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1.正点原子嵌入式linux驱动开发——Linux C编程入门
2.正点原子FPGA连载第九章基于OV5640的正点字符叠加实验--领航者ZYNQ之HLS 开发指南
3.正点原子嵌入式linux驱动开发——外置RTC芯片PCF8563
4.正点原子lwIP学习笔记——ICMP协议
5.正点原子lwIP学习笔记——网络数据包管理
6.正点原子lwIP学习笔记——IP协议

正点原子嵌入式linux驱动开发——Linux C编程入门

       这一章主要利用Ubuntu自带的vi编辑器进行C语言代码编写。对原理不感兴趣的原源源码读者，可以自行搜索并使用VSCode等编辑器进行操作。码正

       首先，点原创建一个名为"C_Program"的下载文件夹，用于管理所有代码。正点matlab imfilter源码每次编写的原源源码代码放在"C_Program"文件夹下的子文件夹中，便于管理。码正

       在"/etc/vim/vimrc"文件中，点原设置tab为4个空格，下载并启用行号显示，正点通过在文件最后两行添加相应的原源源码代码实现。

       设置完成后的码正vi编辑器，用于编写经典代码"Hello World!"。点原创建名为"main.c"的下载文件，内容如下：

       使用"cat"命令查看内容，如图所示。

       进行代码编译。Ubuntu下的C语言编译器为GCC，若Ubuntu未安装GCC工具，需手动安装gcc、g++和make等工具。通过安装"build-essential"软件包即可。安装完成后，使用命令查看，如图所示。

       安装成功后，GCC编译器版本为7.5.0，适用于x架构CPU。对于ARM架构，需要使用针对ARM的GCC编译器，即交叉编译器。需记住不同架构下的GCC编译器不同。

       使用GCC编译器编译"main.c"文件，GCC命令模式下输入命令，编译完成后生成可执行文件"a.out"，使用命令"./a.out"执行，如图所示。

       可自定义命名生成的可执行文件，在使用gcc命令时加上"-o"指定文件名，如编译"main.c"后生成名为"main"的可执行文件，操作如图所示。

       GCC编译器命令格式如下，主要选项如下：

       编写示例代码演示GCC错误警告，代码中有两处错误：在第8行少写了一个分号；第9行中的printf语句错误。编译后，GCC会给出错误提示，根据提示修改代码即可。

       GCC编译流程包括预处理、编译、汇编和链接，微信匿名印象 源码预处理展开头文件、替换宏、解析条件编译；编译将预处理后的代码编译成汇编代码；汇编将汇编语言编译成二进制目标文件；链接将多个目标文件链接成可执行文件。

       使用make命令进行编译，通过一个Makefile文件描述编译哪些源码文件、如何编译。Makefile跟脚本文件类似，执行系统命令，使用make命令即可自动完成工程编译，提高开发效率。在Linux下使用最多的GCC编译器，需要自行编写Makefile。

       创建名为"Makefile"的文件，描述工程中需要编译的源码文件和依赖关系。在命令行输入"make"即可编译工程，可能遇到编译失败的情况。修改Makefile，确保在修改文件后能正确编译。Makefile中规则描述目标文件及其依赖文件，命令执行更新。

       总结，Makefile中规则定义目标文件及其依赖文件，命令执行更新。Makefile的"终极目标"是Makefile文件中第一个规则的目标，没有指定目标时，默认为目标。Makefile变量用于简化代码，变量赋值使用"="或"=="，"=="只使用已定义的值。模式规则用于编译所有以特定后缀结尾的文件，自动化变量用于简化命令执行。Makefile中的伪目标不生成文件，用于避免与实际文件冲突。Makefile支持条件判断和函数调用，实现逻辑控制和字符串处理。

       本章节介绍了在Linux环境下使用GCC和Makefile进行C语言代码的编译和执行。学习后可直接进行实践，实践过程中会更直观地理解操作流程。基础了解即可，具体应用需在实践中深入体会。

正点原子FPGA连载第九章基于OV的字符叠加实验--领航者ZYNQ之HLS 开发指南

       基于OV的字符叠加实验：领航者ZYNQ之HLS开发详解

       在领航者ZYNQ开发中，我们通过正点原子的教程，实现了基于OV摄像头的字符叠加实验。这个实验旨在将字符数据与视频图像实时叠加在LCD屏幕上，适合多媒体监控和人机界面应用。以下是实验关键步骤的概述：

       实验目标

       任务是使用Vivado HLS工具设计并验证一个字符叠加IP核，该核能在摄像头采集的图像上叠加字符数据。

       步骤一：字符模提取

       利用PCtoLCD软件获取汉字“正点原子”的字模，将其合并为一个大字模，以适应LCD显示需求。仿 2144小游戏 源码

       步骤二：HLS设计

       在F:\ZYNQ\High_Level_Synthesis目录下创建名为“text_overlay”的工程，使用C++编写源代码，利用hls_video.h库。编译后，导出为IP核。

       步骤三：IP验证

       将生成的IP核集成到Vivado的Block Design中，将其与OV摄像头的灰度显示实验工程相结合，验证字符叠加功能。

       步骤四：下载验证

       将设计下载到领航者开发板，通过LCD屏幕查看摄像头采集图像与字符叠加后的结果，确保功能正常。

       最终，你将看到摄像头捕获的图像上叠加了预设字符，这展示了字符叠加技术在实际应用中的效果。完整教程和代码资源可在正点原子的官方渠道获取，包括实验源码、手册和视频教程。

正点原子嵌入式linux驱动开发——外置RTC芯片PCF

       学习正点原子STMMP开发板上的外置RTC芯片PCF驱动开发，首先了解PCF基本特性与结构。PCF是一个CMOS RTC芯片，具备时间、日历功能与可编程时钟输出、中断输出及低电压检测能力。它以两线式IIC接口进行数据传输，支持最大Kbit/S的传输速率，在读写寄存器时，地址会自动递增。其主要功能包括时钟输出、中断输出、低电压检测等。PCF的特性与结构如下：

       PCF拥有个内部寄存器，全部为8位。前两个寄存器作为控制/状态寄存器，0x-0x寄存器保存时间与日期信息，0x-0x0C为闹钟寄存器，而0x0D为时钟输出频率寄存器，0x0E和0x0F为时钟控制寄存器。BCD格式用于存储时间与日期信息。

       接下来，详细探讨PCF的寄存器结构与用途。控制状态寄存器1与2用于控制RTC的运行模式、停止状态与中断功能，而时间与日期寄存器则分别对应秒、分、时、日、星期、月与年。闹钟寄存器用于设定闹钟信息，时钟输出频率寄存器调整RTC的微信抽奖系统源码输出频率，时钟控制寄存器用于控制RTC的时钟输出。

       此外，PCF支持中断功能，中断引脚与外部硬件相连接。Linux系统集成PCF驱动，因此在开发板上使用时，只需要在设备树中添加相应的配置信息，如IIC接口的引脚配置与中断引脚的定义。内核内部的驱动使得使用过程非常简单，只需通过修改设备树添加PCF节点信息，并使能内核中的PCF驱动即可。

       硬件原理图显示PCF通过IIC接口连接到STMMP上，中断引脚连接到PI3，用于中断处理。在实验中，首先在设备树中配置IIC引脚与中断引脚信息，然后按照Linux内核提供的文档说明使用自带的PCF驱动。配置内核与设备树后，重新编译，启动开发板验证驱动功能。

       测试结果显示系统可以识别PCF并提供时间信息，即使在开发板掉电后，纽扣电池仍能继续为RTC供电，确保时间的连续性。驱动源码分析揭示了核心功能在于初始化PCF并使用RTC驱动框架进行时间与闹钟的读写操作。

       总结，通过设备树配置与Linux内核集成的驱动，使用PCFRTC芯片非常简便。对于IIC接口的RTC芯片驱动开发，基本思路相似，可根据实际项目需求选择合适的芯片。

正点原子lwIP学习笔记——ICMP协议

       ICMP协议是一个网络层协议。一个新搭建好的网络，通常需要先进行一个基本的测试，以验证网络是否畅通；但IP协议并不提供可靠传输。如果数据包丢失了，IP协议并不能通知传输层是否丢失以及丢失的原因。因此，我们需要ICMP协议来完成这样的功能。

       总结来说，为了更有效地转发IP数据报和提高交付成功机会。

       ICMP协议类型与结构：对于ICMP协议中的差错报告报文，在lwIP中实现的是目的不可达以及超时的报文；对于超时报文，又分为两种，一种是生存时间TTL（在IP首部中），另一种是分片传输中，接收到一个分片后的超时等待时间超时；ICMP协议中的询问报文，lwIP实现的则是回送请求/应答报文。

       无论是差错还是询问报文，前4个字节是asp电商网站源码一样的：第一个是类型，第二个是代码，例如超时就是0/1，0代表生存时间为0、1则是超时等待时间为0；后两个是校验和；之后的4个字节则是取决于ICMP报文的类型；整个ICMP的数据部分，长度取决于类型；整个ICMP报文是在网络层，可以说IP数据包包含了IP首部以及ICMP报文。

       ICMP差错报文用于检测IP数据报在传输过程中的异常信息（目的不可达、源站抑制、重定向、超时、参数错误）。

       ICMP类型为3，则代表了是目的不可达；lwIP实现了代码值2、3、4的差错；ICMP类型为则代表了是超时错误；代码值0代表传输期间生存时间为0,1代表数据报组装期间生存时间为0。

       ICMP查询报文用于诊断两个网络设备之间是否能够通信。

       lwIP只处理ICMP类型0/8，代表了回显请求/应答；目的主机收到ICMP回送请求报文后立即回送应答报文，若源主机能收到ICMP回送应答报文，则说明到达该主机的网络正常（PING）。

       ICMP报文数据结构：以上结构体位于icmp.h中；包括有ICMP的类型、代码、校验和、标志符以及序号五个变量。

       差错报文中，前4个字节是类型、代码和校验后；后4个字节全为0；然后传输的数据就是因其差错的IP首部以及他的pbuf的前8个字节的数据；查询报文的前4个字节与差错报文一样；后4个字节中，2格式标识符，2个事序号；数据部分则是请求报文发送和应答报文重复（就是类型为8，就是回送请求，直接把类型改为0，变成回送应答）。

       lwIP只实现目的不可达、超时差错报文，它们分别为icmp_dest_unreach和icmp_time_exceeded函数；这两种差错报文都是调用icmp_send_response发送；其源码和注释如下：

       以上源码的逻辑，就是根据当前的type和code判断处理方式，判断得到是差错报文，就把被丢弃数据包的pbuf中的IP首部和前8个字节数据拷贝到差错报文中（同样也是一个pbuf）。

       请求报文发送，应答报文重复。简单来讲，应答包是在请求包的基础上修改得来；查询报文的源码和注释如下：

       总结来说，ICMP的回送请求，把ICMP结构体的type从8改成0，然后把pbuf的payload上移个字节，添加IP首部，就变成了回送应答包。

       这一篇的源码还是比较简单易懂的，没有太多要F跳转的内容，总的原理也比较清晰。

       至此，lwIP的大部分协议都学完了，还剩下TCP和UDP协议，现在的lwIP框架如下：

正点原子lwIP学习笔记——网络数据包管理

       TCP/IP作为一种数据通信机制，其协议栈的实现本质上是对数据包的处理。为了实现高效率的处理，lwIP数据包管理提供了一种高效的机制。协议栈各层能够灵活处理数据包，同时减少数据在各层间传递时的时间和空间开销，这是提高协议栈工作效率的关键。在lwIP中，这种机制被称为pbuf。

       用户的数据经过申请pbuf，拷贝到pbuf结构的内存堆中。在应用层，数据的前面加上应用层首部，在传输层加上传输层首部，最后在网络层加上网络层首部。

       pbuf用于lwIP各层间数据传递，避免各层拷贝数据！

       lwIP与标准TCP/IP协议栈的区别在于，lwIP是一种模糊分层的TCP/IP协议，大大提高了数据传输效率！

       这是定义在pbuf.h中的关键结构体pbuf。通过指针next构建出了一个数据包的单向链表；payload指向的是现在这个结构体所存储的数据区域；tot_len是所有的数据长度，包括当前pbuf和后续所有pbuf；而len就是指当前pbuf的长度；type_internal有四种类型；ref代表当前pbuf被引用的次数。

       右边展示的pbuf_layer就是用来首部地址偏移，用来对应相应的结构体。

       PBUF_RAM采用内存堆，长度不定，一般用在传输数据；PBUF_POOL采用内存池，固定大小的内存块，所以分配速度快（一般字节，就是分配3个PBUF_POOL的内存池），一般用在中断服务中；PBUF_ROM和PBUF_REF都是内存池形式，而且只有pbuf没有数据区域，数据都是直接指向了内存区（PBUF_ROM指向ROM中，PBUF_REF指向RAM中）。

       左边第一幅对应PBUF_RAM；中间两幅对应PBUF_POOL；最后一幅对应PBUF_ROM和PBUF_REF。

       其中PBUF_RAM和PBUF_POOL相对更为常用。

       更多的函数，都可以在pbuf.c和.h中找到。pbuf_alloc()如果是PBUF_REF或者是PBUF_ROM，就会如上图所示，创建一个结构体指针p，然后会进入pbuf_alloc_reference；该函数中，会申请一个pbuf结构体大小的内存；然后调用pbuf_init_alloced_pbuf进行初始化，初始化可以如上图所示。

       如果是PBUF_POOL，会定义q和last两个pbuf结构体指针，q和last都初始化为NULL，rem_len（剩余长度）初始化为（用户指定需要构建的长度）；然后q会经过内存申请，qlen则是去rem_len和当前可申请的数据大小（PBUF_POOL_BUFSIZE_ALIGNED - LWIP_MEM_ALIGN_SIZE(offset)）取小值，然后同样经过pbuf_init_alloced_pbuf初始化q中的pbuf结构体；然后会把offset清零，就是说之后的pbuf都没有offset了，只有第一个链表的元素有offset；经过if判断并判断rem_len的大小，只要还有剩余就会回去循环继续执行上述操作，直到完成3个内存块的初始化。

       首先会计算payload_len和alloc_len，如果是传输数据，那么LWIP_MEM_ALIGN_SIZE(offset)就是，计算得到payload_len=，alloc_len=；然后进入判断payload和alloc的长度是否

       进入判断p是否为空，不为空证明还没有释放；进入while语句，每一次都--ref（引用次数）；然后类似链表删除，调用相应的pbuf类型的内存释放（内存堆或者内存池），直到p全部被释放。源码如下：

       这个就要看你使用的是什么类型，然后会根据类型来决定payload_len的大小，进行相应的payload指针指向数据区前的首部字段。

       这一章主要讲述了lwIP中重要的pbuf缓冲，具体有哪些数据构成，为之后的学习奠定基础，确定了pbuf除了所需传输的数据，还有哪些变量需要添加，如何申请对应的pbuf内存大小，以及对应的内存堆和内存池。

正点原子lwIP学习笔记——IP协议

       IP协议，作为TCP/IP协议族的核心，负责TCP、UDP、ICMP、IGMP等数据的传输（IPv4和IPv6）。它提供了无连接、不可靠的服务，这意味着数据传输不需维持对方信息，每次发送数据都需要明确目标IP地址，且不能保证数据包准确到达，只尽力而为，如发送失败会通知上层协议但不重传。

       IP协议的功能包括：寻址，当主机间跨网段通信时，数据通过主机发送到路由器，路由器根据IP地址的网络号和主机号进行转发；利用路由表决定数据包的传输路径，目标网络、下一跳地址和子网掩码是关键信息；当数据包大小超过MTU（通常字节），则需要进行分片和重组。

       IP协议与ARP、ICMP和IGMP等配合工作。与MAC地址（物理地址）不同，IP地址是网络层以上的标识，分为五类。理解IP协议内容，IPv4的首部结构包含字节的固定部分，如差分服务区域、总长度、标识符、标志等，以及源和目标IP地址等信息。

       IP分片原理涉及MTU限制，当数据包超过MTU，就需要进行分片操作，比如字节的数据可能被分为多个片段，每个片段包含偏移量、标志等字段。pbuf内存分配和重组过程是关键，例如，使用pbuf结构存储和传递数据，TCP和IP头部会插入pbuf，通过ip_reassdata结构连接分片，直到所有分片接收完整后进行重组。

       IP重组是根据到达顺序重新组合分片，lwIP处理分片时，ip_reassdata链表用于存储和管理未完整接收的数据包。源码中的函数如ip4_reass()和ip_reass_chain_frag_into_datagram_and_validate()处理了这些逻辑，确保数据包在到达目的地后正确组合。

       总的来说，理解lwIP协议的这部分内容，关注核心原理和源码示例，把握数据传输的完整逻辑，包括IP首部字段、分片与重组，以及与MAC地址、TCP/IP协议的交互，是十分重要的。

正点原子寄存器版本的程序源码文件夹介绍

       正点原子寄存器版本程序源码文件夹详解

       正点原子的开发资源提供了寄存器版本和库函数两种源码，鉴于其在嵌入式开发中的优势，我选择深入研究寄存器版本。该版本的源码虽然结构复杂，但更贴近硬件底层，便于理解和优化。

       程序源码文件夹被精心组织，以模块化和层次结构划分，有助于降低复杂度和代码管理。四个主要的子文件夹分别是：

       1. HARDWARE：这个文件夹主要用于配置实验时的片外设备，如LCD和BEEP，代码设计清晰易懂，有助于理解硬件接口操作。

       2.

       OBJ：包含编译后的.hex文件，是单片机可执行的程序，是程序开发过程中的重要产物。

       3.

       USER：存放Keil工程文件，这些文件与用户界面和自定义功能紧密相关。

       4.

       SYSMEER：是STMFX系列的核心驱动，由《原子教你玩stm》一书提及，对于快速搭建工程至关重要。其中的子文件夹如delay、sys、usart，详细记录了底层硬件操作和通信功能。

       4.1 delay文件夹包含7个处理延时的函数，对于控制程序执行节奏很有帮助。

       4.2 sys文件夹包含了系统相关功能，如sys.c处理寄存器定义和IO口操作，sys.h定义了IO口操作的宏，使得编写代码更加直观。

       4.2.2 sys.c则负责配置系统时钟、IO口和中断，是系统初始化的核心部分。

       4.3 usart文件夹涉及串口通信，usart.c提供了串口初始化和中断接收的函数，还支持串口printf功能，对通信功能的实现至关重要。

       这些文件夹和文件的详细结构，为嵌入式开发人员提供了一个清晰的框架，使得代码调试和维护更加便捷。

正点原子嵌入式linux驱动开发——TF-A使用

       TF-A，即Arm Trusted Firmware，是ARM推出的用于硬件隔离和提供安全服务的开源软件，最初针对Armv8-A架构，ST的STMMP1系列芯片内置TrustZone支持，因此使用了TF-A。TF-A的主要作用是创建一个安全环境，为硬件提供保护，并提供安全服务。TF-A的使用涉及硬件和软件两个方面，硬件有TrustZone解决方案，而软件则包括TF-A本身。

       获取TF-A源码是TF-A使用流程中的重要步骤。通常，直接从官方下载源码的难度较大，因此半导体厂商会从TF-A官网下载源码，并根据自身芯片进行修改和适配。在实际项目开发中，直接使用半导体厂商提供的TF-A源码即可。

       获取TF-A源码的步骤如下：

       1. 从ST官方获取STMMP1系列的系统源码包，包括TF-A、Uboot、kernel等。例如，en.SOURCES-stmmp1-openstlinux-5-4-dunfell-mp1---.tar.xz。

       2. 在Ubuntu系统中创建目录存放源码，并将官方源码包解压到此目录。解压后的文件夹名为stmmp1-openstlinux-5.4-dunfell-mp1---。

       3. 进入源码包中，找到包含uboot、optee、tf-a、kernel的源码文件夹，理解每个文件夹的含义。

       4. TF-A源码是ST移植到MP1芯片上的，经过了ST的修改和优化，可以直接使用ST提供的TF-A源码，包括uboot和Linux kernel。

       TF-A源码需要进行补丁处理以适应特定的硬件环境。补丁文件（后缀为.patch）通常由原始作者提供给特定的硬件厂商，用于修改源码以适应特定的硬件配置。补丁文件在TF-A源码目录下进行应用，以确保源码能够正常编译和运行在特定的硬件上。

       使用VSCode可以更方便地阅读和管理TF-A源码。在创建VSCode工程时，选择打开解压后的TF-A源码文件夹，VSCode左侧资源管理器将显示工程目录结构，便于理解和追踪源码。最后，保存工作区，以便在后续开发中快速访问。

       编译和烧录TF-A是TF-A使用过程中的关键步骤。TF-A源码通常需要根据特定的硬件环境进行修改和编译，以确保在实际设备上正常运行。在编译TF-A后，需要通过STMCubeProgrammer工具将其烧录到开发板中。该过程涉及配置STMCubeProgrammer的FlashLayout文件，以指定TF-A的烧录路径和相关参数，确保TF-A能够正确加载并运行。

       总结而言，TF-A的使用涉及到获取源码、进行补丁处理、编译源码、配置烧录工具和烧录TF-A到开发板等多个步骤。通过这些步骤，开发者能够将TF-A集成到STMMP1系列芯片的系统中，为设备提供安全的运行环境。