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贊譽
推薦序一
推薦序二
前言
第１章　Linux設(shè)備驅(qū)動概述及開發(fā)環(huán)境構(gòu)建 1
1.1　設(shè)備驅(qū)動的作用 1
1.2　無操作系統(tǒng)時的設(shè)備驅(qū)動 2
1.3　有操作系統(tǒng)時的設(shè)備驅(qū)動 4
1.4　Linux設(shè)備驅(qū)動 5
1.4.1　設(shè)備的分類及特點 5
1.4.2　Linux設(shè)備驅(qū)動與整個軟硬件系統(tǒng)的關(guān)系 6
1.4.3　Linux設(shè)備驅(qū)動的重點、難點 7
1.5　Linux設(shè)備驅(qū)動的開發(fā)環(huán)境構(gòu)建 8
1.5.1　PC上的Linux環(huán)境 8
1.5.2　QEMU實驗平臺 11
1.5.3　源代碼閱讀和編輯 13
1.6　設(shè)備驅(qū)動Hello World：LED驅(qū)動 15
1.6.1　無操作系統(tǒng)時的LED驅(qū)動 15
1.6.2　Linux下的LED驅(qū)動 15
第２章　驅(qū)動設(shè)計的硬件基礎(chǔ) 20
2.1　處理器 20
2.1.1　通用處理器 20
2.1.2　數(shù)字信號處理器 22
2.2　存儲器 24
2.3　接口與總線 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(wǎng)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(shù)據(jù)手冊閱讀方法 44
2.8　儀器儀表使用 47
2.8.1　萬用表 47
2.8.2　示波器 47
2.8.3　邏輯分析儀 49
2.9　總結(jié) 51
第３章　Linux內(nèi)核及內(nèi)核編程 52
3.1　Linux內(nèi)核的發(fā)展與演變 52
3.2　Linux 2.6后的內(nèi)核特點 56
3.3　Linux內(nèi)核的組成 59
3.3.1　Linux內(nèi)核源代碼的目錄結(jié)構(gòu) 59
3.3.2　Linux內(nèi)核的組成部分 60
3.3.3　Linux內(nèi)核空間與用戶空間 64
3.4　Linux內(nèi)核的編譯及加載 64
3.4.1　Linux內(nèi)核的編譯 64
3.4.2　Kconfig和Makefile 66
3.4.3　Linux內(nèi)核的引導(dǎo) 74
3.5　Linux下的C編程特點 75
3.5.1　Linux編碼風(fēng)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(shè) 88
3.8　串口工具 89
3.9　總結(jié) 91
第４章　Linux內(nèi)核模塊 92
4.1　Linux內(nèi)核模塊簡介 92
4.2　Linux內(nèi)核模塊程序結(jié)構(gòu) 95
4.3　模塊加載函數(shù) 95
4.4　模塊卸載函數(shù) 97
4.5　模塊參數(shù) 97
4.6　導(dǎo)出符號 99
4.7　模塊聲明與描述 100
4.8　模塊的使用計數(shù) 100
4.9　模塊的編譯 101
4.10　使用模塊“繞開”GPL 102
4.11　總結(jié) 103
第５章　Linux文件系統(tǒng)與設(shè)備文件 104
5.1　Linux文件操作 104
5.1.1　文件操作系統(tǒng)調(diào)用 104
5.1.2　C庫文件操作 108
5.2　Linux文件系統(tǒng) 109
5.2.1　Linux文件系統(tǒng)目錄結(jié)構(gòu) 109
5.2.2　Linux文件系統(tǒng)與設(shè)備驅(qū)動 110
5.3　devfs 114
5.4　udev用戶空間設(shè)備管理 116
5.4.1　udev與devfs的區(qū)別 116
5.4.2　sysfs文件系統(tǒng)與Linux設(shè)備模型 119
5.4.3　udev的組成 128
5.4.4　udev規(guī)則文件 129
5.5　總結(jié) 133
第６章　字符設(shè)備驅(qū)動 134
6.1　Linux字符設(shè)備驅(qū)動結(jié)構(gòu) 134
6.1.1　cdev結(jié)構(gòu)體 134
6.1.2　分配和釋放設(shè)備號 136
6.1.3　f?ile_operations結(jié)構(gòu)體 136
6.1.4　Linux字符設(shè)備驅(qū)動的組成 138
6.2　globalmem虛擬設(shè)備實例描述 142
6.3　globalmem設(shè)備驅(qū)動 142
6.3.1　頭文件、宏及設(shè)備結(jié)構(gòu)體 142
6.3.2　加載與卸載設(shè)備驅(qū)動 143
6.3.3　讀寫函數(shù) 144
6.3.4　seek函數(shù) 146
6.3.5　ioctl函數(shù) 146
6.3.6　使用文件私有數(shù)據(jù) 148
6.4　globalmem驅(qū)動在用戶空間中的驗證 156
6.5　總結(jié) 157
第７章　Linux設(shè)備驅(qū)動中的并發(fā)控制 158
7.1　并發(fā)與競態(tài) 158
7.2　編譯亂序和執(zhí)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　自旋鎖 169
7.5.1　自旋鎖的使用 169
7.5.2　讀寫自旋鎖 173
7.5.3　順序鎖 174
7.5.4　讀-復(fù)制-更新 176
7.6　信號量 181
7.7　互斥體 183
7.8　完成量 184
7.9　增加并發(fā)控制后的globalmem的設(shè)備驅(qū)動 185
7.10　總結(jié) 188
第８章　Linux設(shè)備驅(qū)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globalf?ifo設(shè)備驅(qū)動 194
8.1.3　在用戶空間驗證globalf?ifo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(yīng)用程序中的輪詢編程 199
8.2.3　設(shè)備驅(qū)動中的輪詢編程 201
8.3　支持輪詢操作的globalf?ifo驅(qū)動 202
8.3.1　在globalf?ifo驅(qū)動中增加輪詢操作 202
8.3.2　在用戶空間中驗證globalf?ifo設(shè)備的輪詢 203
8.4　總結(jié) 205
第９章　Linux設(shè)備驅(qū)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globalf?ifo驅(qū)動 212
9.3.1　在globalf?ifo驅(qū)動中增加異步通知 212
9.3.2　在用戶空間中驗證globalf?ifo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(nèi)核AIO與libaio 219
9.4.3　AIO與設(shè)備驅(qū)動 222
9.5　總結(jié) 223
第10章　中斷與時鐘 224
10.1　中斷與定時器 224
10.2　Linux中斷處理程序架構(gòu) 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　底半部機制 230
10.3.4　實例：GPIO按鍵的中斷 235
10.4　中斷共享 237
10.5　內(nèi)核定時器 238
10.5.1　內(nèi)核定時器編程 238
10.5.2　內(nèi)核中延遲的工作delayed_work 242
10.5.3　實例：秒字符設(shè)備 243
10.6　內(nèi)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(jié) 250
第11章　內(nèi)存與I/O訪問 251
11.1　CPU與內(nèi)存、I/O 251
11.1.1　內(nèi)存空間與I/O空間 251
11.1.2　內(nèi)存管理單元 252
11.2　Linux內(nèi)存管理 256
11.3　內(nèi)存存取 261
11.3.1　用戶空間內(nèi)存動態(tài)申請 261
11.3.2　內(nèi)核空間內(nèi)存動態(tài)申請 262
11.4　設(shè)備I/O端口和I/O內(nèi)存的訪問 267
11.4.1　Linux I/O端口和I/O內(nèi)存訪問接口 267
11.4.2　申請與釋放設(shè)備的I/O端口和I/O內(nèi)存 268
11.4.3　設(shè)備I/O端口和I/O內(nèi)存訪問流程 269
11.4.4　將設(shè)備地址映射到用戶空間 270
11.5　I/O內(nèi)存靜態(tài)映射 276
11.6　DMA 277
11.6.1　DMA與Cache一致性 278
11.6.2　Linux下的DMA編程 279
11.7　總結(jié) 285
第12章　Linux設(shè)備驅(qū)動的軟件架構(gòu)思想 286
12.1　Linux驅(qū)動的軟件架構(gòu) 286
12.2　platform設(shè)備驅(qū)動 290
12.2.1　platform總線、設(shè)備與驅(qū)動 290
12.2.2　將globalf?ifo作為platform設(shè)備 293
12.2.3　platform設(shè)備資源和數(shù)據(jù) 295
12.3　設(shè)備驅(qū)動的分層思想 299
12.3.1　設(shè)備驅(qū)動核心層和例化 299
12.3.2　輸入設(shè)備驅(qū)動 301
12.3.3　RTC設(shè)備驅(qū)動 306
12.3.4　Framebuffer設(shè)備驅(qū)動 309
12.3.5　終端設(shè)備驅(qū)動 311
12.3.6　misc設(shè)備驅(qū)動 316
12.3.7　驅(qū)動核心層 321
12.4　主機驅(qū)動與外設(shè)驅(qū)動分離的設(shè)計思想 321
12.4.1　主機驅(qū)動與外設(shè)驅(qū)動分離 321
12.4.2　Linux SPI主機和設(shè)備驅(qū)動 322
12.5　總結(jié) 330
第13章　Linux塊設(shè)備驅(qū)動 331
13.1　塊設(shè)備的I/O操作特點 331
13.2　Linux塊設(shè)備驅(qū)動結(jié)構(gòu) 332
13.2.1　block_device_operations結(jié)構(gòu)體 332
13.2.2　gendisk結(jié)構(gòu)體 334
13.2.3　bio、request和request_queue 335
13.2.4　I/O調(diào)度器 339
13.3　Linux塊設(shè)備驅(qū)動的初始化 340
13.4　塊設(shè)備的打開與釋放 342
13.5　塊設(shè)備驅(qū)動的ioctl函數(shù) 342
13.6　塊設(shè)備驅(qū)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(qū)動 349
13.7.1　vmem_disk的硬件原理 349
13.7.2　vmem_disk驅(qū)動模塊的加載與卸載 349
13.7.3　vmem_disk設(shè)備驅(qū)動的block_device_operations 351
13.7.4　vmem_disk的I/O請求處理 352
13.8　Linux MMC子系統(tǒng) 354
13.9　總結(jié) 357
第14章　Linux網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動 358
14.1　Linux網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動的結(jié)構(gòu) 358
14.1.1　網(wǎng)絡(luò)協(xié)議接口層 359
14.1.2　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口層 363
14.1.3　設(shè)備驅(qū)動功能層 367
14.2　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動的注冊與注銷 367
14.3　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的初始化 369
14.4　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的打開與釋放 370
14.5　數(shù)據(jù)發(fā)送流程 371
14.6　數(shù)據(jù)接收流程 372
14.7　網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài) 375
14.8　參數(shù)設(shè)置和統(tǒng)計數(shù)據(jù) 377
14.9　DM9000網(wǎng)卡設(shè)備驅(qū)動實例 380
14.9.1　DM9000網(wǎng)卡硬件描述 380
14.9.2　DM9000網(wǎng)卡驅(qū)動設(shè)計分析 380
14.10　總結(jié) 386
第15章　Linux I2C核心、總線與設(shè)備驅(qū)動 387
15.1　Linux I2C體系結(jié)構(gòu) 387
15.2　Linux I2C核心 394
15.3　Linux I2C適配器驅(qū)動 396
15.3.1　I2C適配器驅(qū)動的注冊與注銷 396
15.3.2　I2C總線的通信方法 397
15.4　Linux I2C設(shè)備驅(qū)動 399
15.4.1　Linux I2C設(shè)備驅(qū)動的模塊加載與卸載 400
15.4.2　Linux I2C設(shè)備驅(qū)動的數(shù)據(jù)傳輸 400
15.4.3　Linux的i2c-dev.c文件分析 400
15.5　Tegra I2C總線驅(qū)動實例 405
15.6　AT24xx EEPROM的I2C設(shè)備驅(qū)動實例 410
15.7　總結(jié) 413
第16章　USB主機、設(shè)備與Gadget驅(qū)動 414
16.1　Linux USB驅(qū)動層次 414
16.1.1　主機側(cè)與設(shè)備側(cè)USB驅(qū)動 414
16.1.2　設(shè)備、配置、接口、端點 415
16.2　USB主機控制器驅(qū)動 420
16.2.1　USB主機控制器驅(qū)動的整體結(jié)構(gòu) 420
16.2.2　實例：Chipidea USB主機驅(qū)動 425
16.3　USB設(shè)備驅(qū)動 425
16.3.1　USB設(shè)備驅(qū)動的整體結(jié)構(gòu) 425
16.3.2　USB請求塊 430
16.3.3　探測和斷開函數(shù) 435
16.3.4　USB骨架程序 436
16.3.5　實例：USB鍵盤驅(qū)動 443
16.4　USB UDC與Gadget驅(qū)動 446
16.4.1　UDC和Gadget驅(qū)動的關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與API 446
16.4.2　實例：Chipidea USB UDC驅(qū)動 451
16.4.3　實例：Loopback Function驅(qū)動 453
16.5　USB OTG驅(qū)動 456
16.6　總結(jié) 458
第17章　I2C、SPI、USB驅(qū)動架構(gòu)類比 459
17.1　I2C、SPI、USB驅(qū)動架構(gòu) 459
17.2　I2C主機和外設(shè)眼里的Linux世界 460
第18章　ARM Linux設(shè)備樹 461
18.1　ARM設(shè)備樹起源 461
18.2　設(shè)備樹的組成和結(jié)構(gòu) 462
18.2.1　DTS、DTC和DTB等 462
18.2.2　根節(jié)點兼容性 468
18.2.3　設(shè)備節(jié)點兼容性 470
18.2.4　設(shè)備節(jié)點及l(fā)abel的命名 475
18.2.5　地址編碼 477
18.2.6　中斷連接 479
18.2.7　GPIO、時鐘、pinmux連接 480
18.3　由設(shè)備樹引發(fā)的BSP和驅(qū)動變更 484
18.4　常用的OF API 490
18.5　總結(jié) 493
第19章　Linux電源管理的系統(tǒng)架構(gòu)和驅(qū)動 494
19.1　Linux電源管理的全局架構(gòu) 494
19.2　CPUFreq驅(qū)動 495
19.2.1　SoC的CPUFreq驅(qū)動實現(xiàn) 495
19.2.2　CPUFreq的策略 501
19.2.3　CPUFreq的性能測試和調(diào)優(yōu) 501
19.2.4　CPUFreq通知 502
19.3　CPUIdle驅(qū)動 504
19.4　PowerTop 508
19.5　Regulator驅(qū)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(jié) 534
第20章　Linux芯片級移植及底層驅(qū)動 535
20.1　ARM Linux底層驅(qū)動的組成和現(xiàn)狀 535
20.2　內(nèi)核節(jié)拍驅(qū)動 536
20.3　中斷控制器驅(qū)動 541
20.4　SMP多核啟動以及CPU熱插拔驅(qū)動 549
20.5　DEBUG_LL和EARLY_PRINTK的設(shè)置 556
20.6　GPIO驅(qū)動 557
20.7　pinctrl驅(qū)動 560
20.8　時鐘驅(qū)動 572
20.9　dmaengine驅(qū)動 578
20.10　總結(jié) 580
第21章　Linux設(shè)備驅(qū)動的調(diào)試 581
21.1　GDB調(diào)試器的用法 581
21.1.1　GDB的基本用法 581
21.1.2　DDD圖形界面調(diào)試工具 591
21.2　Linux內(nèi)核調(diào)試 594
21.3　內(nèi)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(diào)試內(nèi)核 612
21.11　應(yīng)用程序調(diào)試 613
21.12　Linux性能監(jiān)控與調(diào)優(yōu)工具 616
21.13　總結(jié) 618