용어 정리

 

Bootloader : 부팅 시 동작되는 프로그램

Disk에 저장되어 있는 운영체제를 실행 시키는 역할. -> RaspberryPi는 자체 부트로더를 사용

- 다중 OS 부팅 기능

- 장치 제어 및 테스트 기능

- 부팅 옵션 관리

- hw 초기화

 

Ubuntu : GPUP2

Window : Bootmgr

ARM : U-Boot

 

OS는 App가 메모리에 직접 접근하는 것을 막음

-> 부트로더 단계에서는 메모리에 직접 접근 가능

 

CMOS : H/W chip

- 비휘발성 메모리, 컴퓨터의 설정 정보를 저장, 배터리 전원을 사용

BIOS : S/W

- 기본적인 I/O를 위한 펌 웨어, 컴퓨터 부팅 시 바로 BIOS가 동작 시작

- CMOS에 저장된 부팅 설정 정보를 읽어와서 부팅

- CMOS의 설정 값들을 변경 가능

- 요즘은 UEFI로 대체됨

UEFI, Unified Extensible Firware Interface, 통일 확장 인터페이스

- BIOS를 대체하고, 화려한 UI/ 2.2TB 이상의 디스크 사용을 위한 GPT(GUID Partition Table) 지원

 

POST : Power on self test, BIOS에서 Power를 켜자마자 주변 장치들을 검사하는 과정.

 

ROM -> SPL -> U-BOOT -> KERNEL

ARM 부트로더의 U-boot 동작 상세

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Device Driver

- Firmware

Firmware에서는 Memory Mapped I/O 를 사용해 Application이 H/W 직접 제어

- OS

리눅스와 같은 OS 환경에서는 App는 H/W 영역에 직접 접근이 불가능 하기 때문에, Kernel의 도움을 받아야 함

 

디바이스 드라이버 필요성

테스트마다 매번 커널을 빌드할 필요가 없어서 개발 시간이 단축됨.

App - Device Driver - Kernel(API) - H/W

 

커널 모듈 : 커널 내부에 삽입될 수 있는 Build 된 Binary 파일을 의미

- .ko 확장자

- insmod / rmmod

커널 모듈 : 커널에 집어 넣을 수 있는 덩어리

디바이스 드라이버 : H/W 를 제어할 수 있는 프로그램

 

App 는 Kernel 안에서 동작 중인 디바이스 드라이버에 직접 접근이 불가

-> Device Driver와 연결된 Device File(장치 파일)을 만들고, App이 장치 파일에 신호를 보내서 Device Driver가 H/W를 제어하도록 한다.

 

chrdev : 캐릭터 디바이스 드라이버

- Byte 단위로 값 전달

blkdev : 블록 디바이스 드라이버

- kb 이상의 '블록' 단위로 값 전달

- Disk 장치에 사용되는 DD

netdev : 네트워크 다비이스 드라이버

- socket을 열고 ioctl이라는 System call로 장치를 제어

 

Makefile

2.6 커널 이후부터 kbuild 시스템 사용, gcc 를 사용한 모듈 빌드 불가

커널 헤더에 있는 Makefile로 make 후 현재 디렉토리로 결과물들을 가지고 옴.

 

커널 로그 레벨 

- 0 ~ 7의 레벨로 메시지의 중요도를 나타냄

pr_emerg()

pr_alert()

pr_crit()

pr_err()

pr_notince()

pr_info()

pr_debug()

 

Device File.

/dev/ 에 등록되는 파일을 디바이스 노드 라고 함.

주번호 : 기기 종류, 같은 기능을 하는 디바이스가 여러 개 있으면, 같은 주번호

부번호 : 같은 종류 Device 구분 용도

 

mknod : 디바이스 파일을 만드는 유틸리티

mknod 파일명 파일종류 주번호 부번호

 

<linux/fs.h> : 파일 시스템 접근을 위한 헤더, fops 구조체 사용을 위한 헤더

static struct file_operations fops = {

  .owner = THIS_MODULE,

  .open = deviceFile_open,

  .release = deviceFile_release,

};

 

접근 순서

syscall(open()) -> .open -> deviceFile_open()

 

cat 명령어 : 특정 파일 내용을 읽어서 출력함

내부적으로 특정 파일에 open(), close(), system call을 보냄

 

int register_chrdev() : 등록, major / 장치 파일 이름 / fops

void unregister_chrdev() : major / 장치 파일 이름

 

open / read / write / close 

Device File을 Device Node라 하며, app 개발자는 syscall을 이용해 Device file에 접근해 장치를 제어한다.

 

 

<linux/device.h> : device file 관리용 header

device_create() / class_create()

NOD_MAJOR : 디바이스 파일의 주 번호

class 구조체 변수 생성 : 디바이스 파일을 관리하는 구조체 변수

dev 변수 : 장치 구분을 위한 번호 보관

 

// major num을 0 으로 할당하면 커널이 동적으로 주 번호를 할당하여 return 함

NOD_MAJOR = register_chrdev(0, NOD_NAME, &fops);

 

// 주번호와 부번호를 조합하여 dev_t 타입으로 return 함

dev = MKDEV(NOD_MAJOR, 0);

 

// device 파일 생성

cls = class_create(NOD_NAME);

// device 파일 삭제

dive_destroy(cls, dev); 

 

유저 공간과 커널 공간의 데이터 공유

<linux/uaccess.h>

copy_to_user() : kernel -> user

copy_from_user() : user -> kernel

 

put_user() : 1 byte 단위로 데이터를 전송

get_user() : 1 byte 단위로 데이터를 복사

 

<sys/ioctl.h>

int ioctl(int fd, unsigned long request, unsigned long arg)

파일 디스크립터, cmd para 규칙, arg

read/write만으로는 장치와 통신을 할 수 없음 -> ioctl을 사용

 

ex. ioctl(fd, _IO(0, 3), 16);

 

fops 등록

.unlocked_ioctl = ~~~~

 

cmd para

명령 코드 작성 규격, 커널에서의 안전한 명령 코드 작성을 위해 만들어짐 (32bit)

-> 일일히 지키기는 시간이 많이 들기 때문에, 매크로를 사용

_IO(type, number)

_IO(0, 3) 부터 사용 //1, 2는 시스템 예약

 

 

main

char buf[30] = "THIS IS APP DATA!";
int main(){
    int fd = open(NOD_NAME, O_RDWR);
    if( fd<0 ){
        printf("ERROR\n");
        exit(1);
    }

    ioctl(fd, _IO(0,3), buf);
    printf("Transfer Data!\n");

    close(fd);
    return 0;
}

 

copy_from_user((void*)buf, (void*)arg, sizeof(buf));

static ssize_t deviceFile_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg){
    pr_alert("command number : %d\n", cmd);	
    char buf[30];
    int ret; 
    switch(cmd){
        case _IO(0,3):
            ret = copy_from_user((void*)buf, (void*)arg, sizeof(buf));
	    pr_info("app data : %s\n", buf);
            break;
    }
    return 0;
}

 

copy_to_user((void*)arg, (void*)buf, sizeof(buf));

static ssize_t deviceFile_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg){
    pr_alert("command number : %d\n", cmd);
   	
    char buf[30] = "THIS IS KERNEL DATA!";
    int ret; 
    switch(cmd){
        case _IO(0,3):
            ret = copy_to_user((void*)arg, (void*)buf, sizeof(buf));
	    pr_info("Trasfer Data!\n");
            break;
    }
    return 0;
}

 

 

구조체를 통한 데이터 전송

static ssize_t deviceFile_ioctl(struct file *filp, unsigned int cmd, unsigned long arg){
    pr_alert("command number : %d\n", cmd);
   	
    struct Node readData;
    struct Node writeData = {255, "Kernel Struct Data"};
    int ret;  
    switch(cmd){
        case _IO(0,3):
            ret = copy_to_user((void*)arg, &writeData, sizeof(struct Node));
	    pr_info("Trasfer Data!\n");
            break;
	case _IO(0,4):
	    ret = copy_from_user(&readData, (void*)arg, sizeof(struct Node));
	    pr_info("Read Struct Data : %c %s\n", readData.n, readData.buf);
	    break;
    }
    return 0;
}

 

sleep 1 s 

usleep -> 마이크로 초 , 1,000,000 = 1 s

 

proc 파일 시스템 => ...

 

 

SCI 인터페이스 : 르네사스에서 제공하는 시리얼 통신용 인터페이스

- 총 6 개의 채널

- SPI / I2C / UART 등 유선통신을 지원

 

DS3231의 레지스터 맵.

Slave Address

 

Timer 4

4 개의 타이머 존재, 8MHz 가 기본

Prescaler : 8000-1  //0.001에 한 번 카운팅

Counter Period : 1000-1  //1000 회 = 1 초

 

ADC : 아날로그 to Digital

 

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NVIC
https://velog.io/@pikamon/STM32-6

[STM32] NVIC & EXTI

 

Nested Vectored Interript Controller, 중첩된 벡터 인터럽트 컨트롤러

Arm에서 제작한 MCU에 있는 인터럽트 처리기

IRQ : 인터럽트 리퀘스트, 주변 장치에 의해 발생된 인터럽트에 대응하는 신호

ISR : 인터럽트 서비스 루틴, 인터럽트 처리 작업 수행, 우선순위를 고려하여 재귀적 처리

Vector Table : 인터럽트 시 callback()에 대한 위치 정보가 저장된 표

 

0에 가까울 수록 높은 우선순위

EXTI : 0

Time base : 15 - HAL_Delay(100); //0.1초 sleep

 

EXTI 컨트롤러 : 외부 인터럽트 이벤트 컨트롤러

EXTI 컨트롤러를 통해 NVIC로 전달된다.

 

Port가 다른 인터럽트 핀 설정 불가 : 같은 EXTI 레지스터를 사용하기 때문에 동시 설정이 불가하다.

(PA8 과 PC 8 은 동시 인터럽트 설정 불가.)

 

 

 

UART

전이중 방식 통신

https://shek.tistory.com/41

UART 통신 이론

BSP

Board Support Package 로 보드를 동작 시키기 위해 필요한 소프트웨어 묶음

 

시스템 별 BSP

- Firmware, RTOS System : Firmware, User app

- Non-RTOS System : User app, OS(Kernel), Firmware

- 부트로더, 커널 이미지, 파일 시스템 이미지

startup.s

- 어셈블리로 작성

- IDE에서 반자동으로 작성해줌

- 메모리 초기화

- C언어가 구동되기 위한 준비

- C언어로 작성된 Firmware의 Main 함수 호출

팹리스

팹 : 반도체 공장

팹 없이 IC 설계를 하는 업체, ARM 퀼컴, Apple, 삼성 등

브링업(Bring up)

한번도 부팅이 안된 디바이스를 살리는 작업

시스템 소프트웨어 개발의 첫 단계

부트 로더, 리눅스 드라이버 코드 수정

 

페리페럴 . 주변 장치

 

반도체

실리콘 -> 잉곳 -> 웨이퍼 -> IC

패키징 : 플라스틱으로 감싸는 것

칩셋과 소자들을 고정 시키는 기판 : PCB

ST/Renesas 보드 스펙

- 평가보드, FPB 평가보드 (빠른 프로토타이핑 보드)

- 아두이노 호환

- 우노보드 지원

- 5 핀 USB 케이블

 

반도체 공장 : 팹

팹이 없는 회사들에게 회로만 받아 생산해주는 사업 : 파운드리 사업

팹 리스 업체

IC설계 능력 + 팹 : IDM

Core + Ram + Flash : MUC

 

RA6E1 MCU

Core : Arm Cortex-M33
RAM : 256KB
Flash : 1MB

 

 

- STM32F103RBT6 칩셋.

 

 

(XT, XR 을 본다면 선택) < 이게 답임