how to code by myself。程式自學。

2014年5月28日星期三

[Embedded C][轉] Embedded C Language Porblems

Embedded C Language Porblems
embedded c language problems
英文原文見：http://www.embedded.com/2000/0005/0005feat2.htm
英文標題：A 'C' Test: The 0x10 Best Questions for Would-be Embedded Programmers
作者：Nigel Jones 譯者：RTOSFUN E-Mail:rtosfun@gmail.com

各位，拿出鉛筆。這個測試將分辯出你是否有潛力成為一個嵌入式程式師，或者你是不是一個有潛力的嵌入式程式師。

C語言測試是招聘嵌入式系統程式師過程中必須而且有效的方法。這些年，我既參加也組織了許多這種測試，在這過程中我意識到這些測試能為帶面試者和被面試者提供許多有用資訊，此外，撇開面試的壓力不談，這種測試也是相當有趣的。從被面試者的角度來講，你能瞭解許多關於出題者或監考者的情況。這個測試只是出題者為顯示其對ANSI標準細節的知識而不是技術秘決而設計嗎？這個愚蠢的問題嗎？如要你答出某個字元的ASCII值。這些問題著重考察你的系統調用和記憶體分配策略方面的能力嗎？這標誌著出題者也許花時間在微機上而不上在嵌入式系統上。如果上述任何問題的答案是“是”的話，那麼我知道我得認真考慮我是否應該去做這份工作。從面試者的角度來講，一個測試也許能從多方面揭示應試者的素質：最基本的，你能瞭解應試者C語言的水準。不管怎麼樣，看一下這人如何回答他不會的問題也是滿有趣。應試者是以好的直覺做出明智的選擇，還是只是瞎蒙呢？當應試者在某個問題上卡住時是找藉口呢，還是表現出對問題的真正的好奇心，把這看成學習的機會呢？我發現這些資訊與他們的測試成績一樣有用。有了這些想法，我決定出一些真正針對嵌入式系統的考題，希望這些令人頭痛的考題能給正在找工作的人一點幫住。這些問題都是我這些年實際碰到的。其中有些題很難，但它們應該都能給你一點啟迪。這個測試適於不同水準的應試者，大多數初級水準的應試者的成績會很差，經驗豐富的程式師應該有很好的成績。為了讓你能自己決定某些問題的偏好，每個問題沒有分配分數，如果選擇這些考題為你所用，請自行按你的意思分配分數。

[B]預處理器（Preprocessor）[/b]

1. 用預處理指令#define 聲明一個常數，用以表明1年中有多少秒（忽略閏年問題）

#define SECONDS_PER_YEAR (60 * 60 * 24 * 365)UL
我在這想看到幾件事情：
1). #define 語法的基本知識（例如：不能以分號結束，括弧的使用，等等）
2). 懂得預處理器將為你計算常數運算式的值，因此，直接寫出你是如何計算一年中有多少秒而不是計算出實際的值，是更清晰而沒有代價的。
3). 意識到這個運算式將使一個16位機的整型數溢出-因此要用到長整型符號L,告訴編譯器這個常數是的長整型數。
4). 如果你在你的運算式中用到UL（表示無符號長整型），那麼你有了一個好的起點。記住，第一印象很重要。

2. 寫一個“標準”巨集MIN，這個巨集輸入兩個參數並返回較小的一個。

#define MIN(A,B) ((A) <= (B) ? (A) : (B))
這個測試是為下面的目的而設的：
1). 標識#define在巨集中應用的基本知識。這是很重要的，因為直到嵌入(inline)操作符變為標準C的一部分，宏是方便產生嵌入代碼的唯一方法，對於嵌入式系統來說，為了能達到要求的性能，嵌入代碼經常是必須的方法。
2). 三重條件操作符的知識。這個操作符存在C語言中的原因是它使得編譯器能產生比if-then-else更優化的代碼，瞭解這個用法是很重要的。
3). 懂得在宏中小心地把參數用括弧括起來
4). 我也用這個問題開始討論宏的副作用，例如：當你寫下面的代碼時會發生什麼事？
least = MIN(*p++, b);

3. 預處理器標識#error的目的是什麼？

編譯程序時，只要遇到 #error 就會跳出一個編譯錯誤，既然是編譯錯誤，要它幹嘛呢？其目的就是保證程式是按照你所設想的那樣進行編譯的。下面舉個例子：程式中往往有很多的預處理指令#ifdef XXX...#else#endif當程式比較大時，往往有些巨集定義是在外部指定的（如makefile），或是在系統頭檔中指定的，當你不太確定當前是否定義了 XXX 時，就可以改成如下這樣進行編譯：#ifdef XXX...#error "XXX has been defined"#else#endif這樣,如果編譯時出現錯誤,輸出了XXX has been defined,表明宏XXX已經被定義了。用處就是這樣,是不是感覺很沒有用處?
閉環（Infinite loops）

4. 嵌入式系統中經常要用到無限迴圈，你怎麼樣用C編寫閉環呢？

這個問題用幾個解決方案。我首選的方案是：
while(1)
{
?}
一些程式師更喜歡如下方案：
for(;;)
{
?}
這個實現方式讓我為難，因為這個語法沒有確切表達到底怎麼回事。如果一個應試者給出這個作為方案，我將用這個作為一個機會去探究他們這樣做的
基本原理。如果他們的基本答案是：“我被教著這樣做，但從沒有想到過為什麼。”這會給我留下一個壞印象。
第三個方案是用 goto
Loop:
...
goto Loop;
應試者如給出上面的方案，這說明或者他是一個組合語言程式師（這也許是好事）或者他是一個想進入新領域的BASIC/FORTRAN程式師。

數據聲明（Data declarations）

5. 用變數a給出下面的定義
a) 一個整型數（An integer）
b) 一個指向整型數的指標（A pointer to an integer）
c) 一個指向指標的的指標，它指向的指標是指向一個整型數（A pointer to a pointer to an integer）
d) 一個有10個整型數的陣列（An array of 10 integers）
e) 一個有10個指標的陣列，該指標是指向一個整型數的（An array of 10 pointers to integers）
f) 一個指向有10個整型數陣列的指標（A pointer to an array of 10 integers）
g) 一個指向函數的指標，該函數有一個整型參數並返回一個整型數（A pointer to a function that takes an integer as an argument and returns an integer）
h) 一個有10個指標的陣列，該指標指向一個函數，該函數有一個整型參數並返回一個整型數（ An array of ten pointers to functions that take an integer argument and return an integer ）

答案是：
a) int a; // An integer
b) int *a; // A pointer to an integer
c) int **a; // A pointer to a pointer to an integer
d) int a[10]; // An array of 10 integers
e) int *a[10]; // An array of 10 pointers to integers
f) int (*a)[10]; // A pointer to an array of 10 integers
g) int (*a)(int); // A pointer to a function a that takes an integer argument and returns an integer
h) int (*a[10])(int); // An array of 10 pointers to functions that take an integer argument and return an integer

人們經常聲稱這裏有幾個問題是那種要翻一下書才能回答的問題，我同意這種說法。當我寫這篇文章時，為了確定語法的正確性，我的確查了一下書。
但是當我被面試的時候，我期望被問到這個問題（或者相近的問題）。因為在被面試的這段時間裏，我確定我知道這個問題的答案。應試者如果不知道
所有的答案（或至少大部分答案），那麼也就沒有為這次面試做準備，如果該面試者沒有為這次面試做準備，那麼他又能為什麼出準備呢？

Static

6. 關鍵字static的作用是什麼？

這個簡單的問題很少有人能回答完全。在C語言中，關鍵字static有三個明顯的作用：
1). 在函數體，一個被聲明為靜態的變數在這一函數被調用過程中維持其值不變。
2). 在模組內（但在函數體外），一個被聲明為靜態的變數可以被模組內所用函數訪問，但不能被模組外其他函數訪問。它是一個本地的總體變數。
3). 在模組內，一個被聲明為靜態的函數只可被這一模組內的其他函數調用。那就是，這個函數被限制在聲明它的模組的本地範圍內使用。
大多數應試者能正確回答第一部分，一部分能正確回答第二部分，同是很少的人能懂得第三部分。這是一個應試者的嚴重的缺點，因為他顯然不懂得本地化資料和代碼範圍的好處和重要性。

Const

7．關鍵字const是什麼含意？
我只要一聽到被面試者說：“const意味著常數”，我就知道我正在和一個業餘者打交道。去年Dan Saks已經在他的文章裏完全概括了const的所有用法，因此ESP(譯者：Embedded Systems Programming)的每一位讀者應該非常熟悉const能做什麼和不能做什麼.如果你從沒有讀到那篇文章，只要能說出const意味著“唯讀”就可以了。儘管這個答案不是完全的答案，但我接受它作為一個正確的答案。（如果你想知道更詳細的答案，仔細讀一下Saks的文章吧。）如果應試者能正確回答這個問題，我將問他一個附加的問題：下面的聲明都是什麼意思？

const int a;
int const a;
const int *a;
int * const a;
int const * a const;

前兩個的作用是一樣，a是一個常整型數。第三個意味著a是一個指向常整型數的指標（也就是，整型數是不可修改的，但指標可以）。第四個意思a是一個指向整型數的常指標（也就是說，指標指向的整型數是可以修改的，但指標是不可修改的）。最後一個意味著a是一個指向常整型數的常指標（也就是說，指標指向的整型數是不可修改的，同時指針也是不可修改的）。如果應試者能正確回答這些問題，那麼他就給我留下了一個好印象。順帶提一句，也許你可能會問，即使不用關鍵字const，也還是能很容易寫出功能正確的程式，那麼我為什麼還要如此看重關鍵字const呢？我也如下的幾下理由：
1). 關鍵字const的作用是為給讀你代碼的人傳達非常有用的資訊，實際上，聲明一個參數為常量是為了告訴了用戶這個參數的應用目的。如果你曾花很多時間清理其他人留下的垃圾，你就會很快學會感謝這點多餘的資訊。（當然，懂得用const的程式師很少會留下的垃圾讓別人來清理的。）
2). 通過給優化器一些附加的資訊，使用關鍵字const也許能產生更緊湊的代碼。
3). 合理地使用關鍵字const可以使編譯器很自然地保護那些不希望被改變的參數，防止其被無意的代碼修改。簡而言之，這樣可以減少bug的出現。

Volatile

8. 關鍵字volatile有什麼含意?並給出三個不同的例子。

一個定義為volatile的變數是說這變數可能會被意想不到地改變，這樣，編譯器就不會去假設這個變數的值了。精確地說就是，優化器在用到這個變數時必須每次都小心地重新讀取這個變數的值，而不是使用保存在寄存器裏的備份。下面是volatile變數的幾個例子：
1). 並行設備的硬體寄存器（如：狀態寄存器）
2). 一個中斷服務副程式中會訪問到的非自動變數(Non-automatic variables)
3). 多線程應用中被幾個任務共用的變數
回答不出這個問題的人是不會被雇傭的。我認為這是區分C程式師和嵌入式系統程式師的最基本的問題。嵌入式系統程式師經常同硬體、中斷、RTOS等等打交道，所用這些都要求volatile變數。不懂得volatile內容將會帶來災難。
假設被面試者正確地回答了這是問題（嗯，懷疑這否會是這樣），我將稍微深究一下，看一下這傢伙是不是直正懂得volatile完全的重要性。
1). 一個參數既可以是const還可以是volatile嗎？解釋為什麼。
2). 一個指標可以是volatile 嗎？解釋為什麼。
3). 下面的函數有什麼錯誤：
int square(volatile int *ptr)
{
return *ptr * *ptr;
}
下面是答案：
1). 是的。一個例子是唯讀的狀態寄存器。它是volatile因為它可能被意想不到地改變。它是const因為程式不應該試圖去修改它。
2). 是的。儘管這並不很常見。一個例子是當一個中斷服務副程式修改一個指向一個buffer的指標時。
3). 這段代碼的有個惡作劇。這段代碼的目的是用來返指標*ptr指向值的平方，但是，由於*ptr指向一個volatile型參數，編譯器將產生類似下面的代碼：
int square(volatile int *ptr)
{
int a,b;
a = *ptr;
b = *ptr;
return a * b;
}
由於*ptr的值可能被意想不到地該變，因此a和b可能是不同的。結果，這段代碼可能返不是你所期望的平方值！正確的代碼如下：
long square(volatile int *ptr)
{
int a;
a = *ptr;
return a * a;
}

位操作（Bit manipulation）

9. 嵌入式系統總是要用戶對變數或寄存器進行位元操作。給定一個整型變數a，寫兩段代碼，第一個設置a的bit 3，第二個清除a 的bit 3。在以上兩個操作中，要保持其他位不變。

對這個問題有三種基本的反應
1). 不知道如何下手。該被面者從沒做過任何嵌入式系統的工作。
2). 用bit fields。Bit fields是被扔到C語言死角的東西，它保證你的代碼在不同編譯器之間是不可移植的，同時也保證了的你的代碼是不可重用的。我最近不幸看到Infineon為其較複雜的通信晶片寫的驅動程式，它用到了bit fields因此完全對我無用，因為我的編譯器用其他的方式來實現bit fields的。從道德講：永遠不要讓一個非嵌入式的傢伙粘實際硬體的邊。
3). 用 #defines 和 bit masks 操作。這是一個有極高可攜性的方法，是應該被用到的方法。最佳的解決方案如下：
#define BIT3 (0x1<<3)
static int a;
void set_bit3(void)
{
a |= BIT3;
}
void clear_bit3(void)
{
a &= ~BIT3;
}
一些人喜歡為設置和清除值而定義一個遮罩同時定義一些說明常數，這也是可以接受的。我希望看到幾個要點：說明常數、|=和&=~操作。

訪問固定的記憶體位置（Accessing fixed memory locations）

10. 嵌入式系統經常具有要求程式師去訪問某特定的記憶體位置的特點。在某工程中，要求設置一絕對位址為0x67a9的整型變數的值為0xaa66。編譯器是一個純粹的ANSI編譯器。寫代碼去完成這一任務。

這一問題測試你是否知道為了訪問一絕對位址把一個整型數強制轉換（typecast）為一指針是合法的。這一問題的實現方式隨著個人風格不同而不同。典型的類似代碼如下：
int *ptr;
ptr = (int *)0x67a9;
*ptr = 0xaa55;

一個較晦澀的方法是：
*(int * const)(0x67a9) = 0xaa55;

即使你的品味更接近第二種方案，但我建議你在面試時使用第一種方案。

中斷（Interrupts）

11. 中斷是嵌入式系統中重要的組成部分，這導致了很多編譯開發商提供一種擴展—讓標準C支援中斷。具代表事實是，產生了一個新的關鍵字__interrupt。下面的代碼就使用了__interrupt關鍵字去定義了一個中斷服務副程式(ISR)，請評論一下這段代碼的。

__interrupt double compute_area (double radius)
{
double area = PI * radius * radius;
printf(" Area = %f", area);
return area;
}

這個函數有太多的錯誤了，以至讓人不知從何說起了：
1). ISR 不能返回一個值。如果你不懂這個，那麼你不會被雇用的。
2). ISR 不能傳遞參數。如果你沒有看到這一點，你被雇用的機會等同第一項。
3). 在許多的處理器/編譯器中，浮點一般都是不可重入的。有些處理器/編譯器需要讓額處的寄存器入棧，有些處理器/編譯器就是不允許在ISR中做浮點運算。此外，ISR應該是短而有效率的，在ISR中做浮點運算是不明智的。
4). 與第三點一脈相承，printf()經常有重入和性能上的問題。如果你丟掉了第三和第四點，我不會太為難你的。不用說，如果你能得到後兩點，那麼你的被雇用前景越來越光明了。

代碼例子（Code examples）

12 . 下面的代碼輸出是什麼，為什麼？

void foo(void)
{
unsigned int a = 6;
int b = -20;
(a+b > 6) ? puts("> 6") : puts("<= 6");
}

這個問題測試你是否懂得C語言中的整數自動轉換原則，我發現有些開發者懂得極少這些東西。不管如何，這無符號整型問題的答案是輸出是“>6”。原因是當運算式中存在有符號類型和無符號類型時所有的運算元都自動轉換為無符號類型。因此-20變成了一個非常大的正整數，所以該運算式計算出的結果大於6。這一點對於應當頻繁用到無符號資料類型的嵌入式系統來說是豐常重要的。如果你答錯了這個問題，你也就到了得不到這份工作的邊緣。

13. 評價下面的代碼片斷：

unsigned int zero = 0;
unsigned int compzero = 0xFFFF;
/*1's complement of zero */

對於一個int型不是16位的處理器為說，上面的代碼是不正確的。應編寫如下：

unsigned int compzero = ~0;

這一問題真正能揭露出應試者是否懂得處理器字長的重要性。在我的經驗裏，好的嵌入式程式師非常準確地明白硬體的細節和它的局限，然而PC機程式往往把硬體作為一個無法避免的煩惱。
到了這個階段，應試者或者完全垂頭喪氣了或者信心滿滿志在必得。如果顯然應試者不是很好，那麼這個測試就在這裏結束了。但如果顯然應試者做得不錯，那麼我就扔出下面的追加問題，這些問題是比較難的，我想僅僅非常優秀的應試者能做得不錯。提出這些問題，我希望更多看到應試者應付問題的方法，而不是答案。不管如何，你就當是這個娛樂吧…

動態記憶體分配（Dynamic memory allocation）

14. 儘管不像非嵌入式電腦那麼常見，嵌入式系統還是有從堆（heap）中動態分配記憶體的過程的。那麼嵌入式系統中，動態分配記憶體可能發生的問題是什麼？

這裏，我期望應試者能提到記憶體碎片，碎片收集的問題，變數的持行時間等等。這個主題已經在ESP雜誌中被廣泛地討論過了（主要是 P.J. Plauger, 他的解釋遠遠超過我這裏能提到的任何解釋），所有回過頭看一下這些雜誌吧！讓應試者進入一種虛假的安全感覺後，我拿出這麼一個小節目：下面的代碼片段的輸出是什麼，為什麼？

char *ptr;
if ((ptr = (char *)malloc(0)) == NULL)
puts("Got a null pointer");
else
puts("Got a valid pointer");

這是一個有趣的問題。最近在我的一個同事不經意把0值傳給了函數malloc，得到了一個合法的指標之後，我才想到這個問題。這就是上面的代碼，該代碼的輸出是“Got a valid pointer”。我用這個來開始討論這樣的一問題，看看被面試者是否想到庫常式這樣做是正確。得到正確的答案固然重要，但解決問題的方法和你做決定的基本原理更重要些。

Typedef

15. Typedef 在C語言中頻繁用以聲明一個已經存在的資料類型的同義字。也可以用預處理器做類似的事。例如，思考一下下面的例子：
#define dPS struct s *
typedef struct s * tPS;

以上兩種情況的意圖都是要定義dPS 和 tPS 作為一個指向結構s指標。哪種方法更好呢？（如果有的話）為什麼？
這是一個非常微妙的問題，任何人答對這個問題（正當的原因）是應當被恭喜的。答案是：typedef更好。思考下面的例子：
dPS p1,p2;
tPS p3,p4;

第一個擴展為
struct s * p1, p2;

上面的代碼定義p1為一個指向結構的指，p2為一個實際的結構，這也許不是你想要的。第二個例子正確地定義了p3 和p4 兩個指針。

晦澀的語法

16. C語言同意一些令人震驚的結構,下面的結構是合法的嗎，如果是它做些什麼？
int a = 5, b = 7, c;
c = a+++b;

這個問題將做為這個測驗的一個愉快的結尾。不管你相不相信，上面的例子是完全合乎語法的。問題是編譯器如何處理它？水準不高的編譯作者實際上會爭論這個問題，根據最處理原則，編譯器應當能處理盡可能所有合法的用法。因此，上面的代碼被處理成：
c = a++ + b;
因此, 這段代碼持行後a = 6, b = 7, c = 12。
如果你知道答案，或猜出正確答案，做得好。如果你不知道答案，我也不把這個當作問題。我發現這個問題的最大好處是:這是一個關於代碼編寫風格，代碼的可讀性，代碼的可修改性的好的話題。

好了，夥計們，你現在已經做完所有的測試了。這就是我出的C語言測試題，我懷著愉快的心情寫完它，希望你以同樣的心情讀完它。如果是認為這是一個好的測試，那麼儘量都用到你的找工作的過程中去吧。天知道也許過個一兩年，我就不做現在的工作，也需要找一個。

Nigel Jones 是一個顧問，現在住在Maryland，當他不在水下時，你能在多個範圍的嵌入項目中找到他。他很高興能收到讀者的來信，他的email地址是: NAJones@compuserve.com。

References
• Jones, Nigel, "In Praise of the #error directive," Embedded Systems Programming, September 1999, p. 114.
• Jones, Nigel, " Efficient C Code for Eight-bit MCUs ," Embedded Systems Programming, November 1998, p. 66.

2014年5月27日星期二

[linux kernel] linux kernel view

我的中心思想。

1. 每個人一定有上層，最慘就是file manager。

2. 所謂的 char 支援 tty driver, 翻成白話就是，char 這個程式中，提供了結構，和API 給他的下層使用。換個方式說，就是如果你想要當char 的下層，就要填買char定的struct 內容(data+callback function)。也就是說，如果你要寫rs232的 driver, 自然你要填滿tty 這層所訂的

結構。

3. 下層要跟上層註冊。

有哪些重要的kernel 結構，之後再來看。

2014年5月22日星期四

[USB 2.0] raw data analyze

usb 2.0 spec. http://www.usb.org/developers/docs/usb20_docs/usb_20_042814.zip

解開他，其中有一份 usb_20.pdf 是我們要看的。請跳到第九章，USB Device Framework。

當你接好usb分析儀之後，將client device 插上host 端。開始以下的紀錄。

得到的第一個log ...
---------------------------------------------------------------------------------------------

[Standard Device Requests]

CTL 80 06 00 01 00 00 12 00

CTL 表示control 封包。

每個封包以8bytes 為一個單位，像上面的 80 就是一個單位，你在 spec.

Table 9-2. Format of Setup Data 這個表中，第三欄，Size 他寫1 就是指這個。所以你知道，

這個表中

offset 0 就是指 80 是 BYTE 0, 它是用來表示 bmRequestType 的，只佔Size 1, 也就是說，只要看

80 即可，後面的06 是下一個欄位, 也就是 BYTE1 bRequest 的，他也只占siez 1, 且是看值

來決定屬性，不像 80 是要看bitmap 的。

好，那 80 到底代表甚麼? 二進位是 1000 0000 ，去找 Table 9-3. Standard Device Requests 這個

表

你看到 10000000B，在最左邊，先不要管那個B，你看第二個row 和第三個row 都是

10000000 ，所以繼續往右看，bRequest 有可能是 GET_CONFIGURATION or GET_DESCRIPTOR。所以，剛剛那個 06 就是再看，到底是哪種。下面有個表

在講bRequest 的....

所以阿，06 就是十進位的6 ，表中就是 GET_DESCRIPTOR。

好回顧一下一開始拿到的raw data 80 06 00 01 00 00 12 00。我們看了 80 06 了。

接下來還有 00 01 00 00 12 00 沒看。回去 Table 9-2. Format of Setup Data 。

你知道 vValue , vIndex, vLength 都是 size 2. 也就是說，

wValue : 00 01。

wIndex : 00 00。

wLength : 12 00。

而同時對照 Table 9-3. Standard Device Requests。我們現在看的是第三行 GET_DESCRIPTOR。

它右邊有寫。

wValue 拿來當作 Descriptor Type and Descriptor Index

所以你再看 Table 9-5. Descriptor Types

我們是 00 01，十進位就是 1 ，所以是 DEVICE。

一樣的，wIndex 是當作 Zero or Language ID。非0 的話，就是有支援String 型態的 descriptors。

這是optional 的。所以這邊 00 00 十進位就是0，也就是它是一般的descriptors, 也就是適用

一般的 descriptors 趴法, 不是直接拿來單字串趴。

最後， wLength : 12 00 表示 Descriptor Length，也就是它要求descriptor 要回給我 12 00 bytes 。

Note:

1.spec. 中有提到，如果你 request 一個 configuration 的 descriptor ，則它會回應你

configuration , all interface , 和所有interface 下的所有endpoints 的 descriptor 。一次請求，全部回給

你。

2. 所有的USB device 必須提供至少一個device descriptor 和最少一個 configuration descriptor.

若沒有，則會回傳 Request Error.

3. 第一個讀到到 configuration descriptor 會帶出第一個 interface descriptor ，而此interface descriptor 中會再帶出屬於他的 endpoint descriptors。

4. Class - specific or vendor-specific 的 descriptors 會遵循 standard descriptor ，延伸或是修改。

5. 這個standard request 針對此三種 descriptor。 Device , configuration, string。這三種descriptors 可以被問。

6. bmRequestType 這個欄位，是bitmap 的，其中USB spec 規定MUST 要有的就是 Table 9-3. Standard Device Requests 。這個表之外的，就是廠商可以自訂。此外如果後面wLength 是 0 的話，第七個bit 的方向性可以忽略。

7. 承6，這個request 可以是針對 device, 一個interface, 或一個特定的endpoint ，這些對象將在 D4，也就是bit 4~ bit 0 這邊指定。當指定了一個interface or endpoint 後，wIndex 這欄位，就是interface or endpoint 的編號。

D7: Data transfer direction
0 = Host-to-device
1 = Device-to-host

D6...5: Type
0 = Standard
1 = Class
2 = Vendor
3 = Reserved

D4...0: Recipient
0 = Device
1 = Interface
2 = Endpoint
3 = Other
4...31 = Reserved

根據Note 1. 和 3. 我們可以知道以下階層的觀念。

好了，到此，我們終於知道 CTL 80 06 00 01 00 00 12 00 就是跟 client device 說 :

=> 我要 get 你 device 的 descriptor。且回傳0X12 Bytes，也就是十進位 18bytes。

那，現在你也早就知道，他回你一定會回它有多少configuration 可以用，

所以我們接著看client 的回應。

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

[Device Descriptor]

IN 12 01 00 02 ef 02 01 40 f0 03 1d 91 32 02 01 02 03 03 ==> 18bytes 如上所示。

要解這段，去找 Table 9-8. Standard Device Descriptor Offset

12 : blength。等於他之前跟你要求的 12。

01: bDescriptorType。

ef: DeviceClass。 If this field is set to a value between 1 and FEH, the device supports different class specifications on different interfaces and the interfaces may not operate
independently. This value identifies the class definition used for the aggregate
interfaces. 到這裡找 http://www.usb.org/developers/defined_class 你的class code。

在網頁上找到 ef 是 Base Class EFh (Miscellaneous)，

02 : bDeviceSubClass 在剛剛找到 Base Class EFh (Miscellaneous)，之中，右邊有寫 SubClass 02。

01 : bDeviceProtocol 搭配上面的，找到對應的意義。

Interface Association Descriptor. The usage of this class code triple is defined in the Interface Association Descriptor ECN that is provided on www.usb.org . This class code may only be used in Device Descriptors.

f0 03: idVendor。 http://www.linux-usb.org/usb.ids 但是你要反過來，搜尋， 03f0。

03f0  Hewlett-Packard

1d 91: idProduct。這個是廠商自己assigned 的。
....

最後一個

03 : bNumConfigurations。可見得，這個client 有三組configurations 可以讓我們選。

那很自然，host 接下來就會去把這三組configurations 讀過來。
---------------------------------------------------------------------------------------------

[Standard Device Requests]

CTL 80 06 00 02 00 00 09 00

這次又是Get_Descriptor ，但是 02 是要configurations的。且要求回傳長度 0X09 bytes。
---------------------------------------------------------------------------------------------

IN 09 02 d1 00 05 01 00 a0 fa

這次回的是configuration 的 descriptor，所以要去找 Table 9-10. Standard Configuration Descriptor

09: 09bytes
02: 對應 Descriptor Type，02是CONFIGURATION。
d1 00 : wTotalLength。所以是 0xd1 就是 13*16+1 = 209 bytes。包含這組configuration 所往下連下去的interface, endpoint and class 或其他vender -specfic 的長度。
05 : bNumInterfaces，有五個interface support。
01 : bConfigurationValue。告訴host, 如果你到時候要用SetConfiguration() 選我這組configuration 的話，你要帶 01 就是 1。
00 : iConfiguration 。這是第 0 個configuration。
a0 : bmAttributes。有支援甚麼。 1010 0000 。這邊D5 是1，表示有support Remote Wakeup，可喚醒host。

D7: Reserved (set to one)
D6: Self-powered
D5: Remote Wakeup
D4...0: Reserved (reset to zero)
D7 is reserved and must be set to one for

historical reasons.

fa : bMaxPower。此元件所需要的最大power, 單位是2mA。

0xfa = 250。 250*2ma = 500mA。因為USB 就是最大 500ma，所以它幾乎是全用了。

好了，由這個回應，我們知道，其實這組configuration total 總共有 0xd1 個bytes 要讀取。

所以這次host 又再問一次 configuration，只是這一次，它就會要求client 給d1 長度的資訊回

來，當中就會包含這個configuration 所含的 interface, endpoient, clasee....。也就是說，

其實上一次host 只是先偷問9bytes, 為的是能先得到，這組configuration 的總長，因為host不

知道到底新插進來的client , 到底有支援甚麼。
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CTL 80 06 00 02 00 00 d1 00

再要求一次 02= configurations，但這次要求 d1 長度。
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IN 09 02 d1 00 05 01 00 a0 fa 09 04 00 00 02 ff ff ff 00 07 05 81 02 00 02 00 07 05 01 02 00 02 00

這次回了一大堆，可是別緊張。前面 09 02 d1 00 05 01 00 a0 fa 之前已經看過了。

就是 configurations 的內容。接著看 09 04 00 00 02 ff ff ff 00。

09: 9 bytes.
04:　INTERFACE。請去對照interface 的表。Table 9-12. Standard Interface Descriptor

00 : bInterfaceNumber。這是第0個Interface。
00: bAlternateSetting。有幾組可以交替的interface 可以設定，這邊是0。沒得交換。
02 : bNumEndpoints。兩個endpoients 可以使用。
ff: bInterfaceClass。http://www.usb.org/developers/defined_class , 去找ff。ff =Vendor Specific
ff: bInterfaceSubClass。由於上面ff 是vendor specific, subclass填甚麼已經不重要。廠商溝通好即可。
ff:bInterfaceProtocol。同上

00: iInterface 這是0號interface。

繼續。
IN 09 02 d1 00 05 01 00 a0 fa 09 04 00 00 02 ff ff ff 00 "07 05 81 02 00 02 00" 07 05 01 02 00 02 00

07 05 81 02 00 02 00

07: 長度
05: ENDPOINT (Table 9-5. Descriptor Types)，接下來去對，Table 9-13. Standard Endpoint Descriptor。

81: bEndpointAddress。 = 1000 0001

bit7 = 1，In put Endpoint, 0001=1，所以這個是endpoint 1，不是control。

Bit 3...0: The endpoint number
Bit 6...4: Reserved, reset to zero
Bit 7: Direction, ignored for
control endpoints
0 = OUT endpoint
1 = IN endpoint

02: bmAttributes。 0000 0010。
bit5,bit4 = 00。Data endpoint。
bit3,bit2 =00。No Synchronization。
bit1, bit0 =10。Bulk。

00 02: wMaxPacketSize

00: bInterval。這是跟host說，多久polling我一次。

IN 09 02 d1 00 05 01 00 a0 fa 09 04 00 00 02 ff ff ff 00 07 05 81 02 00 02 00 07 05 01 02 00 02 00

再看最後一組

07 05 01 02 00 02 00

幾乎一樣。只差在。

01:bEndpointAddress。 0000 0001。

bit7 =0，OUT put Endpoint, 0001=1，所以這個是endpoint 1。

Bit 3...0: The endpoint number
Bit 6...4: Reserved, reset to zero
Bit 7: Direction, ignored for
control endpoints
0 = OUT endpoint
1 = IN endpoint

沒了。它全部回完了。所以你知道，這個device 總共有3組configuration ，而目前我們讀的這組，有一個interface, 這個interface中，有兩個endpoints 一個 IN, 一個OUT。

---------------------------------------------------------------------------------------------
14.0 CTL 00 09 01 00 00 00 00 00

00: bmRequestType。=00000000B。
09 : bRequest。是SET_CONFIGURATION。去找9.4.7 Set Configuration。
01: Configuration Value= 1，也就是剛剛它有回傳，如果你要設定剛剛那組configuration，
請帶 1 給client，所以看起來，host 要選configuration 1 來用。
後面都是00。照spec.

設定client 不用回。
---------------------------------------------------------------------------------------------

14.0 CTL 80 06 02 03 09 04 04 00

80
06: GET_DESCRIPTOR
02 03: Descriptor Type and Descriptor Index。你要看成0302。

03 是high byte= descriptor type。
02是low byte=descriptor index。

02=CONFIGURATION，
03= STRING。表示我接下來要你回string type 的 configuration descriptor 給我。

09 04: Zero or Language ID。check 9.6.7 String。0x0409= English (United States)。

http://www.usb.org/developers/docs/USB_LANGIDs.pdf

04 00: Descriptor Length。回04bytes。

-----------------------------------------------------------------------------------------------------
IN 32 03 48 00

接下來就要看表了。

ASCii 表 http://www.asciitable.com/

32: 2
03:
48:H
00:

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

14.0 CTL 80 06 02 03 09 04 32 00

Host 再問一次 02=CONFIGURATION， 03= STRING。，只是這次要求長度是0x32bytes.

-----------------------------------------------------------------------------------------------------
IN 32 03 48 00 50 00 20 00 6c 00 74 00 34 00 32 00 31 00 31 00 20 00 47 00 6f 00 62 00 69 00 20 00

所以她會回 configuration 的內容，用string type 回。

32 03 48 00 這個跟之前的一樣。

IN 32 03 48 00 50 00 20 00 6c 00 74 00 34 00 32 00 31 00 31 00 20 00 47 00 6f 00 62 00 69 00 20 00

32: 2
03:
48:H
00:
50: P
00:
20:
00:
6c:l
.......

......

= 2.H.P. .l.t.4.2.1.1. .G.o.b.i. .

如此，就取得client 的 configuration descriptor。

2014年5月15日星期四

[linux driver] #1 Build a quick hello_world as module driver under Ubuntu

最快速的方法，建立一個 module 型態的 linux driver

1. 創建一個 hello_world.c 。並在裡面貼入下面的程式碼。含註解

#include <linux/module.h> /* Needed by all modules */
#include <linux/kernel.h> /* Needed for KERN_INFO */
#include <linux/init.h> /* Needed for the macros */

/*上面的include 和下面的所有程式，一個 driver的最小需求。一定得有。*/

static int __init hello_start(void)
{
printk(KERN_INFO "Loading hello module...\n");
printk(KERN_INFO "Hello world\n");
return 0;
}
static void __exit hello_end(void)
{
printk(KERN_INFO "Goodbye Mr.\n");
}
module_init(hello_start);
module_exit(hello_end);

2. 為了要build 它，為它寫一個Makefile。創建一個檔名叫做 Makefile的文字檔。gedit or vim....
並且貼入下面命令。

obj-m = hellow_driver.o
KVERSION = $(shell uname -r)
all:
make -C /lib/modules/$(KVERSION)/build M=$(PWD) modules
clean:
make -C /lib/modules/$(KVERSION)/build M=$(PWD) clean

***一定要注意，Makefile 很重視格式。 all: 下一行的 make 之前，一定要用 tab 來空格。這樣你打make它才會認到。

obj-m = hellow_driver.o
KVERSION = $(shell uname -r)
all:
make -C /lib/modules/$(KVERSION)/build M=$(PWD) modules
clean:
make -C /lib/modules/$(KVERSION)/build M=$(PWD) clean

好了，就這些。我們檢查一下現在應該有的狀況。

在你的driver 資料夾下，直接打ls，應該就只有這兩個檔案如下。

~/Documents/liunx_driver/example_hello_driver$ ls
hello_driver.c Makefile

3.make 它。

~/Documents/liunx_driver/example_hello_driver$ make
make -C /lib/modules/3.11.0-15-generic/build M=/home//Documents/liunx_driver/example_hello_driver modules
make[1]: Entering directory `/usr/src/linux-headers-3.11.0-15-generic'
CC [M] /home/Documents/liunx_driver/example_hello_driver/hello_driver.o
Building modules, stage 2.
MODPOST 1 modules
CC /home//Documents/liunx_driver/example_hello_driver/hello_driver.mod.o
LD [M] /home//Documents/liunx_driver/example_hello_driver/hello_driver.ko
make[1]: Leaving directory `/usr/src/linux-headers-3.11.0-15-generic'

make完，在ls 看一下，多了很多檔案，其中 .ko 的檔案就是我們要的kernel module driver 檔
Documents/liunx_driver/example_hellow_driver$ ls
hello_driver.c hello_driver.ko hello_driver.mod.c hello_driver.mod.o hello_driver.o Makefile modules.order Module.symvers

4. insmod module driver by the following command.

jerry@jerry-VirtualBox:~/Documents/liunx_driver/example_hello_driver$

sudo insmod ../example_hello_driver/hello_driver.ko

5.我們可以看一下，在module init 的function 中，所印的message 有沒有被執行到。
打 dmesg 看一下kernel log.
jerry@jerry-VirtualBox:~/Documents/liunx_driver/example_hello_driver$ dmesg
..............
............
[15333.654875] Loading hello module...
[15333.654877] Hello world

有了。

6. the same, if you want go unmount or remove this driver , you can type....

sudo rmmod ../example_hellow_driver/hellow_driver.ko

And if you check the dmesg log, you will see....

.....................

.......................

[15603.477087] Goodbye Mr.

那正是我們在exit function 印的log 。

Summary:

1.一個driver 最少也要有init, 和 exit function.

2.init, 和 exit function 也是相對應在driver 被載入和卸載時被呼叫。

3. __init 前面的 __ 是兩個底線。給compiler 看的。

static int __init hello_start(void)

{

xxxxxxx

}

4.Makefile 裡面第一行的 obj-m = hello_driver.o 的檔名要和driver 名稱一樣。

5.Makefile 中的make 指令前面，要用tab 鍵來產生空格。

到這裡，一個可以被載入和卸除的driver 算是產生了。

但是，事實上，這個還不能被ap 的人所使用，且目前也不

屬於任何一種型別的driver。接下來，我們還要再讓它去註冊。

成為某一種類型的driver。

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2014年5月28日 星期三