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《linux设备驱动开发详解：基于最新的linux 4.0内核》19. linux电源管理系统架构和驱动.pdf
第十九章Linux电源管理系统架构和驱动1.Linux电源管理全局架构Linux电源管理非常复杂，牵扯到系统级的待机、频率电压变换、系统空闲时的处理以及每个设备驱动对于系统待机的支持和每个设备的运行时电源管理，可以说和系统中的每个设备驱动都息息相关。对于消费电子产品来说，电源管理相当重要。因此，这部分工作往往在开发周期中占据相当大的比重，&#呈现了Linux内核电源管理的整体架构。
第十九章Linux电源管理系统架构和驱动1.Linux电源管理全局架构Linux电源管理非常复杂，牵扯到系统级的待机、频率电压变换、系统空闲时的处理以及每个设备驱动对于系统待机的支持和每个设备的运行时电源管理，可以说和系统中的每个设备驱动都息息相关。对于消费电子产品来说，电源管理相当重要。因此，这部分工作往往在开发周期中占据相当大的比重，图19.1呈现了Linux内核电源管理的整体架构。&&
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您使用浏览器不支持直接复制的功能，建议您使用Ctrl+C或右键全选进行地址复制2.1 Linux内核发展及演变
日 Linus Torvalds创建
五个支柱：Unix系统、Minix系统、GNU计划、POSIX标准和Internet
每2-3个月更新一次大的版本号
2.2 Linux2.6后的内核特点
新的调度器：高负荷下的出色性能，更好的处理器扩展，采用CFS算法，新增调度类：SCHED_DEADLINE，它实现了EDF(最早截止期限优先)算法
内核抢占：提高系统的实时性，增强系统的交互性，但也有不可抢占的空间：中断上下文、软中断上下文和自旋锁的区间，如果打上RT-Preempt补丁，即可支持硬实时。
改进线程模型：采用NPTL（本地POSIX线程库）模型，操作速度极大提高，更加遵循POSIX规范
虚拟化内存变化：融合了r-map（反向映射，通过页结构快速找到页面的映射）技术，改善虚拟内存在一定大小负载下的性能
文件系统：新增基于B树的Btrfs，是下一代的Linux文件系统
音频：高级Linux音频体系结构ALSA取代缺陷很多的OSS，支持USB音频和MIDI设备，并支持双工重放等功能
Linux3.7以后实现一个Linux可以适用于所有的arm系统
2.3 Linux内核组成
2.3.1 Linux内核代码的目录结构
arch：和硬件体系结构相关的代码，每个平台每个目录
block：块设备驱动的I/O调度
crypto：常用加密和散列算法，还有一些压缩以及CRC校验算法
documentation：内核各部分的通用解释和注释
fs：支持的各种文件系统
include：内核API级别的头文件，与系统相关的头文件放在include/linux子目录下
init：内核代码的初始化代码
ipc：进程间通信代码
lib：库文件代码
mm：内存管理代码
script：配置内核的脚本文件
usr：用于打包和压缩的cpio等
2.3.2 内核组成部分
进程调度：多数进程是由用户空间创建，通过系统调用进入内核空间，内核编程是可以启动内核线程来处理并发任务，这些线程没有用户空间
内存管理：控制多个进程安全的共享内存区域，通过MMU完成进程从虚拟空间向物理空间的转换
虚拟文件系统：隐藏各个硬件的具体细节，为所有的设备提供了统一的接口，是文件系统的抽象
网络接口：对各种网络标标准的存取和各种网络硬件的支持，分为网络协议和网络驱动程序
进程间通信：信号量、共享内存、消息队列、管道以及Unix域套接字等
2.3.3 内核空间和用户空间
内核可以进行任何操作，但应用程序被禁止对硬件的直接访问和对内存的未授权访问
这两个名词用来区分程序执行的两种不同的状态，他们使用不同的地址空间，用户空间可以通过系统调用和硬件中断来访问内核空间
2.4 内核的编译及加载
2.4.1 Linux内核配置系统组成
Makefile：分布于内核源代码
配置文件（Kconfig）：给用户提供配置选项
配置工具：命令解析器和配置用户界面，都是脚本语言
通过make config、make menuconfig生成.config文件记录哪部分被编入内核，哪部分被编译成模块
source可以引入每一层的Kconfig
2.4.2 Kconfig和Makefile
2.4.2.1linux增加程序需要完成以下3项工作
将编写的源码复制到Linux内核源代码相应得目录中
在目录的Kconfig文件中增加关于源代码相应的编译配置选项
在目录的Makefile文件中增加对新源代码的编译条目
2.4.1.2Makefile语法规则
目标定义：用来定义哪些内容要作为模块编译，哪些要编译并链接进内核，如：obj-y/m/n += foo.o，obj-$(CONFIG_ISDN) += isdn.o
多文件模块的定义：如下，模块名为ext2，有balloc.o、dir.o等目标文件最终链接生成ext2.o直至ext2.ko文件，是否包含xattr.o、acl.o等文件取决于内核配置文件的配置情况。
obj-$(CONFIG_EXT2_FS) += ext2.o
ext2-y :=balloc.o dir.o file.o ...
ext2-$(CONFIG_EXT2_FS_XATTR) += xattr.o xattr_user.o ...
ext2-$(CONGIF_EXT2_FS_XIP) += xip.o
目标层次迭代：如下， 当CONFIG_EXT2_FS的值为y或者m时，kbuild将会把ext2目录列入向下的目录中
obj-$(CONFIG_EXT2_FS) += ext2/
2.4.2.3Kconfig语法规则
大多数内核配置选项对应的Kconfig中的一个配置选项，&config& 关键字定义新的配置选项，之后的几行代码定义了诶配置选项的属性。配置选项的属性包含：类型，数据提示，依赖关系，选择关系以及帮助信息、默认值等
config MODVERSIONS
bool "Module versioning support"
Usually, you have to use modules compiled with your kernel.
Saying Y here makes it ...
每个配置选择必须包含指定的类型，包括bool，tristate, string, hex 和int，其中tristate和string是基本的类型，其他类型都是基于这两种类型，类型定以后可以紧跟输入提示，下面两段脚本是等价的
bool "Networking support"
prompt "Networking support"
输入提示的一般格式为以下形式，其中可选的if用来表示该提示的依赖关系。
prompt & [if &]
默认值的格式为以下形式，如果用户不设置对应的选项则配置选项的值就是默认值
default &expr& [if &expr&]
依赖关系的格式为以下形式，多重依赖中间要用&&&&间隔
depends on (或者requires) &expr&
依赖关系也可以用在菜单中的其他选项，如下两段脚本是等价的
bool "foo" if BAR
default y if BAR
depends on BAR
bool "foo"
选择关系的格式如下，如果A选择了B，那么A选中的情况下自动选中B
select &symbol& [if &expr&]
数据范围格式如下
range & & [if &]
Kconfig中的expr定义如下
symbol分为两类，一类由菜单入口配置项定义的非常数symbol，另一类是作为expr组成部分常数symbol。比如
config SHDMA_R8A73A4
def_bool y
depends on ARCH_R8A73A4 && SH_DMA != n
表达式&depends on ARCH_R8A73A4 && SH_DMA !=n&暗示只有当ARCH_R873A4被选中，而SH_DMA没有选中的时候，才可能出现这个SHDMA_R8A73A4。
为int和hex类型的选项设置可以接受的输入值范围，用户只能输入大于等于第一个symbol，且小于等于第二个symbol的值
帮助信息的格式为
help(或---help---)
配置选项在菜单结构的中的位置可有两种方法决定。
第一种方法为：
menu "Network device support"
depends on NET
config NETDEVICES
所有处于&menu&和&endmenu&中的选项都会成为&Network device support&的子菜单，而且，所有的子菜单（config）选项都会继承父菜单（menu）的依赖关系，比如，&Network device support&对&NET&的依赖会被加载到配置选项NETDEVICES的依赖列表中。
注意：menu后面跟的&Network device support&项仅仅是一个菜单，没有对应真实的匹配项，也不具备不同的三种状态，这与config的区别。
另一种方法为：
同过分析依赖关系生成菜单结构。如菜单项在一定程度上依赖与前面的选项，他就能成为该选项的子菜单。如果父选项为&n&，子选项不可见；如果父选项可见，子选项才可见。例如：
config MODULES
bool "Enable loadable module support"
config MODVERSIONS
bool "Set version information on all module symbol"
depends on MODULES
comment "module support disabled"
depends on !MODULES
MODVERSIONS直接依赖MODULES,只有MODULES不为&n&时，该选项才可见。
除此之外，Kconfig中还可能使用&choices & endchoice&、&comment&、&if&endif&这样的语法结构。其中&choices & endchoice&的结构
&choice options&
&choice block&
它定义一个选择群，其接受的选项（choice potions）可以是前面描述的任何属性，例如，LDD6410的VGA输出分辨率可以是或者是800*600，在driver/video/samsung/Kconfig中就定了如下choice
depends on FB_S3C_VGA
prompt "Select VGA Resolution for S3C Framebuffer"
default FB_S3C_VGA_
config FB_S3C_VGA_
config FB_S3C_VGA_640_480
bool "640*480@60Hz"
上述例子中，prompt配合choice起到提示的作用。
具体例子见《Linux设备驱动开发详解》第三版 P72-73
2.4.3 Linux内核的引导
上电 =& SOC嵌入bootrom
CPU0上的bootloader
其他非CPU0进入WFI状态等待CPU0唤醒
CPU0引导bootloader唤醒非CPU0，唤醒后和CPU0都投入运行
CPU0导致用户空间的init程序被调用，init派生出其他进程，其他进程在派生出其他进程
bootloader代表为uboot，其代码仓库：
zimage：是由未压缩的解压算法和压缩的内核组成，bootloader负责解压
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