版本 213ae46942326093357bdd63ef4184cc675dc262
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title: uClinux
categories: embedded, arm, stm32, stm32f429
toc: no
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組員
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* 竹內宏輝
* 陳勁龍
* 賀祐農
`Hackpad<https://hackpad.com/UClinux-EEaoU4qOP12>`_
沒有MMU
uClinux架構
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與linux架構相同，主要的差異在MMU。在uClinux中沒有MMU機制，所以沒辦法實現虛擬記憶體( virtual memory )，故也不支援swap和分頁(paging)的機制，
Task State
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所以必須在硬體啟動時，就把所有的行程(process)所需的記憶體分配好。
一個行程在執行前，系統必須為行程分配足夠的連續地址空間，然後全部載入到memory的連續空間中。
檔案系統名詞解釋
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* Superblock
為每個檔案系統開始的位置， 其儲存資訊像是檔案系統的大小，空的和填滿的區塊，它們各自的總數和其他諸如此類的資料。
要從一個檔案系統中存取任何檔案皆須經過檔案系統中之superblock。
如果superblock損壞了， 可能無法從磁碟中去取得資料。
* Inode
每個文件或目錄由inode來表示，inode儲存的資訊包含有關大小，許可權，所有權和硬碟上的文件或目錄的位置數據。
uClinux的檔案系統:Romfs
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由於沒辦法實現虛擬記憶體，所以必須採用romfs，因為它可以保證將檔案已連續的方式存放。
*特性
- 唯讀的檔案系統
- 無法寫入時複製(copy-on-write)
有多個呼叫者(callers)同時要求相同資源，他們會共同取得相同的指標指向相同的資源，直到某個呼叫者(caller)嘗試修改資源時。
系統才會真正複製一個副本(private copy)給該呼叫者，以避免被修改的資源被直接察覺到。
但因為uClinux沒有fork，故無法使用。
- XIP(Execute in place)
程式直接在flash上執行，而不必搬到RAM上。可以減少memory的使用，但執行速度較慢。
下圖為XIP示意圖
.. image:: /XIP.jpg
xip_file_read(定義在uclinux/mm/filemap_xip.c)
.. code-block:: c
ssize_t xip_file_read(struct file *filp, char __user *buf, size_t len, loff_t *ppos)
{
if (!access_ok(VERIFY_WRITE, buf, len)) // if the file can't access,return fault.
return -EFAULT;
return do_xip_mapping_read(filp->f_mapping, &filp->f_ra, filp, //mapping to the memory
buf, len, ppos);
}
* romfs結構
.. image:: /romfs_struct.jpg
* romfs_super_block 結構 定義在 include/linux/romfs_fs.h
.. code-block:: c
struct romfs_super_block {
__be32 word0;
__be32 word1;
__be32 size;
__be32 checksum;
char name[0];//volume name : 使用者給予此系統一個名稱
};
word0和word1的值是固定的，其值分別為 "-rom" 和 "1fs-"，使系統知道它是romfs檔案系統。
size表示romfs系統合法存取的大小(整個檔案系統的大小)，也就是最後一個文件的結束位置。
checksum用來檢查檔案的正確性
romfs_checksum定義在 fs/romfs/super.c line:499
* romfs_inode結構
.. code-block:: c
struct romfs_inode {
__be32 next; /* low 4 bits see ROMFH_ */
__be32 spec;
__be32 size;
__be32 checksum;
char name[0];
};
spec表示文件類型定義在include/linux/romfs_fs.h
.. code-block:: c
#define ROMFH_HRD 0 //永久連結(hard link)
#define ROMFH_DIR 1 //目錄(directory)
#define ROMFH_REG 2 //一般(regular file)
#define ROMFH_LNK 3 //連結(symbolic link)
#define ROMFH_BLK 4 //block device
#define ROMFH_CHR 5 //character device
#define ROMFH_SCK 6 //socket
#define ROMFH_FIF 7 //fifo
- hard link 與 symbolic link
hard link是系統中有效的連結，所儲存的內容會指向記憶體中
而 symbolic link，則是把指標指向hard link，所以如果所指向的hard link被刪除，就無法再存取此檔案了。
- block device和character device
兩個都是跟IO有關。
block device為固定大小長度來傳送資料且可以隨機存取，如硬碟或是光碟機。
而character device 以不定長度的字元傳送資料且只能循序存取，如終端機、印表機。
Process State
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Scheduler
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Interrupt Handler
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作業系統架構
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硬體驅動原理
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* GPIO
- `Linux GPIO interface<https://www.kernel.org/doc/Documentation/gpio/gpio.txt>`_
* EXTI, NVIC
- interrupt handling
效能表現
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參考資料
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* `Introduction to uClinux<http://free-electrons.com/docs/uclinux/>`_
* `Getting Familiar with uClinux/ARM 2.6<http://opensrc.sec.samsung.com/Getting_Familiar_with_uClinuxARM2_6.html>`_
* `Practical Advice on Running uClinux on Cortex-M3/M4<http://electronicdesign.com/embedded/practical-advice-running-uclinux-cortex-m3m4>`_
* `µClinux for ARM Cortex-M3<http://www.eetimes.com/document.asp?doc_id=1316982>`_
