Linux设备驱动开发详解:基于最新的inux4.0内核：基于近期新的inux4.0内核

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前言
第1章Linux设备驱动概述及开发环境构建
1.1设备驱动的作用
1.2无操作系统时的设备驱动
1.3有操作系统时的设备驱动
1.4Linux设备驱动
1.4.1设备的分类及特点
1.4.2Linux设备驱动与整个软硬件系统的关系
1.4.3Linux设备驱动的重点、难点
1.5Linux设备驱动的开发环境构建
1.5.1PC上的Linux环境
1.5.2QEMU实验平台
1.5.3源代码阅读和编辑
1.6设备驱动HelloWorld：LED驱动
1.6.1无操作系统时的LED驱动
1.6.2Linux下的LED驱动
第2章驱动设计的硬件基础
2.1处理器
2.1.1通用处理器
2.1.2数字信号处理器
2.2存储器
2.3接口与总线
2.3.1串口
2.3.2I2C
2.3.3SPI
2.3.4USB
2.3.5以太网接口
2.3.6PCI和PCIE
2.3.7SD和SDIO
2.4CPLD和FPGA
2.5原理图分析
2.6硬件时序分析
2.6.1时序分析的概念
2.6.2典型的硬件时序
2.7芯片数据手册阅读方法
2.8仪器仪表使用
2.8.1万用表
2.8.2示波器
2.8.3逻辑分析仪
2.9总结
第3章Linux内核及内核编程
3.1Linux内核的发展与演变
3.2Linux2.6后的内核特点
3.3Linux内核的组成
3.3.1Linux内核源代码的目录结构
3.3.2Linux内核的组成部分
3.3.3Linux内核空间与用户空间
3.4Linux内核的编译及加载
3.4.1Linux内核的编译
3.4.2Kconfig和Makefile
3.4.3Linux内核的引导
3.5Linux下的C编程特点
3.5.1Linux编码风格
3.5.2GNUC与ANSIC
3.5.3do{}while（0）语句
3.5.4goto语句
3.6工具链
3.7实验室建设
3.8串口工具
3.9总结
第4章Linux内核模块
4.1Linux内核模块简介
4.2Linux内核模块程序结构
4.3模块加载函数
4.4模块卸载函数
4.5模块参数
4.6导出符号
4.7模块声明与描述
4.8模块的使用计数
4.9模块的编译
4.10使用模块“绕开”GPL
4.11总结
第5章Linux文件系统与设备文件
5.1Linux文件操作
5.1.1文件操作系统调用
5.1.2C库文件操作
5.2Linux文件系统
5.2.1Linux文件系统目录结构
5.2.2Linux文件系统与设备驱动
5.3devfs
5.4udev用户空间设备管理
5.4.1udev与devfs的区别
5.4.2sysfs文件系统与Linux设备模型
5.4.3udev的组成
5.4.4udev规则文件
5.5总结
第6章字符设备驱动
6.1Linux字符设备驱动结构
6.1.1cdev结构体
6.1.2分配和释放设备号
6.1.3f?ile_operations结构体
6.1.4Linux字符设备驱动的组成
6.2globalmem虚拟设备实例描述
6.3globalmem设备驱动
6.3.1头文件、宏及设备结构体
6.3.2加载与卸载设备驱动
6.3.3读写函数
6.3.4seek函数
6.3.5ioctl函数
6.3.6使用文件私有数据
6.4globalmem驱动在用户空间中的验证
6.5总结
第7章Linux设备驱动中的并发控制
7.1并发与竞态
7.2编译乱序和执行乱序
7.3中断屏蔽
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自旋锁
7.5.1自旋锁的使用
7.5.2读写自旋锁
7.5.3顺序锁
7.5.4读复制更新
7.6信号量
7.7互斥体
7.8完成量
7.9增加并发控制后的globalmem的设备驱动
7.10总结
第8章Linux设备驱动中的阻塞与非阻塞I/O
8.1阻塞与非阻塞I/O
8.1.1等待队列
8.1.2支持阻塞操作的globalfifo设备驱动
8.1.3在用户空间验证globalfifo的读写
8.2轮询操作
8.2.1轮询的概念与作用
8.2.2应用程序中的轮询编程
8.2.3设备驱动中的轮询编程
8.3支持轮询操作的globalfifo驱动
8.3.1在globalfifo驱动中增加轮询操作
8.3.2在用户空间中验证globalfifo设备的轮询
8.4总结
第9章Linux设备驱动中的异步通知与异步I/O
9.1异步通知的概念与作用
9.2Linux异步通知编程
9.2.1Linux信号
9.2.2信号的接收
9.2.3信号的释放
9.3支持异步通知的globalfifo驱动
9.3.1在globalfifo驱动中增加异步通知
9.3.2在用户空间中验证globalfifo的异步通知
9.4Linux异步I/O
9.4.1AIO概念与GNUC库AIO
9.4.2Linux内核AIO与libaio
9.4.3AIO与设备驱动
9.5总结
第10章中断与时钟
10.1中断与定时器
10.2Linux中断处理程序架构
10.3Linux中断编程
10.3.1申请和释放中断
10.3.2使能和屏蔽中断
10.3.3底半部机制
10.3.4实例：GPIO按键的中断
10.4中断共享
10.5内核定时器
10.5.1内核定时器编程
10.5.2内核中延迟的工作delayed_work
10.5.3实例：秒字符设备
10.6内核延时
10.6.1短延迟
10.6.2长延迟
10.6.3睡着延迟
10.7总结
第11章内存与I/O访问
11.1CPU与内存、I/O
11.1.1内存空间与I/O空间
11.1.2内存管理单元
11.2Linux内存管理
11.3内存存取
11.3.1用户空间内存动态申请
11.3.2内核空间内存动态申请
11.4设备I/O端口和I/O内存的访问
11.4.1LinuxI/O端口和I/O内存访问接口
11.4.2申请与释放设备的I/O端口和I/O内存
11.4.3设备I/O端口和I/O内存访问流程
11.4.4将设备地址映射到用户空间
11.5I/O内存静态映射
11.6DMA
11.6.1DMA与Cache一致性
11.6.2Linux下的DMA编程
11.7总结
第12章Linux设备驱动的软件架构思想
12.1Linux驱动的软件架构
12.2platform设备驱动
12.2.1platform总线、设备与驱动
12.2.2将globalfifo作为platform设备
12.2.3platform设备资源和数据
12.3设备驱动的分层思想
12.3.1设备驱动核心层和例化
12.3.2输入设备驱动
12.3.3RTC设备驱动
12.3.4Framebuffer设备驱动
12.3.5终端设备驱动
12.3.6misc设备驱动
12.3.7驱动核心层
12.4主机驱动与外设驱动分离的设计思想
12.4.1主机驱动与外设驱动分离
12.4.2LinuxSPI主机和设备驱动
12.5总结
第13章Linux块设备驱动
13.1块设备的I/O操作特点
13.2Linux块设备驱动结构
13.2.1block_device_operations结构体
13.2.2gendisk结构体
13.2.3bio、request和request_queue
13.2.4I/O调度器
13.3Linux块设备驱动的初始化
13.4块设备的打开与释放
13.5块设备驱动的ioctl函数
13.6块设备驱动的I/O请求处理
13.6.1使用请求队列
13.6.2不使用请求队列
13.7实例：vmem_disk驱动
13.7.1vmem_disk的硬件原理
13.7.2vmem_disk驱动模块的加载与卸载
13.7.3vmem_disk设备驱动的block_device_operations
13.7.4vmem_disk的I/O请求处理
13.8LinuxMMC子系统
13.9总结
第14章Linux网络设备驱动
14.1Linux网络设备驱动的结构
14.1.1网络协议接口层
14.1.2网络设备接口层
14.1.3设备驱动功能层
14.2网络设备驱动的注册与注销
14.3网络设备的初始化
14.4网络设备的打开与释放
14.5数据发送流程
14.6数据接收流程
14.7网络连接状态
14.8参数设置和统计数据
14.9DM9000网卡设备驱动实例
14.9.1DM9000网卡硬件描述
14.9.2DM9000网卡驱动设计分析
14.10总结
第15章LinuxI2C核心、总线与设备驱动
15.1LinuxI2C体系结构
15.2LinuxI2C核心
15.3LinuxI2C适配器驱动
15.3.1I2C适配器驱动的注册与注销
15.3.2I2C总线的通信方法
15.4LinuxI2C设备驱动
15.4.1LinuxI2C设备驱动的模块加载与卸载
15.4.2LinuxI2C设备驱动的数据传输
15.4.3Linux的i2cdev.c文件分析
15.5TegraI2C总线驱动实例
15.6AT24xxEEPROM的I2C设备驱动实例
15.7总结
第16章USB主机、设备与Gadget驱动
16.1LinuxUSB驱动层次
16.1.1主机侧与设备侧USB驱动
16.1.2设备、配置、接口、端点
16.2USB主机控制器驱动
16.2.1USB主机控制器驱动的整体结构
16.2.2实例：ChipideaUSB主机驱动
16.3USB设备驱动
16.3.1USB设备驱动的整体结构
16.3.2USB请求块
16.3.3探测和断开函数
16.3.4USB骨架程序
16.3.5实例：USB键盘驱动
16.4USBUDC与Gadget驱动
16.4.1UDC和Gadget驱动的关键数据结构与API
16.4.2实例：ChipideaUSBUDC驱动
16.4.3实例：LoopbackFunction驱动
16.5USBOTG驱动
16.6总结
第17章I2C、SPI、USB驱动架构类比
17.1I2C、SPI、USB驱动架构
17.2I2C主机和外设眼里的Linux世界
第18章ARMLinux设备树
18.1ARM设备树起源
18.2设备树的组成和结构
18.2.1DTS、DTC和DTB等
18.2.2根节点兼容性
18.2.3设备节点兼容性
18.2.4设备节点及label的命名
18.2.5地址编码
18.2.6中断连接
18.2.7GPIO、时钟、pinmux连接
18.3由设备树引发的BSP和驱动变更
18.4常用的OFAPI
18.5总结
第19章Linux电源管理的系统架构和驱动
19.1Linux电源管理的全局架构
19.2CPUFreq驱动
19.2.1SoC的CPUFreq驱动实现
19.2.2CPUFreq的策略
19.2.3CPUFreq的性能测试和调优
19.2.4CPUFreq通知
19.3CPUIdle驱动
19.4PowerTop
19.5Regulator驱动
19.6OPP
19.7PMQoS
19.8CPU热插拔
19.9挂起到RAM
19.10运行时的PM
19.11总结
第20章Linux芯片级移植及底层驱动
20.1ARMLinux底层驱动的组成和现状
20.2内核节拍驱动
20.3中断控制器驱动
20.4SMP多核启动以及CPU热插拔驱动
20.5DEBUG_LL和EARLY_PRINTK的设置
20.6GPIO驱动
20.7pinctrl驱动
20.8时钟驱动
20.9dmaengine驱动
20.10总结
第21章Linux设备驱动的调试
21.1GDB调试器的用法
21.1.1GDB的基本用法
21.1.2DDD图形界面调试工具
21.2Linux内核调试
21.3内核打印信息--printk（）
21.4DEBUG_LL和EARLY_PRINTK
21.5使用“/proc”
21.6Oops
21.7BUG_ON（）和WARN_ON（）
21.8strace
21.9KGDB
21.10使用仿真器调试内核
21.11应用程序调试
21.12Linux性能监控与调优工具
21.13总结

宋宝华，Linux布道者，知名嵌入式系统专家，《Essential Linux Device Drivers》译者。作为最早从事Linux内核与设备驱动研究的专家之一，他在众多国内外知名企业开展Linux技术培训。他也是一位活跃的Linux开发者和深度实践者，为Linux官方内核贡献了大量的Linux源码并承担代码审核工作。至今已向Linux官方内核提交逾数万行代码和几百个补丁。他的《Linux设备驱动开发详解》系列书在嵌入式Linux开发者中有口皆碑，是众多Linux书籍中为数不多的畅销书。

对于嵌入式工程师来说，进入更高阶段后，学习Linux设备驱动开发无疑就是职业生涯的一次“重生”。这是因为Linux设备驱动开发不仅仅涉及操作系统的转换，开发方式的转换，更重要的是思维上的转变。对于Linux这样一个复杂系统，如何从复杂的代码中抓住设备驱动开发的关键是任何一个Linux设备驱动开发者入门时需要面对的挑战。除了知识、工具之外，往往还需要思路上的指导。宋宝华编著的《Linux设备驱动开发详解》不但帮助Linux设备驱动开发的初学者厘清必要的概念，还从具体的实例、设备驱动开发的指导原则循序渐进地引导读者渐入学习佳境。为了让读者能够达到Linux设备驱动开发的至臻境界，作者更是从软件工程的角度抽象出设备驱动开发的一般思想。毫无疑问，本书将成为读者学习Unux设备驱动开发过程中的一座“灯塔”。

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