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Linux学习（嵌入式硬件知识）

news 文章来源：https://blog.csdn.net/weixin_47273943/article/details/137975951 2024/5/20 4:48:50

GPU和CPU

GPU（Graphics Processing Unit，图形处理单元）和 CPU（Central Processing Unit，中央处理单元）是计算机中两种不同的处理器。它们在功能、设计和用途上有所不同。

CPU（中央处理单元）：
- CPU 是计算机中的主要处理器，负责执行计算机程序中的指令。
- CPU 主要用于执行通用计算任务，如操作系统管理、应用程序执行、文件操作、网络通信等。
- CPU 的设计注重单线程性能和处理器核心数量，用于处理串行任务和少量的并行任务。
- CPU 通常具有较高的时钟频率和大量的高速缓存，用于提高单线程性能和响应速度。
- CPU 常见的制造商包括英特尔（Intel）和 AMD 等。
GPU（图形处理单元）：
- GPU 是专门用于图形处理和并行计算的处理器，最初设计用于图形渲染和游戏图形处理。
- GPU 主要用于执行大规模并行计算任务，如图像处理、视频编解码、科学计算、机器学习等。
- GPU 的设计注重并行计算性能和大规模数据处理能力，通常具有大量的处理单元和高速存储器。
- GPU 的核心设计思想是并行处理大量的数据，可以同时执行多个计算任务，提高计算效率和吞吐量。
- GPU 常见的制造商包括英伟达（NVIDIA）和 AMD 等。

总的来说，CPU 和 GPU 在设计和用途上有所不同，各自适用于不同类型的计算任务。CPU 适用于处理串行任务和少量的并行任务，而 GPU 则适用于执行大规模并行计算任务。在某些情况下，CPU 和 GPU 可以相互配合，利用各自的优势来提高整体计算性能。

EMMC

eMMC（嵌入式多媒体卡）是一种内置型快闪存储解决方案，常见于嵌入式系统、移动设备和一些消费类电子产品中。它的设计集成了快闪存储器和控制器，并通过MMC（多媒体卡）接口连接到主处理器或主板上。这些是eMMC的一些主要特点和优势：

集成设计：eMMC集成了闪存存储器和控制器在一个芯片上，简化了系统设计和布局。
低功耗：eMMC通常具有较低的功耗，适合于需要长时间待机或移动设备。
相对低成本：与一些其他存储解决方案相比，eMMC的成本较低，适用于成本敏感的应用。
可靠性：eMMC通常具有较高的可靠性和耐久性，适用于需要长期运行的应用。
易于集成：由于eMMC是一个封装好的模块，因此它相对容易集成到设计中，减少了设计和调试的复杂性。
性能：虽然eMMC的性能一般比不上一些高端的存储解决方案（比如SSD），但对于许多嵌入式和移动应用来说，其性能已经足够。

总的来说，eMMC是一种灵活、经济、可靠的存储解决方案，适用于许多嵌入式和移动应用。

看门狗

看门狗（Watchdog）是一种硬件或软件机制，用于监视系统的运行状态并在系统出现故障或挂起时采取措施。其作用类似于现实世界中的守护犬，可以监视系统是否正常工作，并在系统停止响应时采取自动行动，例如重新启动系统。

在计算机系统中，硬件看门狗通常是一种定时器，它周期性地检查系统是否处于正常运行状态。如果系统正常工作，那么在每个定时器周期结束时，系统会向看门狗发送一个“喂狗”信号（通常是重置看门狗的计时器）。如果系统发生故障或者停止响应，那么在一段时间内没有收到“喂狗”信号后，看门狗会认为系统已经挂起，并采取相应的措施，比如触发系统重启。

软件看门狗则是一种通过软件实现的监视机制，通常由操作系统或者应用程序来管理。软件看门狗通常与硬件看门狗配合使用，用于监视软件层面的运行状态。软件看门狗可以监视应用程序的运行情况，并在检测到应用程序出现故障或挂起时采取措施，例如重新启动应用程序或者触发系统重启。

看门狗在嵌入式系统、服务器、网络设备和其他关键系统中被广泛应用，它可以提高系统的可靠性和稳定性，确保系统能够持续运行，并及时恢复到正常状态。

DDR

"DDR" 是指 "Double Data Rate"，即双倍数据传输速率。在计算机科学领域，DDR 通常用于描述一种类型的动态随机存取存储器 (DRAM)。DDR 内存是一种广泛用于计算机系统的主存储器，具有高速和低功耗的特点。

DDR 内存与传统的 SDR (Single Data Rate) 内存相比，有着更高的数据传输速率。DDR 内存在数据传输时可以在每个时钟周期传输两次数据，这就是所谓的 "双倍数据传输速率"。因此，DDR 内存可以在相同的时钟频率下实现比 SDR 内存更高的带宽。

DDR 内存有多个版本，包括 DDR1、DDR2、DDR3、DDR4、DDR5 等。每个版本都有不同的规格和性能特点，随着技术的发展，新版本的 DDR 内存通常具有更高的速度、更低的功耗和更大的容量。

STB系列

"STB" 通常指的是 "Set-Top Box"（机顶盒），是一种用于连接电视机的外部设备，用于接收和解码数字电视信号，以及提供其他多媒体功能的装置。STB 可以提供各种功能，包括数字电视接收、互联网访问、流媒体播放、游戏和应用程序等。

STB 通常包括以下一些特性和功能：

数字电视接收： STB 可以接收数字电视信号，包括有线电视、卫星电视和地面数字电视等。
解码功能： STB 可以解码数字电视信号，并将其转换成电视机可以显示的图像和声音。
互联网访问：一些 STB 具有内置的互联网连接功能，可以访问在线视频、音乐、社交媒体等内容。
流媒体播放： STB 可能支持流媒体服务，如 Netflix、Hulu、YouTube 等，以便用户可以观看在线视频内容。
游戏和应用程序：一些高级 STB 具有游戏和应用程序的支持，用户可以在电视上玩游戏、浏览网页等。
存储和录制：一些 STB 具有存储和录制功能，用户可以录制节目、存储媒体文件等。
远程控制： STB 通常配备有遥控器，用户可以通过遥控器控制设备的各种功能。

STB 是家庭娱乐和数字电视领域的重要设备，它可以为用户提供多种多样的娱乐和信息服务。随着技术的发展，STB 的功能和性能也在不断提升，为用户带来更丰富的体验。

openwrt

OpenWrt 是一个针对嵌入式设备的 Linux 发行版，专注于路由器、无线接入点、嵌入式系统和小型计算机等网络设备的定制化和优化。它提供了一个灵活、可定制的操作系统平台，可以在各种不同的硬件设备上运行，并且具有强大的网络功能和包管理系统。

OpenWrt 的特点包括：

灵活性和定制性： OpenWrt 提供了一个基于 Linux 内核的可定制的操作系统平台，用户可以根据自己的需求和偏好对系统进行定制和配置。
强大的网络功能： OpenWrt 内置了丰富的网络功能，包括路由、防火墙、虚拟专用网络（VPN）、无线网络、网络存储等，可以满足各种网络设备的需求。
包管理系统： OpenWrt 使用 opkg 包管理系统，用户可以方便地安装、升级和管理软件包，以扩展系统的功能和增强性能。
社区支持和开发活跃： OpenWrt 是一个开源项目，拥有庞大的社区和活跃的开发者社区，用户可以在社区中获取支持、交流经验，并参与到项目的开发和改进中。
支持广泛的硬件设备： OpenWrt 支持各种不同的硬件设备，包括路由器、无线接入点、嵌入式系统和小型计算机等，用户可以根据自己的需求选择合适的硬件平台来运行 OpenWrt。

总的来说，OpenWrt 是一个功能强大、灵活定制的嵌入式 Linux 发行版，适用于各种网络设备的定制化和优化。它为用户提供了一个可靠的网络平台，可以满足各种复杂的网络需求。

Dump

在嵌入式系统中，"dump" 通常指的是内存转储（Memory Dump），它是将系统内存中的内容转储到外部存储介质（如磁盘或闪存）的过程。内存转储在嵌入式系统中通常用于以下几种情况：

系统崩溃分析： 当嵌入式系统遇到严重错误或崩溃时，内存转储可以捕获系统崩溃时内存中的状态。这对于开发人员来说是非常有价值的，因为它提供了系统崩溃时的运行时状态信息，帮助他们诊断问题并找出导致崩溃的原因。
调试和分析： 内存转储可以用于调试和分析嵌入式系统的性能问题、内存泄漏、堆栈溢出等。通过分析内存转储文件，开发人员可以了解系统在特定时间点的内存使用情况，帮助他们优化代码和提高系统稳定性。
远程诊断： 在某些情况下，嵌入式系统可能无法直接访问或连接到外部设备进行调试。在这种情况下，内存转储可以用作远程诊断工具，将系统状态转储到外部介质，然后通过其他手段传输到开发人员的工作站进行分析。

内存转储通常是由操作系统或硬件提供支持的功能。在嵌入式系统中，通常需要在系统启动时配置内存转储的选项，并且可能需要使用特定的工具来捕获和分析转储文件。

在计算机运行时，数据存储在内存、CPU、I/O 等设备上都是动态的，也就是易失的。一旦程序运行结束或者发生异常，这些数据就会丢失。如果我们希望获取特定时刻的数据，例如用于调试程序 Bug 或者收集某些信息，就需要将这些数据转储（dump）为静态的形式，比如保存到文件中。否则，这些数据将永远无法获取。因此，内存转储在这种情况下非常有用，它可以捕获系统在某一时刻的状态，提供了一个快照，让我们能够在之后进行分析和调试。

设备树（Device Tree）

设备树（Device Tree）是一种用于描述硬件平台的数据结构，它提供了一种统一的方式来描述嵌入式系统中的硬件设备、设备地址、中断信息、时钟源等信息。设备树通常用于嵌入式 Linux 系统中，帮助内核识别和管理硬件设备。

设备树的主要特点包括：

硬件描述：设备树用一种层次结构的方式描述硬件平台的各个组件和设备，包括 CPU、内存、外设等。
独立于内核：设备树与操作系统内核独立，以一种与硬件平台相关的格式描述硬件信息，使得相同的设备树可以用于不同的内核。
可扩展性：设备树可以根据具体的硬件平台进行定制和扩展，以满足特定的硬件配置需求。
动态加载：设备树通常由引导加载程序（如 U-Boot）加载到内存中，然后传递给内核，在内核启动时解析和使用。
跨平台：设备树提供了一种跨平台的硬件描述方式，使得相同的设备树可以在不同的硬件平台上使用。

在 Linux 系统中，设备树通常由三个部分组成：

设备树源文件（.dts）：设备树源文件是以一种类似于 C 语言的语法描述硬件信息的文本文件，通常位于 Linux 内核源码树中的 arch/<架构>/boot/dts/ 目录下。
编译后的设备树文件（.dtb）：设备树源文件经过编译后生成的二进制设备树文件，通常位于 Linux 内核镜像中。
内核设备树节点： Linux 内核将设备树文件解析成设备树节点，用于识别和管理硬件设备。

通过设备树，Linux 内核可以在启动时自动识别和配置硬件设备，而无需在内核代码中硬编码硬件信息，这样使得内核更具通用性和可移植性。

电压相关

VDDQ

"VDDQ" 是电子设备中常见的术语，特别是在内存模块或其他集成电路的规格中。它指的是内存模块的供电电压，通常用于 DRAM（动态随机存取存储器）。

在 DDR（双数据率）内存中，VDDQ 是供电给内存的 I/O 接口的电压。DDR 内存通常有两个主要电压：VDD 和 VDDQ。VDD 是供电给内部逻辑电路的电压，而 VDDQ 是供电给输入/输出（I/O）引脚的电压。

确保正确设置 VDDQ 是非常重要的，因为它会影响内存模块的性能和稳定性。不同类型的内存模块可能需要不同的 VDDQ 电压，因此在安装内存模块时，要确保主板或其他设备的 BIOS 或软件设置中正确配置了 VDDQ。

VCCK(Voltage and Clock Control Kernel) 参数

VCCK 参数通常是指与处理器或其他电子设备的电压和电流相关的配置参数。这些参数可以影响设备的性能、功耗和稳定性。在测试中，调整 VCCK 参数可以用于评估设备在不同电压和电流条件下的性能表现。

具体来说，VCCK 参数可能包括以下内容：

电压值（Voltage）：表示设备的工作电压，通常以毫伏（mV）为单位。调整电压可以影响设备的性能和功耗。
电流值（Current）：表示设备在工作状态下的电流消耗，通常以安培（A）为单位。调整电流可以影响设备的功耗和稳定性。
电压和电流曲线参数：这些参数描述了电压和电流随着负载变化的关系，即电压-电流曲线。这些参数可以用于优化设备的功耗和性能表现。

在测试中，根据不同的测试需求和目标，可以调整和优化 VCCK 参数，以获得最佳的性能和功耗平衡。

VCCK和VDDEE的上电时序

"VCCK" 和 "VDDEE" 是在电子设备中常见的电源引脚或电源域的命名，通常用于芯片、模块或电路板的设计中。它们的上电时序可能会因具体的设备而异，但一般情况下，它们的上电时序应遵循以下一般原则：

VCCK 上电时序：
- VCCK 通常是芯片内部的核心电压引脚，用于提供芯片内部逻辑电路的电源。其上电时序应该先于其他相关电源引脚。
VDDEE 上电时序：
- VDDEE 通常是外围电路或者 I/O 电压引脚，用于提供芯片周边电路或者外设电路的电源。其上电时序可以稍晚于核心电压引脚，但应在核心电压稳定之后尽快上电。

一般来说，电源引脚的上电时序应该满足以下要求：

遵循芯片或者模块厂商提供的规格书中关于电源引脚的推荐或最大时序要求。
核心电压引脚（如 VCCK）通常应该先于外围电压引脚（如 VDDEE）上电。
电源引脚的上电顺序应该是有序的，避免出现不稳定或者不一致的情况。

最佳的做法是参考相关的芯片或者模块的数据手册、规格书或者应用手册，查找关于电源引脚的详细信息和推荐的上电时序。这些文档通常会提供关于电源引脚的电气特性、最大时序要求和推荐的上电顺序等信息，有助于正确设计和配置电路板的电源系统。

VCCK和VDDEE需要如何设定

"VCCK" 和 "VDDEE" 是电子设备中常见的电源引脚或电源域的名称，它们通常用于提供芯片、模块或电路板的核心电压和外围电压。在设计电路板时，需要根据具体的芯片或模块规格书中的要求来设定这些电源引脚。以下是一般情况下设定这些电源引脚的一些建议：

VCCK 设定

VCCK 通常是芯片内部逻辑电路的核心电压引脚。在设定 VCCK 时，需要注意以下几点：

（1）根据芯片规格书中的推荐值或最大值，设定适当的 VCCK 电压。

（2）在设计电路板时，应该提供稳定、干净的电源，以确保芯片内部逻辑电路的稳定运行。

（3）确保提供的电压符合芯片规格书中的要求，包括电压范围、精度和稳定性等。

VDDEE设定

VDDEE 通常是芯片周边电路或者外设电路的供电引脚。在设定 VDDEE 时，需要注意以下几点：

（1）确保提供的电压符合芯片规格书中的要求，包括电压范围、精度和稳定性等。

（2）VDDEE 通常可以设定为与 VCCK 相同的电压，也可以根据具体的外围电路需求设定为其他电压值。

（3）在设计电路板时，应该提供稳定、干净的电源，以确保外围电路或外设的正常运行。

总的来说，设定 VCCK 和 VDDEE 时，需要根据芯片规格书中的要求来确定电压值和稳定性要求，并在设计电路板时提供稳定、干净的电源，以确保设备的正常工作和可靠性。此外，一些芯片或模块可能还提供了额外的电源引脚或电源域，需要根据具体的规格书要求来进行设定和配置。

dvfs常用的接口

动态电压频率调节（DVFS）是一种通过调节处理器的工作频率和电压来降低功耗和提高性能的技术。在实现 DVFS 功能时，通常需要与处理器或者系统的硬件和软件进行交互。以下是一些常用的 DVFS 接口或者方法：

调节 CPU 工作频率和电压：
大多数处理器都提供了接口或者命令来调节 CPU 的工作频率和电压。例如，在 Linux 系统中，可以通过 sysfs 接口（/sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/）来调节 CPU 的工作频率，通过调节相关参数来实现 DVFS 功能。
使用调节器（Governor）：
在 Linux 系统中，CPU 调节器（Governor）是一种动态调节 CPU 工作频率的软件模块，它根据系统的负载情况和性能要求来自动调节 CPU 的工作频率和电压。常见的调节器包括 conservative、ondemand、performance 等。通过选择合适的调节器和调节器参数，可以实现 DVFS 功能。
使用功耗管理框架：
一些处理器或者系统提供了专门的功耗管理框架，用于实现 DVFS 功能。例如，在 Android 系统中，可以使用 PowerHAL（Power Hardware Abstraction Layer）框架来管理系统的功耗和性能，通过调节 CPU 的工作频率和电压来实现 DVFS 功能。
使用硬件接口：
一些处理器或者系统提供了专门的硬件接口来实现 DVFS 功能。通过访问这些硬件接口，可以直接控制处理器的工作频率和电压，实现动态调节功能。
自定义调节算法：
在一些特定的场景下，可能需要根据系统的特性和性能要求，自定义调节算法来实现 DVFS 功能。通过分析系统的负载情况、功耗特性等，编写自定义的调节算法来实现最优的功耗和性能平衡。

综上所述，DVFS 功能的实现可以通过软件接口、功耗管理框架、硬件接口等多种方式来实现。具体选择哪种方式取决于系统的特性、硬件平台和性能要求等因素。

sysfs接口

sysfs 是 Linux 内核提供的一个虚拟文件系统，用于向用户空间暴露内核数据结构的接口。在 Linux 系统中，sysfs 接口通常被用来管理内核设备、参数和状态信息等，包括 CPU 调频、内存管理、设备管理等。对于 DVFS 功能而言，sysfs 接口通常用于管理 CPU 的调频（频率调节）功能。以下是一些常见的 sysfs 接口用于 CPU 调频：

CPU 调频目录：/sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/
- 这是 CPU 调频相关的目录，其中的 cpu* 表示 CPU 的编号（例如，cpu0、cpu1 等）。
- 在这个目录下，通常包含了一些文件和子目录，用于控制 CPU 的工作频率、调节器、调节器参数等。
当前工作频率文件：/sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_cur_freq
- 这个文件显示了当前 CPU 的工作频率，以 Hz 为单位。
可用调节器文件：/sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_available_governors
- 这个文件显示了可用的调节器（Governor），通常包括 conservative、ondemand、performance 等。
当前调节器文件：/sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_governor
- 这个文件显示了当前使用的调节器。
设置调节器文件：/sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_setspeed
- 通过写入相应的值到这个文件，可以设置 CPU 的工作频率。

通过在这些文件中读写相应的值，可以实现对 CPU 调频功能的控制和管理。例如，可以通过修改 scaling_governor 文件中的值来切换调节器，通过写入 scaling_setspeed 文件中的值来设置 CPU 的工作频率。这样可以实现 DVFS 功能，根据系统负载情况和性能要求来动态调节 CPU 的工作频率，以实现节能和性能平衡。

CPU 调节器（Governor）

CPU 调节器（Governor）是一种软件模块，用于在 Linux 系统中动态调节 CPU 的工作频率以平衡功耗和性能。在多核 CPU 系统中，每个 CPU 核心都有自己的调节器。调节器根据系统的负载情况和性能要求，自动调整 CPU 的工作频率，以提高系统的性能或者降低功耗。常见的 CPU 调节器包括以下几种：

Performance（性能）：
- Performance 调节器会让 CPU 始终工作在最高的频率，以获得最大的性能。这种模式下，CPU 不会主动降频，但会消耗更多的电能。
Powersave（省电）：
- Powersave 调节器会让 CPU 工作在最低的频率，以节省电能。这种模式下，CPU 会尽量降低功耗，但可能会牺牲性能。
Ondemand（按需）：
- Ondemand 调节器会根据系统的负载情况自动调节 CPU 的工作频率。当系统负载较低时，CPU 会降低频率以节省电能；当系统负载增加时，CPU 会提高频率以提高性能。
Conservative（保守）：
- Conservative 调节器会根据系统的负载情况逐渐调节 CPU 的工作频率。它比 Ondemand 更加保守，更加平滑地调节 CPU 的频率，以避免频繁的频率切换。
Interactive（交互式）：
- Interactive 调节器会根据系统的负载情况实时调节 CPU 的工作频率。它会根据系统的需求快速调节 CPU 的频率，以提高响应速度和系统性能。

在 Linux 系统中，可以通过修改 /sys/devices/system/cpu/cpu*/cpufreq/scaling_governor 文件中的值来切换 CPU 调节器。不同的调节器适用于不同的应用场景，可以根据系统的需求选择合适的调节器来平衡性能和功耗。

煲机

"煲机"通常是指让电子设备在最初使用时运行一段时间以达到稳定状态或预防问题。在电脑或其他电子设备中，这通常涉及让设备运行一段时间以检查是否有硬件问题，并确保设备的稳定性和性能。

在煲机电脑时，你可以执行以下操作：

运行压力测试：使用压力测试工具如Prime95或Memtest86来测试CPU和内存的稳定性。这可以帮助你确定是否有硬件问题。
进行设备热身：让电脑运行一段时间，使用一些资源密集型的任务，例如游戏或视频渲染，以加热设备并检查是否存在过热问题。
测试稳定性：在煲机过程中，使用电脑进行常规任务，如浏览网页、运行应用程序等，以确保设备在正常使用情况下稳定运行。
观察设备行为：在煲机期间，密切观察设备的行为，包括任何异常噪音、过热现象或性能问题。

注意事项

煲机是一种常见的做法，但在进行煲机时，有一些注意事项可以帮助你确保安全并最大程度地提高设备的性能和稳定性：

阅读设备手册：在进行煲机之前，确保阅读设备的用户手册或使用指南。这些文档通常包含了关于设备使用和保养的重要信息。
保持通风：确保设备处于通风良好的环境中，并且周围没有堵塞物，这有助于避免过热问题。
谨慎选择压力测试工具：如果你选择运行压力测试来检查设备的稳定性，确保选择可靠的测试工具，并避免使用可能会造成过度负载或损害设备的工具。
定期监控设备：在煲机期间，定期检查设备的温度、风扇转速和性能。如果你观察到任何异常现象，及时停止煲机并检查问题所在。
小心处理电源：在煲机过程中，确保设备连接到稳定可靠的电源，并使用适当的电源保护设备。
备份重要数据：在煲机之前，确保备份重要的数据。虽然煲机过程中不太可能发生数据丢失，但备份仍然是一种好习惯。
遵循制造商建议：最重要的是，遵循制造商的建议和指南。不同设备可能有不同的煲机建议，因此确保按照正确的方式进行煲机。

通过遵循这些注意事项，你可以安全地进行煲机，并确保设备在使用过程中提供最佳性能和稳定性。