Linux設(shè)備驅(qū)動開發(fā)詳解：基于最新的Linux 4.0內(nèi)核

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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 設(shè)備驅(qū)動的作用
1.2 無操作系統(tǒng)時(shí)的設(shè)備驅(qū)動
1.3 有操作系統(tǒng)時(shí)的設(shè)備驅(qū)動
1.4 Linux設(shè)備驅(qū)動
1.4.1 設(shè)備的分類及特點(diǎn)
1.4.2 Linux設(shè)備驅(qū)動與整個軟硬件系統(tǒng)的關(guān)系
1.4.3 Linux設(shè)備驅(qū)動的重點(diǎn)、難點(diǎn)
1.5 Linux設(shè)備驅(qū)動的開發(fā)環(huán)境構(gòu)建
1.5.1 PC上的Linux環(huán)境
1.5.2 QEMU實(shí)驗(yàn)平臺
1.5.3 源代碼閱讀和編輯
1.6 設(shè)備驅(qū)動Hello World：LED驅(qū)動
1.6.1 無操作系統(tǒng)時(shí)的LED驅(qū)動
1.6.2 Linux下的LED驅(qū)動
第2章 驅(qū)動設(shè)計(jì)的硬件基礎(chǔ)
2.1 處理器
2.1.1 通用處理器
2.1.2 數(shù)字信號處理器
2.2 存儲器
2.3 接口與總線
2.3.1 串口
2.3.2 I2C
2.3.3 SPI
2.3.4 USB
2.3.5 以太網(wǎng)接口
2.3.6 PCI和PCIE
2.3.7 SD和SDIO
2.4 CPLD和FPGA
2.5 原理圖分析
2.6 硬件時(shí)序分析
2.6.1 時(shí)序分析的概念
2.6.2 典型的硬件時(shí)序
2.7 芯片數(shù)據(jù)手冊閱讀方法
2.8 儀器儀表使用
2.8.1 萬用表
2.8.2 示波器
2.8.3 邏輯分析儀
2.9 總結(jié)
第3章 Linux內(nèi)核及內(nèi)核編程
3.1 Linux內(nèi)核的發(fā)展與演變
3.2 Linux 2.6后的內(nèi)核特點(diǎn)
3.3 Linux內(nèi)核的組成
3.3.1 Linux內(nèi)核源代碼的目錄結(jié)構(gòu)
3.3.2 Linux內(nèi)核的組成部分
3.3.3 Linux內(nèi)核空間與用戶空間
3.4 Linux內(nèi)核的編譯及加載
3.4.1 Linux內(nèi)核的編譯
3.4.2 Kconfig和Makefile
3.4.3 Linux內(nèi)核的引導(dǎo)
3.5 Linux下的C編程特點(diǎn)
3.5.1 Linux編碼風(fēng)格
3.5.2 GNU C與ANSI C
3.5.3 do { } while（0） 語句
3.5.4 goto語句
3.6 工具鏈
3.7 實(shí)驗(yàn)室建設(shè)
3.8 串口工具
3.9 總結(jié)
第4章 Linux內(nèi)核模塊
4.1 Linux內(nèi)核模塊簡介
4.2 Linux內(nèi)核模塊程序結(jié)構(gòu)
4.3 模塊加載函數(shù)
4.4 模塊卸載函數(shù)
4.5 模塊參數(shù)
4.6 導(dǎo)出符號
4.7 模塊聲明與描述
4.8 模塊的使用計(jì)數(shù)
4.9 模塊的編譯
4.10 使用模塊“繞開”GPL
4.11 總結(jié)
第5章 Linux文件系統(tǒng)與設(shè)備文件
5.1 Linux文件操作
5.1.1 文件操作系統(tǒng)調(diào)用
5.1.2 C庫文件操作
5.2 Linux文件系統(tǒng)
5.2.1 Linux文件系統(tǒng)目錄結(jié)構(gòu)
5.2.2 Linux文件系統(tǒng)與設(shè)備驅(qū)動
5.3 devfs
5.4 udev用戶空間設(shè)備管理
5.4.1 udev與devfs的區(qū)別
5.4.2 sysfs文件系統(tǒng)與Linux設(shè)備模型
5.4.3 udev的組成
5.4.4 udev規(guī)則文件
5.5 總結(jié)
第6章 字符設(shè)備驅(qū)動
6.1 Linux字符設(shè)備驅(qū)動結(jié)構(gòu)
6.1.1 cdev結(jié)構(gòu)體
6.1.2 分配和釋放設(shè)備號
6.1.3 f?ile_operations結(jié)構(gòu)體
6.1.4 Linux字符設(shè)備驅(qū)動的組成
6.2 globalmem虛擬設(shè)備實(shí)例描述
6.3 globalmem設(shè)備驅(qū)動
6.3.1 頭文件、宏及設(shè)備結(jié)構(gòu)體
6.3.2 加載與卸載設(shè)備驅(qū)動
6.3.3 讀寫函數(shù)
6.3.4 seek函數(shù)
6.3.5 ioctl函數(shù)
6.3.6 使用文件私有數(shù)據(jù)
6.4 globalmem驅(qū)動在用戶空間中的驗(yàn)證
6.5 總結(jié)
第7章 Linux設(shè)備驅(qū)動中的并發(fā)控制
7.1 并發(fā)與競態(tài)
7.2 編譯亂序和執(zhí)行亂序
7.3 中斷屏蔽
7.4 原子操作
7.4.1 整型原子操作
7.4.2 位原子操作
7.5 自旋鎖
7.5.1 自旋鎖的使用
7.5.2 讀寫自旋鎖
7.5.3 順序鎖
7.5.4 讀復(fù)制更新
7.6 信號量
7.7 互斥體
7.8 完成量
7.9 增加并發(fā)控制后的globalmem的設(shè)備驅(qū)動
7.10 總結(jié)
第8章 Linux設(shè)備驅(qū)動中的阻塞與非阻塞I/O
8.1 阻塞與非阻塞I/O
8.1.1 等待隊(duì)列
8.1.2 支持阻塞操作的globalf?ifo設(shè)備驅(qū)動
8.1.3 在用戶空間驗(yàn)證globalf?ifo的讀寫
8.2 輪詢操作
8.2.1 輪詢的概念與作用
8.2.2 應(yīng)用程序中的輪詢編程
8.2.3 設(shè)備驅(qū)動中的輪詢編程
8.3 支持輪詢操作的globalf?ifo驅(qū)動
8.3.1 在globalf?ifo驅(qū)動中增加輪詢操作
8.3.2 在用戶空間中驗(yàn)證globalf?ifo設(shè)備的輪詢
8.4 總結(jié)
第9章 Linux設(shè)備驅(qū)動中的異步通知與異步I/O
9.1 異步通知的概念與作用
9.2 Linux異步通知編程
9.2.1 Linux信號
9.2.2 信號的接收
9.2.3 信號的釋放
9.3 支持異步通知的globalf?ifo驅(qū)動
9.3.1 在globalf?ifo驅(qū)動中增加異步通知
9.3.2 在用戶空間中驗(yàn)證globalf?ifo的異步通知
9.4 Linux異步I/O
9.4.1 AIO概念與GNU C庫AIO
9.4.2 Linux內(nèi)核AIO與libaio
9.4.3 AIO與設(shè)備驅(qū)動
9.5 總結(jié)
第10章 中斷與時(shí)鐘
10.1 中斷與定時(shí)器
10.2 Linux中斷處理程序架構(gòu)
10.3 Linux中斷編程
10.3.1 申請和釋放中斷
10.3.2 使能和屏蔽中斷
10.3.3 底半部機(jī)制
10.3.4 實(shí)例：GPIO按鍵的中斷
10.4 中斷共享
10.5 內(nèi)核定時(shí)器
10.5.1 內(nèi)核定時(shí)器編程
10.5.2 內(nèi)核中延遲的工作delayed_work
10.5.3 實(shí)例：秒字符設(shè)備
10.6 內(nèi)核延時(shí)
10.6.1 短延遲
10.6.2 長延遲
10.6.3 睡著延遲
10.7 總結(jié)
第11章 內(nèi)存與I/O訪問
11.1 CPU與內(nèi)存、I/O
11.1.1 內(nèi)存空間與I/O空間
11.1.2 內(nèi)存管理單元
11.2 Linux內(nèi)存管理
11.3 內(nèi)存存取
11.3.1 用戶空間內(nèi)存動態(tài)申請
11.3.2 內(nèi)核空間內(nèi)存動態(tài)申請
11.4 設(shè)備I/O端口和I/O內(nèi)存的訪問
11.4.1 Linux I/O端口和I/O內(nèi)存訪問接口
11.4.2 申請與釋放設(shè)備的I/O端口和I/O內(nèi)存
11.4.3 設(shè)備I/O端口和I/O內(nèi)存訪問流程
11.4.4 將設(shè)備地址映射到用戶空間
11.5 I/O內(nèi)存靜態(tài)映射
11.6 DMA
11.6.1 DMA與Cache一致性
11.6.2 Linux下的DMA編程
11.7 總結(jié)
第12章 Linux設(shè)備驅(qū)動的軟件架構(gòu)思想
12.1 Linux驅(qū)動的軟件架構(gòu)
12.2 platform設(shè)備驅(qū)動
12.2.1 platform總線、設(shè)備與驅(qū)動
12.2.2 將globalf?ifo作為platform設(shè)備
12.2.3 platform設(shè)備資源和數(shù)據(jù)
12.3 設(shè)備驅(qū)動的分層思想
12.3.1 設(shè)備驅(qū)動核心層和例化
12.3.2 輸入設(shè)備驅(qū)動
12.3.3 RTC設(shè)備驅(qū)動
12.3.4 Framebuffer設(shè)備驅(qū)動
12.3.5 終端設(shè)備驅(qū)動
12.3.6 misc設(shè)備驅(qū)動
12.3.7 驅(qū)動核心層
12.4 主機(jī)驅(qū)動與外設(shè)驅(qū)動分離的設(shè)計(jì)思想
12.4.1 主機(jī)驅(qū)動與外設(shè)驅(qū)動分離
12.4.2 Linux SPI主機(jī)和設(shè)備驅(qū)動
12.5 總結(jié)
第13章 Linux塊設(shè)備驅(qū)動
13.1 塊設(shè)備的I/O操作特點(diǎn)
13.2 Linux塊設(shè)備驅(qū)動結(jié)構(gòu)
13.2.1 block_device_operations結(jié)構(gòu)體
13.2.2 gendisk結(jié)構(gòu)體
13.2.3 bio、request和request_queue
13.2.4 I/O調(diào)度器
13.3 Linux塊設(shè)備驅(qū)動的初始化
13.4 塊設(shè)備的打開與釋放
13.5 塊設(shè)備驅(qū)動的ioctl函數(shù)
13.6 塊設(shè)備驅(qū)動的I/O請求處理
13.6.1 使用請求隊(duì)列
13.6.2 不使用請求隊(duì)列
13.7 實(shí)例：vmem_disk驅(qū)動
13.7.1 vmem_disk的硬件原理
13.7.2 vmem_disk驅(qū)動模塊的加載與卸載
13.7.3 vmem_disk設(shè)備驅(qū)動的block_device_operations
13.7.4 vmem_disk的I/O請求處理
13.8 Linux MMC子系統(tǒng)
13.9 總結(jié)
第14章 Linux網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動
14.1 Linux網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動的結(jié)構(gòu)
14.1.1 網(wǎng)絡(luò)協(xié)議接口層
14.1.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口層
14.1.3 設(shè)備驅(qū)動功能層
14.2 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動的注冊與注銷
14.3 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的初始化
14.4 網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的打開與釋放
14.5 數(shù)據(jù)發(fā)送流程
14.6 數(shù)據(jù)接收流程
14.7 網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)
14.8 參數(shù)設(shè)置和統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)
14.9 DM9000網(wǎng)卡設(shè)備驅(qū)動實(shí)例
14.9.1 DM9000網(wǎng)卡硬件描述
14.9.2 DM9000網(wǎng)卡驅(qū)動設(shè)計(jì)分析
14.10 總結(jié)
第15章 Linux I2C核心、總線與設(shè)備驅(qū)動
15.1 Linux I2C體系結(jié)構(gòu)
15.2 Linux I2C核心
15.3 Linux I2C適配器驅(qū)動
15.3.1 I2C適配器驅(qū)動的注冊與注銷
15.3.2 I2C總線的通信方法
15.4 Linux I2C設(shè)備驅(qū)動
15.4.1 Linux I2C設(shè)備驅(qū)動的模塊加載與卸載
15.4.2 Linux I2C設(shè)備驅(qū)動的數(shù)據(jù)傳輸
15.4.3 Linux的i2cdev.c文件分析
15.5 Tegra I2C總線驅(qū)動實(shí)例
15.6 AT24xx EEPROM的I2C設(shè)備驅(qū)動實(shí)例
15.7 總結(jié)
第16章 USB主機(jī)、設(shè)備與Gadget驅(qū)動
16.1 Linux USB驅(qū)動層次
16.1.1 主機(jī)側(cè)與設(shè)備側(cè)USB驅(qū)動
16.1.2 設(shè)備、配置、接口、端點(diǎn)
16.2 USB主機(jī)控制器驅(qū)動
16.2.1 USB主機(jī)控制器驅(qū)動的整體結(jié)構(gòu)
16.2.2 實(shí)例：Chipidea USB主機(jī)驅(qū)動
16.3 USB設(shè)備驅(qū)動
16.3.1 USB設(shè)備驅(qū)動的整體結(jié)構(gòu)
16.3.2 USB請求塊
16.3.3 探測和斷開函數(shù)
16.3.4 USB骨架程序
16.3.5 實(shí)例：USB鍵盤驅(qū)動
16.4 USB UDC與Gadget驅(qū)動
16.4.1 UDC和Gadget驅(qū)動的關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與API
16.4.2 實(shí)例：Chipidea USB UDC驅(qū)動
16.4.3 實(shí)例：Loopback Function驅(qū)動
16.5 USB OTG驅(qū)動
16.6 總結(jié)
第17章 I2C、SPI、USB驅(qū)動架構(gòu)類比
17.1 I2C、SPI、USB驅(qū)動架構(gòu)
17.2 I2C主機(jī)和外設(shè)眼里的Linux世界
第18章 ARM Linux設(shè)備樹
18.1 ARM設(shè)備樹起源
18.2 設(shè)備樹的組成和結(jié)構(gòu)
18.2.1 DTS、DTC和DTB等
18.2.2 根節(jié)點(diǎn)兼容性
18.2.3 設(shè)備節(jié)點(diǎn)兼容性
18.2.4 設(shè)備節(jié)點(diǎn)及l(fā)abel的命名
18.2.5 地址編碼
18.2.6 中斷連接
18.2.7 GPIO、時(shí)鐘、pinmux連接
18.3 由設(shè)備樹引發(fā)的BSP和驅(qū)動變更
18.4 常用的OF API
18.5 總結(jié)
第19章 Linux電源管理的系統(tǒng)架構(gòu)和驅(qū)動
19.1 Linux電源管理的全局架構(gòu)
19.2 CPUFreq驅(qū)動
19.2.1 SoC的CPUFreq驅(qū)動實(shí)現(xiàn)
19.2.2 CPUFreq的策略
19.2.3 CPUFreq的性能測試和調(diào)優(yōu)
19.2.4 CPUFreq通知
19.3 CPUIdle驅(qū)動
19.4 PowerTop
19.5 Regulator驅(qū)動
19.6 OPP
19.7 PM QoS
19.8 CPU熱插拔
19.9 掛起到RAM
19.10 運(yùn)行時(shí)的PM
19.11 總結(jié)
第20章 Linux芯片級移植及底層驅(qū)動
20.1 ARM Linux底層驅(qū)動的組成和現(xiàn)狀
20.2 內(nèi)核節(jié)拍驅(qū)動
20.3 中斷控制器驅(qū)動
20.4 SMP多核啟動以及CPU熱插拔驅(qū)動
20.5 DEBUG_LL和EARLY_PRINTK的設(shè)置
20.6 GPIO驅(qū)動
20.7 pinctrl驅(qū)動
20.8 時(shí)鐘驅(qū)動
20.9 dmaengine驅(qū)動
20.10 總結(jié)
第21章 Linux設(shè)備驅(qū)動的調(diào)試
21.1 GDB調(diào)試器的用法
21.1.1 GDB的基本用法
21.1.2 DDD圖形界面調(diào)試工具
21.2 Linux內(nèi)核調(diào)試
21.3 內(nèi)核打印信息--printk（）
21.4 DEBUG_LL和EARLY_PRINTK
21.5 使用“/proc”
21.6 Oops
21.7 BUG_ON（）和WARN_ON（）
21.8 strace
21.9 KGDB
21.10 使用仿真器調(diào)試內(nèi)核
21.11 應(yīng)用程序調(diào)試
21.12 Linux性能監(jiān)控與調(diào)優(yōu)工具
21.13 總結(jié)