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推薦序一
推薦序二
前言
第１章　Linux設備驅動概述及開發環境構建 1
1.1　設備驅動的作用 1
1.2　無操作係統時的設備驅動 2
1.3　有操作係統時的設備驅動 4
1.4　Linux設備驅動 5
1.4.1　設備的分類及特點 5
1.4.2　Linux設備驅動與整個軟硬件係統的關係 6
1.4.3　Linux設備驅動的重點、難點 7
1.5　Linux設備驅動的開發環境構建 8
1.5.1　PC上的Linux環境 8
1.5.2　QEMU實驗平颱 11
1.5.3　源代碼閱讀和編輯 13
1.6　設備驅動Hello World：LED驅動 15
1.6.1　無操作係統時的LED驅動 15
1.6.2　Linux下的LED驅動 15
第２章　驅動設計的硬件基礎 20
2.1　處理器 20
2.1.1　通用處理器 20
2.1.2　數字信號處理器 22
2.2　存儲器 24
2.3　接口與總綫 28
2.3.1　串口 28
2.3.2　I2C 29
2.3.3　SPI 30
2.3.4　USB 31
2.3.5　以太網接口 33
2.3.6　PCI和PCI-E 34
2.3.7　SD和SDIO 36
2.4　CPLD和FPGA 37
2.5　原理圖分析 40
2.6　硬件時序分析 42
2.6.1　時序分析的概念 42
2.6.2　典型的硬件時序 43
2.7　芯片數據手冊閱讀方法 44
2.8　儀器儀錶使用 47
2.8.1　萬用錶 47
2.8.2　示波器 47
2.8.3　邏輯分析儀 49
2.9　總結 51
第３章　Linux內核及內核編程 52
3.1　Linux內核的發展與演變 52
3.2　Linux 2.6後的內核特點 56
3.3　Linux內核的組成 59
3.3.1　Linux內核源代碼的目錄結構 59
3.3.2　Linux內核的組成部分 60
3.3.3　Linux內核空間與用戶空間 64
3.4　Linux內核的編譯及加載 64
3.4.1　Linux內核的編譯 64
3.4.2　Kconfig和Makefile 66
3.4.3　Linux內核的引導 74
3.5　Linux下的C編程特點 75
3.5.1　Linux編碼風格 75
3.5.2　GNU C與ANSI C 78
3.5.3　do { } while(0) 語句 83
3.5.4　goto語句 85
3.6　工具鏈 85
3.7　實驗室建設 88
3.8　串口工具 89
3.9　總結 91
第４章　Linux內核模塊 92
4.1　Linux內核模塊簡介 92
4.2　Linux內核模塊程序結構 95
4.3　模塊加載函數 95
4.4　模塊卸載函數 97
4.5　模塊參數 97
4.6　導齣符號 99
4.7　模塊聲明與描述 100
4.8　模塊的使用計數 100
4.9　模塊的編譯 101
4.10　使用模塊“繞開”GPL 102
4.11　總結 103
第５章　Linux文件係統與設備文件 104
5.1　Linux文件操作 104
5.1.1　文件操作係統調用 104
5.1.2　C庫文件操作 108
5.2　Linux文件係統 109
5.2.1　Linux文件係統目錄結構 109
5.2.2　Linux文件係統與設備驅動 110
5.3　devfs 114
5.4　udev用戶空間設備管理 116
5.4.1　udev與devfs的區彆 116
5.4.2　sysfs文件係統與Linux設備模型 119
5.4.3　udev的組成 128
5.4.4　udev規則文件 129
5.5　總結 133
第６章　字符設備驅動 134
6.1　Linux字符設備驅動結構 134
6.1.1　cdev結構體 134
6.1.2　分配和釋放設備號 136
6.1.3　file_operations結構體 136
6.1.4　Linux字符設備驅動的組成 138
6.2　globalmem虛擬設備實例描述 142
6.3　globalmem設備驅動 142
6.3.1　頭文件、宏及設備結構體 142
6.3.2　加載與卸載設備驅動 143
6.3.3　讀寫函數 144
6.3.4　seek函數 146
6.3.5　ioctl函數 146
6.3.6　使用文件私有數據 148
6.4　globalmem驅動在用戶空間中的驗證 156
6.5　總結 157
第７章　Linux設備驅動中的並發控製 158
7.1　並發與競態 158
7.2　編譯亂序和執行亂序 160
7.3　中斷屏蔽 165
7.4　原子操作 166
7.4.1　整型原子操作 167
7.4.2　位原子操作 168
7.5　自鏇鎖 169
7.5.1　自鏇鎖的使用 169
7.5.2　讀寫自鏇鎖 173
7.5.3　順序鎖 174
7.5.4　讀-復製-更新 176
7.6　信號量 181
7.7　互斥體 183
7.8　完成量 184
7.9　增加並發控製後的globalmem的設備驅動 185
7.10　總結 188
第８章　Linux設備驅動中的阻塞與非阻塞I/O 189
8.1　阻塞與非阻塞I/O 189
8.1.1　等待隊列 191
8.1.2　支持阻塞操作的globalfifo設備驅動 194
8.1.3　在用戶空間驗證globalfifo的讀寫 198
8.2　輪詢操作 198
8.2.1　輪詢的概念與作用 198
8.2.2　應用程序中的輪詢編程 199
8.2.3　設備驅動中的輪詢編程 201
8.3　支持輪詢操作的globalfifo驅動 202
8.3.1　在globalfifo驅動中增加輪詢操作 202
8.3.2　在用戶空間中驗證globalfifo設備的輪詢 203
8.4　總結 205
第９章　Linux設備驅動中的異步通知與異步I/O 206
9.1　異步通知的概念與作用 206
9.2　Linux異步通知編程 207
9.2.1　Linux信號 207
9.2.2　信號的接收 208
9.2.3　信號的釋放 210
9.3　支持異步通知的globalfifo驅動 212
9.3.1　在globalfifo驅動中增加異步通知 212
9.3.2　在用戶空間中驗證globalfifo的異步通知 214
9.4　Linux異步I/O 215
9.4.1　AIO概念與GNU C庫AIO 215
9.4.2　Linux內核AIO與libaio 219
9.4.3　AIO與設備驅動 222
9.5　總結 223
第10章　中斷與時鍾 224
10.1　中斷與定時器 224
10.2　Linux中斷處理程序架構 227
10.3　Linux中斷編程 228
10.3.1　申請和釋放中斷 228
10.3.2　使能和屏蔽中斷 230
10.3.3　底半部機製 230
10.3.4　實例：GPIO按鍵的中斷 235
10.4　中斷共享 237
10.5　內核定時器 238
10.5.1　內核定時器編程 238
10.5.2　內核中延遲的工作delayed_work 242
10.5.3　實例：秒字符設備 243
10.6　內核延時 247
10.6.1　短延遲 247
10.6.2　長延遲 248
10.6.3　睡著延遲 248
10.7　總結 250
第11章　內存與I/O訪問 251
11.1　CPU與內存、I/O 251
11.1.1　內存空間與I/O空間 251
11.1.2　內存管理單元 252
11.2　Linux內存管理 256
11.3　內存存取 261
11.3.1　用戶空間內存動態申請 261
11.3.2　內核空間內存動態申請 262
11.4　設備I/O端口和I/O內存的訪問 267
11.4.1　Linux I/O端口和I/O內存訪問接口 267
11.4.2　申請與釋放設備的I/O端口和I/O內存 268
11.4.3　設備I/O端口和I/O內存訪問流程 269
11.4.4　將設備地址映射到用戶空間 270
11.5　I/O內存靜態映射 276
11.6　DMA 277
11.6.1　DMA與Cache一緻性 278
11.6.2　Linux下的DMA編程 279
11.7　總結 285
第12章　Linux設備驅動的軟件架構思想 286
12.1　Linux驅動的軟件架構 286
12.2　platform設備驅動 290
12.2.1　platform總綫、設備與驅動 290
12.2.2　將globalfifo作為platform設備 293
12.2.3　platform設備資源和數據 295
12.3　設備驅動的分層思想 299
12.3.1　設備驅動核心層和例化 299
12.3.2　輸入設備驅動 301
12.3.3　RTC設備驅動 306
12.3.4　Framebuffer設備驅動 309
12.3.5　終端設備驅動 311
12.3.6　misc設備驅動 316
12.3.7　驅動核心層 321
12.4　主機驅動與外設驅動分離的設計思想 321
12.4.1　主機驅動與外設驅動分離 321
12.4.2　Linux SPI主機和設備驅動 322
12.5　總結 330
第13章　Linux塊設備驅動 331
13.1　塊設備的I/O操作特點 331
13.2　Linux塊設備驅動結構 332
13.2.1　block_device_operations結構體 332
13.2.2　gendisk結構體 334
13.2.3　bio、request和request_queue 335
13.2.4　I/O調度器 339
13.3　Linux塊設備驅動的初始化 340
13.4　塊設備的打開與釋放 342
13.5　塊設備驅動的ioctl函數 342
13.6　塊設備驅動的I/O請求處理 343
13.6.1　使用請求隊列 343
13.6.2　不使用請求隊列 347
13.7　實例：vmem_disk驅動 349
13.7.1　vmem_disk的硬件原理 349
13.7.2　vmem_disk驅動模塊的加載與卸載 349
13.7.3　vmem_disk設備驅動的block_device_operations 351
13.7.4　vmem_disk的I/O請求處理 352
13.8　Linux MMC子係統 354
13.9　總結 357
第14章　Linux網絡設備驅動 358
14.1　Linux網絡設備驅動的結構 358
14.1.1　網絡協議接口層 359
14.1.2　網絡設備接口層 363
14.1.3　設備驅動功能層 367
14.2　網絡設備驅動的注冊與注銷 367
14.3　網絡設備的初始化 369
14.4　網絡設備的打開與釋放 370
14.5　數據發送流程 371
14.6　數據接收流程 372
14.7　網絡連接狀態 375
14.8　參數設置和統計數據 377
14.9　DM9000網卡設備驅動實例 380
14.9.1　DM9000網卡硬件描述 380
14.9.2　DM9000網卡驅動設計分析 380
14.10　總結 386
第15章　Linux I2C核心、總綫與設備驅動 387
15.1　Linux I2C體係結構 387
15.2　Linux I2C核心 394
15.3　Linux I2C適配器驅動 396
15.3.1　I2C適配器驅動的注冊與注銷 396
15.3.2　I2C總綫的通信方法 397
15.4　Linux I2C設備驅動 399
15.4.1　Linux I2C設備驅動的模塊加載與卸載 400
15.4.2　Linux I2C設備驅動的數據傳輸 400
15.4.3　Linux的i2c-dev.c文件分析 400
15.5　Tegra I2C總綫驅動實例 405
15.6　AT24xx EEPROM的I2C設備驅動實例 410
15.7　總結 413
第16章　USB主機、設備與Gadget驅動 414
16.1　Linux USB驅動層次 414
16.1.1　主機側與設備側USB驅動 414
16.1.2　設備、配置、接口、端點 415
16.2　USB主機控製器驅動 420
16.2.1　USB主機控製器驅動的整體結構 420
16.2.2　實例：Chipidea USB主機驅動 425
16.3　USB設備驅動 425
16.3.1　USB設備驅動的整體結構 425
16.3.2　USB請求塊 430
16.3.3　探測和斷開函數 435
16.3.4　USB骨架程序 436
16.3.5　實例：USB鍵盤驅動 443
16.4　USB UDC與Gadget驅動 446
16.4.1　UDC和Gadget驅動的關鍵數據結構與API 446
16.4.2　實例：Chipidea USB UDC驅動 451
16.4.3　實例：Loopback Function驅動 453
16.5　USB OTG驅動 456
16.6　總結 458
第17章　I2C、SPI、USB驅動架構類比 459
17.1　I2C、SPI、USB驅動架構 459
17.2　I2C主機和外設眼裏的Linux世界 460
第18章　ARM Linux設備樹 461
18.1　ARM設備樹起源 461
18.2　設備樹的組成和結構 462
18.2.1　DTS、DTC和DTB等 462
18.2.2　根節點兼容性 468
18.2.3　設備節點兼容性 470
18.2.4　設備節點及label的命名 475
18.2.5　地址編碼 477
18.2.6　中斷連接 479
18.2.7　GPIO、時鍾、pinmux連接 480
18.3　由設備樹引發的BSP和驅動變更 484
18.4　常用的OF API 490
18.5　總結 493
第19章　Linux電源管理的係統架構和驅動 494
19.1　Linux電源管理的全局架構 494
19.2　CPUFreq驅動 495
19.2.1　SoC的CPUFreq驅動實現 495
19.2.2　CPUFreq的策略 501
19.2.3　CPUFreq的性能測試和調優 501
19.2.4　CPUFreq通知 502
19.3　CPUIdle驅動 504
19.4　PowerTop 508
19.5　Regulator驅動 508
19.6　OPP 511
19.7　PM QoS 515
19.8　CPU熱插拔 518
19.9　掛起到RAM 522
19.10　運行時的PM 528
19.11　總結 534
第20章　Linux芯片級移植及底層驅動 535
20.1　ARM Linux底層驅動的組成和現狀 535
20.2　內核節拍驅動 536
20.3　中斷控製器驅動 541
20.4　SMP多核啓動以及CPU熱插拔驅動 549
20.5　DEBUG_LL和EARLY_PRINTK的設置 556
20.6　GPIO驅動 557
20.7　pinctrl驅動 560
20.8　時鍾驅動 572
20.9　dmaengine驅動 578
20.10　總結 580
第21章　Linux設備驅動的調試 581
21.1　GDB調試器的用法 581
21.1.1　GDB的基本用法 581
21.1.2　DDD圖形界麵調試工具 591
21.2　Linux內核調試 594
21.3　內核打印信息——printk() 596
21.4　DEBUG_LL和EARLY_PRINTK 599
21.5　使用“/proc” 600
21.6　Oops 606
21.7　BUG_ON()和WARN_ON() 608
21.8　strace 609
21.9　KGDB 610
21.10　使用仿真器調試內核 612
21.11　應用程序調試 613
21.12　Linux性能監控與調優工具 616
21.13　總結 618
· · · · · · (收起)