104學習精靈

本課程將透過ARM開發工具模擬器操作，以實際瞭解ARM核心的指令集、記憶體處理器(MMU)、中斷處理等。課程使用開源硬體平台Raspberry Pi實作一個ARM BootLoader，從中你可以了解從最底層的ARM Assembly到C main函式所發生的每一件事。實作中也以bare-metal (Non-OS)方式驅動如，GPIO、UART、TIMER等I/O，另也以實際code說明Raspberry Pi的SoC晶片(BCM2835/BC2836)中，ARM CPU如何和GPU通訊。最後，有鑑於學員在實際工作上所使用的開發工具大多為開發套件外，最後將講習如何將程式轉換為GNU工具可使用的原始碼。<<對於想要從無到有開發一套ARM-based作業系統，本課程絕對是一個OS開發者的前哨站>> 藉由Bare Metal 開發, 我們可以學到： 1.ARM 的CPU架構及組合語言 2.ARM Exception Vector Table & ARM例外處理 3.Boot From Where ? CPU initialize & DRAM controller initialize 4.How to write Startup Code ? 如何撰寫Linker Script 5.SoC 中斷控制器 & ISR (Interrupt Service Routine) 6.在沒有OS情況下要如何撰寫程式, 包含Application或 Chip Driver 7.CPU和GPU如何通訊？ 適合對象 1.對ARM架構和其底層系統程式開發有興趣者。 2.想從事ARM BSP development、ARM Bootloader/BIOS programming、研發相關工作者。 3.須具C程式設計基礎。 章節架構： ► 1.SoC基本架構 ► 2.ARM處理器架構 ► 3.ARM組合語言 ► 4.Thumb mode ► 5.ARM 標準程序呼叫 ► 6.ARM Exception handling /例外中斷處理 ► 7.Memory Barrier & Coprocessor ► 8.系統程式-Linker & startup code ► 9.Bare-metal Development using Raspberry Pi 3 ● 認識Broadcom BCM283x SoC ● Raspberry Pi 3開機流程 ● 實作 GPIO 驅動-LED、 Button ● 實作BCM2835 中斷控制器 ● 實作System Timer 中斷 ● 實作GPIO中斷 ● 實作UART ► 10.GPU 與ARM間的溝通 ● 用Mailbox 界面實作Framebuffer

「嵌入式系統」是所有電子產品最重要的底層核心技術之一。從工業自動化控制設備、機器人、WiFi路由器、汽車、電動車充電樁，到手機與平板等行動裝置、各種互動式多媒體機台、監控與電信設備、醫療設備等，都採用了嵌入式系統。在半導體技術與人工智慧的發展下，AI與物聯網中各種嵌入式終端整合為AIoT系統，帶動嵌入式應用更加多元、智慧與彈性。儘管科技持續迭代變化，嵌入式技術的重要性仍未動搖，嵌入式Linux開發人才在半導體與電子資訊科技產業依然炙手可熱。 然而，由於學習嵌入式有一定的門檻和難度，學習者普遍面臨著整體概念模糊、實作經驗不足、學習與應用之間的落差，以及相對複雜的軟硬體整合等問題。因此，艾鍗力邀業界資深工程師聯手打造嵌入式系統學程。帶你熟悉Linux系統環境及伺服器安裝，了解Embedded Linux的主要部份包含：Toolchain, Bootloader, Kernel, Root Filesystem。上手Embedded Linux BSP：Buildroot與OpenWrt。 學習目標 1. 能清楚掌握嵌入式Linux的開發流程，並了解業界如何進行嵌入式產品開發與生產。 2. 瞭解如何建構一個完整的嵌入式Linux系統，並能夠進行軟硬體系統的整合、移植與開發。 3. 掌握Embedded Linux開發重點：Toolchain, Bootloader, Kernel, Root Filesystem。 4. 上手Embedded Linux BSP：Buildroot與OpenWrt。 5. 瞭解Open Source Porting與Debug技巧。 6. 學會如何在嵌入式Linux開發多執緒Pthread程式、網路Socket通訊程式。 課程大綱 1. 嵌入式Linux系統簡介與實務開發方式 2. 開發硬體平台說明 3. 軟體開發平台BSP 解說 4. 深入 GNU make 5. 移植 Open Source 6. Linux Frame Buffer Device & GUI 圖形系統 7. Bootlloader (u-boot開發, init SDRAM, Flash, How to write Driver in U-bot....) 8. Linux 檔案系統 (JFFS2, CRAMFS, YAFFS,UBIFS...) 9. Linux MTD 裝置 10. GNU toolchain (Shared vs. Static Library, Linker Script, ELF Format, ar, objcopy, objdump, nm, libtool,etc. GCC Compiler . GDB,..) 11.產品應用 (1)Media Player -Porting MP3 Player (2)NAS -Porting SAMBA (3)Wi-Fi Router -hostapd, dhcpd, bridge, ... (4)IP Camera -Porting Streaming server (5)HTTP Server & CGI -BusyBox

用Raspberry Pi學Linux驅動程式，並且搭配本公司所設計的Raspberry Pi I/O擴充板作為驅動程式實戰演練，實戰GPIO, UART, I2C, SPI等Linux硬體驅動，讓您在學習的過程中能夠快速了解硬體架構及軟體架構。 1.學習Driver撰寫的各個層面，包含核心API、中斷處理、同步、記憶體管理等等。 2.導正學員Linux Device Driver與Linux基本作業系統的觀念，為將來的Driver coding打下良好的基礎。 3.可以了解user-space與kernel-space之間的關係。 4.可以開始研讀及參考kernel裡面或是別人撰寫的device driver source code。 學習目標： 1. 能掌握Linux驅動程式設計概要及學習方法 2. 能看懂drivers目錄中與你要寫的類似驅動程式，並能依此參考並能加以改寫完成你自己的驅動程式 章節架構： ► Linux 驅動程式架構 ► Linux HAL ► Linux Driver開發流程 ► 核心程式碼與Makefile ► Driver 模組編譯與載入 ► 字元裝置Driver ● Character_Driver (1) ● Character_Driver (2) ● Character_Driver (3) ● Udev ► Linux Misc Device ► Linux GPIO Driver Framework ● Linux GPIO Lib ● BCM2835 GPIO 控制說明 ● Linux GPIO Host Controller驅動程式 ► Linux 中斷服務程式 ► Linux中斷控制器HAL層 ► Bottom Halves (Tasklet &amp; Work Queue) ► 進階字元Driver ● Wait Queue ● Completion及非同步通知 ● Kernel Timer List (Jiffies, timer ticks) for LED 閃爍 ► Linux Platform Device & Platform Driver ► Linux Device Tree ► Linux SPI Driver Framework ● SPI簡介 ● SPI Flash 操作 ● Linux SPI Client驅動程式 for SPI Flash ● Linux MTD 驅動程式 ● Linux SPI Bus master驅動程式 ► Device Tree for ADC Driver (MCP3008) ► Linux I2C Driver Framework ● I2C 簡介 ● Linux I2C Framework(1) ● Linux I2C Framework(2) ● Linux I2C Bus master驅動程式 ► Linux UART Driver Framework ► Linux User Space Driver - BCM2835 C I/O Library