| 书[0名0]: | Linux设备驱动开发详解:基于新的Linux 4.0内核|4733972 |
| 图书定价: | 89元 |
| 图书作者: | 宋宝华 |
| 出版社: | 机械工业出版社 |
| 出版日期: | 2015/8/1 0:00:00 |
| ISBN号: | 9787111507895 |
| 开本: | 16开 |
| 页数: | 618 |
| 版次: | 1-1 |
| 作者简介 |
| 宋宝华 Linux布道者,[0知0][0名0]嵌入式系统专家,《Essential Linux Device Drivers》译者。作为早从事Linux内核与设备驱动研究的专家之一,他在众多[0国0]内外[0知0][0名0]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[0大0]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[0畅0]销书。 |
| 内容简介 |
| 对于嵌入式工程师来说,进入更高阶段后,[0学0]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[0知0]识、工具之外,往往还需要思路上的指导。本书不但帮助Linux设备驱动开发的初[0学0]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[0学0]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[0学0]习Linux设备驱动开发过程中的一座“灯塔”。 |
| 目录 |
赞誉 推荐序一 推荐序二 前言 [0第0]1章 Linux设备驱动概述及开发环境构建 1 1.1 设备驱动的作用 1 1.2 无操作系统时的设备驱动 2 1.3 有操作系统时的设备驱动 4 1.4 Linux设备驱动 5 1.4.1 设备的分类及特点 5 1.4.2 Linux设备驱动与整个软硬件系统的关系 6 1.4.3 Linux设备驱动的重点、难点 7 1.5 Linux设备驱动的开发环境构建 8 1.5.1 PC上的Linux环境 8 1.5.2 QEMU实验平台 11 1.5.3 源代码阅读和编辑 13 1.6 设备驱动Hello World:LED驱动 15 1.6.1 无操作系统时的LED驱动 15 1.6.2 Linux下的LED驱动 15 [0第0]2章 驱动设计的硬件基础 20 2.1 处理器 20 2.1.1 通用处理器 20 2.1.2 数字信号处理器 22 2.2 存储器 24 2.3 接口与总线 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 以太网接口 33 2.3.6 PCI和PCI-E 34 2.3.7 SD和SDIO 36 2.4 CPLD和FPGA 37 2.5 原理图分析 40 2.6 硬件时序分析 42 2.6.1 时序分析的概念 42 2.6.2 典型的硬件时序 43 2.7 芯片数据手册阅读方[0法0] 44 2.8 仪器仪表使用 47 2.8.1 万用表 47 2.8.2 示波器 47 2.8.3 逻辑分析仪 49 2.9 总结 51 [0第0]3章 Linux内核及内核编程 52 3.1 Linux内核的发展与演变 52 3.2 Linux 2.6后的内核特点 56 3.3 Linux内核的组成 59 3.3.1 Linux内核源代码的目录结构 59 3.3.2 Linux内核的组成部分 60 3.3.3 Linux内核空间与用户空间 64 3.4 Linux内核的编译及加载 64 3.4.1 Linux内核的编译 64 3.4.2 Kconfig和Makefile 66 3.4.3 Linux内核的引导 74 3.5 Linux下的C编程特点 75 3.5.1 Linux编码风格 75 3.5.2 GNU C与ANSI C 78 3.5.3 do { } while(0) 语句 83 3.5.4 goto语句 85 3.6 工具链 85 3.7 实验室建设 88 3.8 串口工具 89 3.9 总结 91 [0第0]4章 Linux内核模块 92 4.1 Linux内核模块简介 92 4.2 Linux内核模块程序结构 95 4.3 模块加载函数 95 4.4 模块卸载函数 97 4.5 模块参数 97 4.6 导出符号 99 4.7 模块声明与描述 100 4.8 模块的使用计数 100 4.9 模块的编译 101 4.10 使用模块“绕开”GPL 102 4.11 总结 103 [0第0]5章 Linux文件系统与设备文件 104 5.1 Linux文件操作 104 5.1.1 文件操作系统调用 104 5.1.2 C库文件操作 108 5.2 Linux文件系统 109 5.2.1 Linux文件系统目录结构 109 5.2.2 Linux文件系统与设备驱动 110 5.3 devfs 114 5.4 udev用户空间设备管理 116 5.4.1 udev与devfs的区别 116 5.4.2 sysfs文件系统与Linux设备模型 119 5.4.3 udev的组成 128 5.4.4 udev规则文件 129 5.5 总结 133 [0第0]6章 字符设备驱动 134 6.1 Linux字符设备驱动结构 134 6.1.1 cdev结构体 134 6.1.2 分配和释放设备号 136 6.1.3 file_operations结构体 136 6.1.4 Linux字符设备驱动的组成 138 6.2 globalmem虚拟设备实例描述 142 6.3 globalmem设备驱动 142 6.3.1 头文件、宏及设备结构体 142 6.3.2 加载与卸载设备驱动 143 6.3.3 读写函数 144 6.3.4 seek函数 146 6.3.5 ioctl函数 146 6.3.6 使用文件私有数据 148 6.4 globalmem驱动在用户空间中的验证 156 6.5 总结 157 [0第0]7章 Linux设备驱动中的并发控制 158 7.1 并发与竞态 158 7.2 编译乱序和执行乱序 160 7.3 中断屏蔽 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 自旋锁 169 7.5.1 自旋锁的使用 169 7.5.2 读写自旋锁 173 7.5.3 顺序锁 174 7.5.4 读-复制-更新 176 7.6 信号量 181 7.7 互斥体 183 7.8 完成量 184 7.9 增加并发控制后的globalmem的设备驱动 185 7.10 总结 188 [0第0]8章 Linux设备驱动中的阻塞与非阻塞I/O 189 8.1 阻塞与非阻塞I/O 189 8.1.1 等待队列 191 8.1.2 支持阻塞操作的globalfifo设备驱动 194 8.1.3 在用户空间验证globalfifo的读写 198 8.2 轮询操作 198 8.2.1 轮询的概念与作用 198 8.2.2 应用程序中的轮询编程 199 8.2.3 设备驱动中的轮询编程 201 8.3 支持轮询操作的globalfifo驱动 202 8.3.1 在globalfifo驱动中增加轮询操作 202 8.3.2 在用户空间中验证globalfifo设备的轮询 203 8.4 总结 205 [0第0]9章 Linux设备驱动中的异步通[0知0]与异步I/O 206 9.1 异步通[0知0]的概念与作用 206 9.2 Linux异步通[0知0]编程 207 9.2.1 Linux信号 207 9.2.2 信号的接收 208 9.2.3 信号的释放 210 9.3 支持异步通[0知0]的globalfifo驱动 212 9.3.1 在globalfifo驱动中增加异步通[0知0] 212 9.3.2 在用户空间中验证globalfifo的异步通[0知0] 214 9.4 Linux异步I/O 215 9.4.1 AIO概念与GNU C库AIO 215 9.4.2 Linux内核AIO与libaio 219 9.4.3 AIO与设备驱动 222 9.5 总结 223 [0第0]10章 中断与时钟 224 10.1 中断与定时器 224 10.2 Linux中断处理程序架构 227 10.3 Linux中断编程 228 10.3.1 申请和释放中断 228 10.3.2 使能和屏蔽中断 230 10.3.3 底半部机制 230 10.3.4 实例:GPIO按键的中断 235 10.4 中断共享 237 10.5 内核定时器 238 10.5.1 内核定时器编程 238 10.5.2 内核中延迟的工作delayed_work 242 10.5.3 实例:秒字符设备 243 10.6 内核延时 247 10.6.1 短延迟 247 10.6.2 长延迟 248 10.6.3 睡着延迟 248 10.7 总结 250 [0第0]11章 内存与I/O访问 251 11.1 CPU与内存、I/O 251 11.1.1 内存空间与I/O空间 251 11.1.2 内存管理单元 252 11.2 Linux内存管理 256 11.3 内存存取 261 11.3.1 用户空间内存动态申请 261 11.3.2 内核空间内存动态申请 262 11.4 设备I/O端口和I/O内存的访问 267 11.4.1 Linux I/O端口和I/O内存访问接口 267 11.4.2 申请与释放设备的I/O端口和I/O内存 268 11.4.3 设备I/O端口和I/O内存访问流程 269 11.4.4 将设备地址映射到用户空间 270 11.5 I/O内存静态映射 276 11.6 DMA 277 11.6.1 DMA与Cache一致性 278 11.6.2 Linux下的DMA编程 279 11.7 总结 285 [0第0]12章 Linux设备驱动的软件架构思想 286 12.1 Linux驱动的软件架构 286 12.2 platform设备驱动 290 12.2.1 platform总线、设备与驱动 290 12.2.2 将globalfifo作为platform设备 293 12.2.3 platform设备资源和数据 295 12.3 设备驱动的分层思想 299 12.3.1 设备驱动核心层和例化 299 12.3.2 输入设备驱动 301 12.3.3 RTC设备驱动 306 12.3.4 Framebuffer设备驱动 309 12.3.5 终端设备驱动 311 12.3.6 misc设备驱动 316 12.3.7 驱动核心层 321 12.4 主机驱动与外设驱动分离的设计思想 321 12.4.1 主机驱动与外设驱动分离 321 12.4.2 Linux SPI主机和设备驱动 322 12.5 总结 330 [0第0]13章 Linux块设备驱动 331 13.1 块设备的I/O操作特点 331 13.2 Linux块设备驱动结构 332 13.2.1 block_device_operations结构体 332 13.2.2 gendisk结构体 334 13.2.3 bio、request和request_queue 335 13.2.4 I/O调度器 339 13.3 Linux块设备驱动的初始化 340 13.4 块设备的打开与释放 342 13.5 块设备驱动的ioctl函数 342 13.6 块设备驱动的I/O请求处理 343 13.6.1 使用请求队列 343 13.6.2 不使用请求队列 347 13.7 实例:vmem_disk驱动 349 13.7.1 vmem_disk的硬件原理 349 13.7.2 vmem_disk驱动模块的加载与卸载 349 13.7.3 vmem_disk设备驱动的block_device_operations 351 13.7.4 vmem_disk的I/O请求处理 352 13.8 Linux MMC子系统 354 13.9 总结 357 [0第0]14章 Linux网络设备驱动 358 14.1 Linux网络设备驱动的结构 358 14.1.1 网络协议接口层 359 14.1.2 网络设备接口层 363 14.1.3 设备驱动功能层 367 14.2 网络设备驱动的注册与注销 367 14.3 网络设备的初始化 369 14.4 网络设备的打开与释放 370 14.5 数据发送流程 371 14.6 数据接收流程 372 14.7 网络连接状态 375 14.8 参数设置和统计数据 377 14.9 DM9000网卡设备驱动实例 380 14.9.1 DM9000网卡硬件描述 380 14.9.2 DM9000网卡驱动设计分析 380 14.10 总结 386 [0第0]15章 Linux I2C核心、总线与设备驱动 387 15.1 Linux I2C体系结构 387 15.2 Linux I2C核心 394 15.3 Linux I2C适配器驱动 396 15.3.1 I2C适配器驱动的注册与注销 396 15.3.2 I2C总线的通信方[0法0] 397 15.4 Linux I2C设备驱动 399 15.4.1 Linux I2C设备驱动的模块加载与卸载 400 15.4.2 Linux I2C设备驱动的数据传输 400 15.4.3 Linux的i2c-dev.c文件分析 400 15.5 Tegra I2C总线驱动实例 405 15.6 AT24xx EEPROM的I2C设备驱动实例 410 15.7 总结 413 [0第0]16章 USB主机、设备与Gadget驱动 414 16.1 Linux USB驱动层次 414 16.1.1 主机侧与设备侧USB驱动 414 16.1.2 设备、配置、接口、端点 415 16.2 USB主机控制器驱动 420 16.2.1 USB主机控制器驱动的整体结构 420 16.2.2 实例:Chipidea USB主机驱动 425 16.3 USB设备驱动 425 16.3.1 USB设备驱动的整体结构 425 16.3.2 USB请求块 430 16.3.3 探测和断开函数 435 16.3.4 USB骨架程序 436 16.3.5 实例:USB键盘驱动 443 16.4 USB UDC与Gadget驱动 446 16.4.1 UDC和Gadget驱动的关键数据结构与API 446 16.4.2 实例:Chipidea USB UDC驱动 451 16.4.3 实例:Loopback Function驱动 453 16.5 USB OTG驱动 456 16.6 总结 458 [0第0]17章 I2C、SPI、USB驱动架构类比 459 17.1 I2C、SPI、USB驱动架构 459 17.2 I2C主机和外设眼里的Linux世界 460 [0第0]18章 ARM Linux设备树 461 18.1 ARM设备树起源 461 18.2 设备树的组成和结构 462 18.2.1 DTS、DTC和DTB等 462 18.2.2 根节点兼容性 468 18.2.3 设备节点兼容性 470 18.2.4 设备节点及label的命[0名0] 475 18.2.5 地址编码 477 18.2.6 中断连接 479 18.2.7 GPIO、时钟、pinmux连接 480 18.3 由设备树引发的BSP和驱动变更 484 18.4 常用的OF API 490 18.5 总结 493 [0第0]19章 Linux电源管理的系统架构和驱动 494 19.1 Linux电源管理的全局架构 494 19.2 CPUFreq驱动 495 19.2.1 SoC的CPUFreq驱动实现 495 19.2.2 CPUFreq的策略 501 19.2.3 CPUFreq的性能测试和调[0优0] 501 19.2.4 CPUFreq通[0知0] 502 19.3 CPUIdle驱动 504 19.4 PowerTop 508 19.5 Regulator驱动 508 19.6 OPP 511 19.7 PM QoS 515 19.8 CPU热插拔 518 19.9 挂起到RAM 522 19.10 运行时的PM 528 19.11 总结 534 [0第0]20章 Linux芯片级移植及底层驱动 535 20.1 ARM Linux底层驱动的组成和现状 535 20.2 内核节拍驱动 536 20.3 中断控制器驱动 541 20.4 SMP多核启动以及CPU热插拔驱动 549 20.5 DEBUG_LL和EARLY_PRINTK的设置 556 20.6 GPIO驱动 557 20.7 pinctrl驱动 560 20.8 时钟驱动 572 20.9 dmaengine驱动 578 20.10 总结 580 [0第0]21章 Linux设备驱动的调试 581 21.1 GDB调试器的用[0法0] 581 21.1.1 GDB的基本用[0法0] 581 21.1.2 DDD图形界面调试工具 591 21.2 Linux内核调试 594 21.3 内核打印信息——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 使用仿真器调试内核 612 21.11 应用程序调试 613 21.12 Linux性能监控与调[0优0]工具 616 21.13 总结 618 |
| 编辑推荐 |
| 历时8年,三次重构,内容愈加炉火纯青。 全部代码更新至全新的Linux 4.0版本。 全面讲解ARM Linux新版本内核架构,如设备树等。 不仅仅注重[0知0]识和程序的讲解,更注重程序的思想、演变、架构和算[0法0] 对于嵌入式工程师来说,进入更高阶段后,[0学0]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[0知0]识、工具之外,往往还需要思路上的指导。本书不但帮助Linux设备驱动开发的初[0学0]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[0学0]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[0学0]习Linux设备驱动开发过程中的一座“灯塔”。 |
实战案例的丰富度和贴合度是这本书的又一个巨大亮点,它完全摆脱了许多理论书籍中“纸上谈兵”的弊病。书中提供的每一个代码示例都并非是孤立的、为了演示某个API而存在的“玩具”代码,而是与真实的硬件交互场景紧密结合的微型项目。例如,在讲解I/O调度器时,作者不仅展示了如何编写一个驱动,还详细模拟了多线程并发访问、中断处理的场景,并提供了相应的性能分析和调试思路。这种接近生产环境的模拟,让我能够提前预见到在实际项目中可能会遇到的陷阱和疑难杂症。更贴心的是,作者在代码注释中对于一些特定的编译器优化或内存屏障的使用,都给出了非常详尽的解释,这对于理解底层并发控制至关重要。可以说,这本书提供了一套可以直接应用于工作或高阶学习的实践蓝图,它不是教你怎么做,而是直接带你去做,并在过程中告诉你每一步背后的原理和权衡。
评分语言风格上,这本书展现出了一种罕见的、恰到好处的平衡感。它既保有技术书籍应有的严谨性和精确性,避免了模糊不清的描述,但同时,作者的文字又充满了活力和洞察力,让人在阅读枯燥的技术文档时也不会感到乏味。你会发现作者在讲解那些晦涩的锁机制或内存管理部分时,会不自觉地运用一些生动的比喻来帮助理解那些抽象的概念,这种表达方式极大地降低了技术门槛。不同于一些翻译过来的技术书籍那种僵硬、晦涩的“机器味”,这里的行文流畅自然,仿佛是同一位技术专家在与你进行深入的一对一交流。即便是涉及高度专业化的术语,作者也总能巧妙地在第一次出现时给出清晰的界定,后续的引用则保持了高度的一致性,这种语言上的细腻处理,体现了作者对目标读者群体的深刻理解和尊重。
评分这本书的排版和装帧设计着实让人眼前一亮。首先,从拿到书的那一刻起,厚实的纸张和精美的封面设计就传递出一种专业和严谨的气息。内页的字体选择恰到好处,既保证了阅读的舒适度,又在技术图表的呈现上做得非常清晰。我尤其欣赏作者在代码块的处理上所下的功夫,无论是颜色的区分还是缩进的对齐,都体现了对细节的极致追求。对于像驱动开发这种高度依赖代码阅读和理解的领域,清晰的版式是至关重要的,它能极大地减少阅读疲劳,让学习的效率倍增。即便是初次接触Linux内核编程的新手,面对密密麻麻的代码和复杂的结构图时,也能因为良好布局而感到不那么畏惧。此外,书中的插图和架构图设计得非常直观,它们有效地将抽象的内核概念具象化,比如对不同子系统间数据流动的描述,通过一张精心绘制的流程图,比纯文字描述要高效得多。这种对阅读体验的重视,使得整本书不仅仅是一本技术手册,更像是一件经过精心打磨的工艺品,让人在学习知识的同时,也享受到一种视觉上的愉悦。
评分对于一个长期关注系统底层开发的学习者而言,选择一本能紧跟技术前沿的书籍至关重要。这本书在内容组织上体现了对新近内核特性的关注,这使得它具有很强的时效价值。我特别留意到其中对一些新兴的设备管理框架的介绍,这些内容在旧的教材中往往是缺失或处理得比较笼统的。作者似乎非常清楚,在快速迭代的开源社区中,维护知识的“新鲜度”是多么困难,但他们成功地做到了。这种对技术演进的敏锐捕捉,确保了读者学习到的知识结构是面向未来的,而不是停留在几年前的过时标准上。这种前瞻性,使得这本书不仅适合初学者入门,对于资深开发者进行知识更新和查漏补缺,也同样具有不可替代的价值,体现了作者深厚的行业积累和对技术趋势的精准把握。
评分这本书在讲解复杂概念时所采用的逻辑推演方式,简直是教科书级别的范本。作者并非简单地罗列API和数据结构,而是采用了一种由浅入深、层层递进的叙事结构。举例来说,在介绍某个核心驱动模块的初始化流程时,作者首先会从用户空间发起调用的角度切入,然后逐步深入到内核层级的钩子函数,最后才揭示出实际硬件交互的细节。这种“剥洋葱”式的解析方法,极大地帮助我构建了一个完整的知识框架,避免了因为只见树木不见森林而产生的困惑。更值得称赞的是,作者总能在关键的技术难点处,插入一些“为什么是这样设计”的哲学思考和历史背景介绍,这使得我对现有内核设计思想的形成有了更深层次的理解,而非仅仅停留在“如何使用”的层面。这种兼顾宏观视野与微观细节的讲解力度,无疑是那些想要成为领域专家的读者所梦寐以求的。我感觉自己不再是生硬地背诵知识点,而是在跟随一位经验丰富的导师进行实地考察。
评分不错,Linux学习的一本好书
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