新（refresh，术语总是显得高大上，通俗讲就是读出来再写进去）DRAM，信息就可以长久的保存了。

3、 synchronous 是和asynchronous 对应的。synchronous是一个有多种含义的词汇，对于硬件芯片这个场景，主要是说芯片的行为动作是在一个固定的clock信号的驱动下工作。对于电路设计而言，synchronous 简单但是速度慢，功耗大。asynchronous 则相反，在设计过程中需要复杂的race condition的问题，其速度快，理论上只是受限于逻辑门（logic gate）的propagation delay。

1968 年，Dennard获得了DRAM的专利。随后，各大厂商和研究机构对DRAM进行了改进。例如增加了clock信号，让DRAM的电路设计变成 synchronous 类型的。2000之后，由于其卓越的性能，SDRAM完全取代了DRAM的位置。随后的发展（DDR、DDR2和DDR3）并没有改变原理，只是速度上升了。因此，本文以SDR（Single Data Rate）SDRAM为例，讲述其内部机理。

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标签: SDRAM

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Process Creation（二）

作者：linuxer 发布于：2014-4-28 15:40 分类：进程管理

本文是Process Creation（一）的延续，主要内容包括：

1、进程描述符中Realtime Mutex相关数据结构的初始化

2、子进程如何复制父进程的credentials

3、per-task delay accounting的处理

4、子进程如何复制父进程的flag

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标签: process management do_fork

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Process Creation（一）

作者：linuxer 发布于：2014-4-23 8:39 分类：进程管理

为什么要写一个关于进程如何创建的文档？其实用do_fork作为关键字进行索引，你会发现网上的相关文档数以万计。作为一个内核工程师，对进程以及进程相关的内容当然是非常感兴趣，但是网上的资料并不能令我非常满意（也许是我没有检索到好的文章），一个简单的例子如下：

static void copy_flags(unsigned long clone_flags, struct task_struct *p)
{
    unsigned long new_flags = p->flags;

    new_flags &= ~(PF_SUPERPRIV | PF_WQ_WORKER);
    new_flags |= PF_FORKNOEXEC;
    p->flags = new_flags;
}

上面的代码是进程创建过程的一个片段，网上的解释一般都是对代码逻辑的描述：清除PF_SUPERPRIV 和PF_WQ_WORKER这两个flag的标记，设定PF_FORKNOEXEC标记。坦率的讲，这样的代码解析没有任何意义，其实c代码都已经是非常清楚了。当然，也有的文章进行了进一步的分析，例如对PF_SUPERPRIV 被清除进行了这样的解释：表明进程是否拥有超级用户权限的PF_SUPERPRIV标志被清0。很遗憾，这样的解释不能令人信服，因为如果父进程是超级用户权限，其创建的子进程是要继承超级用户权限的。

正因为如此，我想对linux kernel中进程创建涉及的方方面面的系统知识进行梳理，在我的能力范围内对进程创建的source code进行逐行解析。一言以蔽之，do_fork的source code只是索引，重要的是与其相关的各个知识点。

由于进程创建是一个大工程，因此分成若干的部分。本文是第一部分，主要内容包括：

1、从用户空间看进程创建

2、系统调用层面看进程创建

3、trace的处理

4、参数检查

5、复制thread_info和task_struct

注：本文引用的内核代码来自3.14版本的linux kernel。

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标签: do_fork

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