ROM之於PCI

ROM的目的：裝置可以在啟動程序中被使用

為了啟動OS到記憶體中，系統需要三個裝置：

• 用來從其中載入OS的大量儲存媒體。這有時也稱為IPL(Initial Program Load，初始程式載入)裝置，通常是一個IDE或SCSI硬碟。
• 在啟動過程中，用來顯示進行中訊息的顯示配接卡。通稱為輸出裝置。
• 在啟動過程中，用來讓使用者與機器交談的鍵盤。通稱為輸入裝置。

OS必須同時找到這三個裝置，同時必須找到與每一個裝置有關的裝置驅動程式。這個階段還未從磁碟機載入任何可載入的裝置驅動程式到記憶體中。這是ROM存在的主因。它包含允許裝置在啟動過程中被使用的裝置驅動程式。

ROM偵測

當組態軟體正在組態PCI功能時，它會檢查設計者是否實作擴充ROM基底位址暫存器的方式，決定是否有功能特定的ROM存在。

程式執行裝置下列方式，確認裝置是否存在：

• 指定一"基底位址"給暫存器的基底位址欄位，
• 致能其解碼器(以設定暫存器的位元0為1的方式)，
• 設定功能指令暫存器的記憶體空間位元，
• 然後嘗試去讀取ROM的前兩個位置。

假如前兩個位置包含ROM簽名，AA55h的話，則ROM存在。

ROM Shadowing的必要

• PCI規格要求裝置ROM程式碼不能在原地執行(即在ROM裡面)。它必須被複製到主記憶體裡面。這稱為"Shadowing"ROM程式碼。這要求的存在有兩個原因：

ROM的存取時間通常很慢，每次讀取ROM程式碼來執行都會造成極差的效能。

• 一旦在ROM裡裝置驅動程式的初始化程式碼部分被執行後，它就可以被丟棄，並且在主記憶體裡的程式碼影像(code image)可以被縮短到只剩執行期操作所需要的部分。配置給儲存程式碼的初始化部分之主記憶體可以被釋放，使得主記憶體的使用更有效率。

一旦發現裝置ROM存在，組態軟體必須複製程式碼影像到主記憶體中，然後關閉(Disable)ROM位址解碼器。在非PC環境裡，儲存程式碼影像副本的記憶體區域可以在4GB空間的任何一處。該環境所用的規格可以定義一個特定的區域給程式碼影像。

在PC環境裡，ROM程式碼影像必須被複製到主記憶體裡與裝置ROM在歷史上有相關聯的位址範圍內：000C0000h 到 000DFFFFh。假如類別碼表示這是一個VGA的裝置ROM，則其程式碼必須被複製到000C0000h位置最開始的地方。

BIOS呼叫不同匯流排環境的匯流排列舉器(Bus Enumerator)

一個機器架構裡面可以含有許多種不同的裝置環境。例如PCI、CardBus、EISA、Plug-and-Play、ISA等等。用來存取每一個與這些不同裝置種類相關的組態暫存器的方法彼此間有很大的差異。以外，其組態暫存器的配置和格式也有相當大的差異。

BIOS會含有每一個環境所需的一個單獨的、匯流排特定的程式。這程式經常被稱為匯流排列舉器(Bus Enumerator)。匯流排列舉器知道：

• 如何存取特定型態裝置(例如：PCI裝置)裡的組態暫存器。
• 如何找到在這環境裡的裝置。例如，在PCI環境裡，程式執行裝置讀取PCI功能製造商識別碼暫存器裡的製造商識別碼。任何非FFFFh的值代表有效的識別碼，而FFFFh代表在目前的定址的位置上沒有任何裝置存在。
• 如何探測裝置的組態暫存器，以便找到裝置的資源需求。
• 如何配置已選定的資源給裝置。

系統BIOS必須呼叫每一個所支援之平台匯流排環境的匯流排列舉器。每當特定的列舉器被呼叫時，它會找到所有其target環境裡的裝置，找到每一個裝置所需的資源，並且將不互相衝突的資源配置給每一個裝置。不過，它不會致能這些裝置。列舉器在記憶體內建立一個資料結構，列出它所找到屬於其形態的所有裝置。然後，它將指向該資料結構開頭的指標傳回給系統BIOS。

BIOS選擇啟動裝置並找到它們的驅動程式

接著，系統BIOS掃描資料結構，找出輸入裝置、輸出裝置、以及一個IPL裝置，以便在啟動OS到記憶體時使用。為了在啟動程序裡，使用這些裝置，因此需要有每一個裝置的裝置驅動程式。驅動程式可以內嵌在BIOS本身裡面，或是在所找到的每一個裝置的ROM裡面。

對這三個啟動裝置的每一個說，BIOS接下來會：

• 呼叫在裝置驅動程式裡的初始化程式碼。接著，初始化程式碼完成使用裝置的準備
• 然後，BIOS設定在組態指令暫存器裡適當的位元(EX記憶體空間；IO空間；Bus Master)，致能此裝置，並讓它上線。

BIOS啟動隨插即用OS並將指標傳給它

然後，系統BIOS使用這三個裝置，啟動OS到記憶體內，並且將控制權傳給OS。它同時把指向這資料結構清單開頭的指標傳給OS，這資料結構用來確認所有OS必須操作的裝置。
OS找到並載入驅動程式，然後呼叫每一個裝置的初始化程式碼(Init Code)
請注意，Init Code(初始化程式碼)代表驅動程式的初始化部分。其次，OS找出每一個裝置在磁碟上的驅動程式，然後將它們一個接著一個地載入到記憶體內。每當它載入一個驅動程式時，它就會呼叫其初始化程式碼進入點，而驅動程式會完成裝置特定的設定，並且讓裝置上線。如此，機器便完成啟動並開始運作，從這一刻起，由OS來管理系統裝置。

關於 PCI Configuration 的認識

Configuration 組態

組態表頭區域(Configuration Header Region)

除了 host/PCI 橋接器以外，每一個PCI功能都必須實作PCI組態空間，而PCI組態暫存器就是位於此空間中。host/PCI橋接器可以在PCI組態空間、在IO空間或在記憶體空間實做這些暫存器。

PCI組態空間，透過這個區塊，設計程式的人可以先從這個表中，讀取某些唯讀的區塊，獲取硬體相關的資訊，因為只要是符合PCI規範的裝置，這個表的實作格式都會一樣。

每一個PCI功能擁有保留給實作其組態暫存器用的64個組態 dword區塊。前面16個dword的格式與使用是由PCI規格預先定義的。這區域被稱為裝置的組態表頭區域(或表頭空間(Header Space))。規格目前定義了三種表頭格式。

Header Type One 為 PCI to PCI 橋接器定義的。

Header Type Two 為 PCI to CardBus 橋接器定義的。在PC Card規格有完整的定義。

Header Type Zero 是給所有除了 PCI to PCI 與 CardBus橋接器以外的裝置使用的


Header Type Zero 在表頭內的佔存器可用通用的方式來確認裝置、控制其PCI功能、以及偵測其狀態。裝置組態空間的其他48個dword的使用是裝置特定的。64(PCI device)=16(header)+48(for device)。

# include

Marco #include

GCC documents > Computed Includes

在程式中常用到的

#include "stdio.h"

是 marco 的用法，是complie的時候，preprocessor會去處理，將 include的文件，在敘述中展開。

被稱為 computed include.

#if SYSTEM_1
# include "system_1.h"
#elif SYSTEM_2
# include "system_2.h"
#elif SYSTEM_3
…
#endif

使用 include 的時候，會根據雙引號與角括號的不同，以對應的規則去搜尋包含的文件名稱。

雙引號優先以source code當前的目錄做搜尋，角括號則以環境參數所預設的 include路徑為主。

#include "file"

#include <file>

include 用來包含 header file

頭文件中可以用來包含的函式的宣告，可以將一份宣告透過共用於多個文件。

當被用到的函式，也是其他程式中很常被呼叫的，就可以宣告在頭文件中。

可以避免像是同樣的函式在每份源文件中宣告出錯，修改函式也只需要一次。

序列傳輸 - 序列埠通訊

Serial Communication串列傳輸

Introduction 

一般的嵌入式系統泛指由 IC 和 CPU 互聯電路所共同組成的系統，其中目標包含內部獨立的電路可以交換、傳遞彼此的資訊，必須能夠透過共同的通訊協定來溝通。 所以為了使各種元件或 IC 可以順利溝通，出現了各種不一樣的通訊協定，可以達到資料交換的目的。 一般而言，會將通訊類型分成兩大類，並列式(parallel)和序列式傳輸(serial)。

Parallel v.s. Serial

並列式傳輸是可以同時間傳送多個位元，常見的匯流排(bus)是 8 ，16 或更多線所組成。

序列式傳輸則是一個時間點只會送出一個位元，將位元依序送出，最少可以只用一條線，常見的應用一般不使用超過四條線。

Asynchronous Serial

經過長時間的發展，已經有各種序列式的通訊協定出現，可以適用各種不同嵌入式系統所需的條件。如 USB 和 乙太網路都是比較常見的通訊方式。 其他常見的序列式介面包含 SPI、I2C 。

序列傳輸又可以分成兩類，同步(Synchronous)與非同步(Asynchronous)。

同步傳輸的序列介面，除了資料線以外，會多一條線作為傳輸時脈(Clock)信號，如此一來只要是在此序列同步傳輸的匯流排上的裝置，都可以參考同一個 clock 做資料同步。

非同步傳輸則是沒有額外的訊號線作為傳輸時脈的用途，這代表必須要用其他的方式來使得傳輸更可靠。

Rules of Serial

非同步序列的傳輸，有很多種的規則，必須要透過規範的機制，來使得傳輸更加可靠，才不會造成資料丟失或者資料錯誤的情況發生。

這個機制需要透過額外的資訊來實現

Data bits,
Synchronization bits,
Parity bits,
Baud rate.

這個機制的調整彈性相當的大，並且沒有辦法連續的一直送出資料，而是將資料分成很多的小訊框在送出，這個機制下最重要的是確保通訊的兩方要在同樣通訊協定的配置下。


https://learn.sparkfun.com/tutorials/serial-communication 

malloc() 動態設置記憶體

int *ptr = malloc(sizeof(int));

void *malloc(size_t size)

size 所需記憶體區塊大小的byte數

回傳值是指向所指定的記憶體區塊的指標，失敗的話回傳NULL


#include <stdio.h>

 #include <stdlib.h> 

int main(void) 

{ 

　　int *ptr = malloc(sizeof(int));

　　printf("空間位置:%p\n", ptr);

　　printf("空間儲存值：%d\n", *ptr);

　　*ptr = 200;

　　printf("空間位置:%p\n", ptr);

　　printf("空間儲存值：%d\n", *ptr);

　　free(ptr);

　　return 0;

}


執行結果：

空間位置:0xb27010 

空間儲存值：0 

空間位置:0xb27010 

空間儲存值：200

如果使用了 malloc 分配動態記憶體，可是卻沒有使用 free 歸還記憶體，可能會發生記憶體用盡的情況。

陣列在使用的時候，必須事先決定好陣列的大小，有時候一開始不知道會使用多大的陣列，或是希望由使用者來自定大小，就可以使用動態記憶體配置，加上指標來實作。

int *arry = malloc(1000 * sizeof(int));

此行分配了 1000 個 int 大小的空間，並傳回空間的第一個位址配置後的空間資料是未知的。可以使用 calloc() 來宣告空間配置。

int *arry = calloc(1000, sizeof(int));

分配了 1000 個 int 大小的空間，並將空間裡的所有值初始化成 0。在使用 malloc 或是 calloc 進行記憶體配置，在不使用時，應該使用 free() 釋放記憶體。

參考：

https://openhome.cc/Gossip/CGossip/MallocFree.html

使用 sprintf 將字串組合

格式

int sprintf (char * str, const chat * format, ...);

sprintf 格式的組成和 printf 的使用一樣，不一樣的是可以將 C 的字串組合後，藉由指向 char 的 pointer str 存入 buffer 內容中。

要注意這裡使用的 buffer 應該要夠大，才能夠放進組合後整個字串的大小。


str：指向 buffer 的 pointer，用來儲存字串。大小應該要足夠存放運算結果的字串。

format：與 printf 的格式相同， %d, %x, %s, ...

Return Value：函數前面的型態是 int，代表回傳值會是一個 int ，如果函數執行成功，會回傳寫進的字元的總數


---------------------
#include <stdio.h>

char buffer[20];  // the number of result that both added cant larger than 20 bytes
char string[] = "TEXT";
int number = 1234;


main()
{
　　sprintf( buffer, "%s, + %d \n" , string, number);
　　printf("print result : %s \n",buffer);
　　return 0;
}



--------------------

另外看 printf 的格式有哪些


#include <stdio.h> 

 int main() 

{

　　printf ("Characters: %c %c \n", 'a', 65); 

　　printf ("Decimals: %d %ld\n", 1977, 650000L);  

　　printf ("Preceding with blanks: %10d \n", 1977); 

　　printf ("Preceding with zeros: %010d \n", 1977); 

　　printf ("Some different radixes: %d %x %o %#x %#o \n", 100, 100, 100, 100, 100); 

　　printf ("floats: %4.2f %+.0e %E \n", 3.1416, 3.1416, 3.1416); 

　　printf ("Width trick: %*d \n", 5, 10); 

　　printf ("%s \n", "A string"); return 0; 

}
D:\cp\code>gcc printf.c -o printf 
D:\cp\code>printf 
Characters: a A 
Decimals: 1977 650000 
Preceding with blanks:            1977 
Preceding with zeros: 0000001977 
Some different radixes: 100 64 144 0x64 0144 
floats: 3.14 +3e+000 3.141600E+000 
Width trick: 10 A string

符號	說明	範例
c	字元 (char)	a
d	整數 (Decimal integer)	372
i	整數 (Decimal integer) (同 d)	372
f	浮點數 (Floating Point)	372.56
e	科學記號 (Scientific notation)	3.7256e+2
E	科學記號 (Scientific notation)	3.7256E+2
g	取浮點數或科學記號當中短的那個	372.56
G	取浮點數或科學記號當中短的那個	372.56
o	八進位 (Octal Integer)	735
s	字串 (String)	372
u	無號數 (unsigned integer)	372
x	十六進位 (Hexadecimal integer)	3fb
X	十六進位 (Hexadecimal integer)	3FB
p	指標位址	B800:0000
n	不列印, 用來取得目前輸出長度	%n
%	印出 % 符號	%%

參考

http://programmermagazine.github.io/201401/htm/article2.html

BLE B-001 藍芽模組 (buletooth 4.0)

BLE

概述

使用 TI 的 CC2541F256 晶片 的射頻模組，有低功耗的藍芽版本和體積較小等優點，可以用來實現手機與藍芽模組通訊，模組與模組的點對點通訊。

規格

腳位圖

Command Set

　　指令集分成兩類，一類是設置的指令，另一類是用來查看參數。 在要進入設置模式以前，要注意模組的連線配置：同時將腳位 RTS(P0_0) 和 CMD(P0_1) 拉 LOW 電位。

Command Format

與一般藍芽模組不同，不是使用常見的 AT指令，而是WEBEE自己設的 FA格式。

　　所有的設置指令格式為： 0xFa + TYPE + DATA_Length + DATA + 0xAA， Frame 的開頭是 FA，TYPE 是類型， DATA_Length 是資料長度， AA 是 Frame 的結尾，用來告知接收端結束。  

指令種類

設定的指令集

切換 peripheral 腳色

切換 Central 腳色

修改 Baud Rate

設置連接對象的位址
  傳的 DATA 是目標的 mac address(6 Bytes)，設置成 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 00 (全0) 的時候，模組會預設連接第一個搜尋到的藍芽裝置(出廠預設)

設定廣播間隔

設定連接參數

設定模組的名稱

設定廣播報文中的資訊

設定模組掃描周邊的藍芽裝置

設定模組停止掃描

設定模組重啟

設定模組回復出場設置

查看參數的指令集

查看指令的內容包含查看當前的角色， Baud Rate，廣播間隔，連接間隔，廣播名稱。查看模組訊息的指令格式為 FB + TYPE + 00 + AA


查看當前的角色

獲取模組的 Baud Rate

查看目前連接目標的位址

查看模組本身的藍芽位址

獲取當前的廣播間隔

獲取當前的連接參數

查看模組的名稱