Android深度探索：HAL與驅(qū)動開發(fā)（卷1）

第一篇　Android驅(qū)動開發(fā)前的準(zhǔn)備　
第1章　Android系統(tǒng)移植與驅(qū)動開發(fā)概述　
1.1　Android系統(tǒng)架構(gòu)　
1.2　Android系統(tǒng)移植的主要工作　
1.3　查看Linux內(nèi)核版本　
1.4　Linux內(nèi)核版本號的定義規(guī)則　
1.5　如何學(xué)習(xí)Linux驅(qū)動開發(fā)　
1.6　Linux設(shè)備驅(qū)動　
1.6.1　設(shè)備驅(qū)動的發(fā)展和作用　
1.6.2　設(shè)備的分類及特點　
1.7　 見識一下什么叫Linux驅(qū)動：LED　
1.8　小結(jié)　第2章　搭建Android開發(fā)環(huán)境　
2.1　Android底層開發(fā)需要哪些工具　
2.2　安裝JDK　
2.3　搭建Android應(yīng)用程序開發(fā)環(huán)境　
2.3.1　安裝Android SDK　
2.3.2　安裝Eclipse　
2.3.3　安裝ADT　
2.3.4　配置ADT　
2.3.5　建立AVD　
2.4　安裝Android NDK開發(fā)環(huán)境　
2.4.1　下載Android NDK　
2.4.2　安裝CDT　
2.4.3　命令行方式編譯Android NDK程序　
2.4.4　導(dǎo)入Android NDK的例子　
2.4.5　配置Android NDK的集成開發(fā)環(huán)境　
2.5　安裝交叉編譯環(huán)境　
2.6　小結(jié)　第3章　Git使用入門　
3.1　安裝Git　
3.2　查看Git文檔　
3.3　源代碼的提交與獲取　
3.3.1　創(chuàng)建版本庫：git init　
3.3.2　將文件提交到本地版本庫：git commit　
3.3.3　創(chuàng)建本地分支：git branch　
3.3.4　切換本地分支：git checkout　
3.3.5　在GitHub上創(chuàng)建開源項目　
3.3.6　上傳源代碼到GitHub：git push　
3.3.7　從GitHub下載源代碼：git clone　
3.4　小結(jié)　第4章　源代碼的下載和編譯　
4.1　下載、編譯和測試Android源代碼　
4.1.1　配置Android源代碼下載環(huán)境　
4.1.2　Android源代碼目錄結(jié)構(gòu)解析　
4.1.3　下載Android源代碼中的一部分　
4.1.4　編譯Android 源代碼　
4.1.5　out目錄結(jié)構(gòu)分析　
4.1.6　將自己的APK作為Android內(nèi)置程序發(fā)布　
4.1.7　用模擬器測試system.img文件　
4.2　下載和編譯Linux內(nèi)核源代碼　
4.2.1　下載Linux內(nèi)核源代碼　
4.2.2　Linux內(nèi)核源代碼的目錄結(jié)構(gòu)　
4.2.3　安裝Android內(nèi)核的編譯環(huán)境　
4.2.4　配置和編譯Linux內(nèi)核　
4.3　小結(jié)　第5章　搭建S3C6410開發(fā)板的測試環(huán)境　
5.1　S3C6410開發(fā)板簡介　
5.2　安裝串口調(diào)試工具：minicom　
5.3　燒寫Android系統(tǒng)　
5.4　配置有線網(wǎng)絡(luò)　
5.5　小結(jié)　第二篇　Android底層開發(fā)入門　第6章　第一個Linux驅(qū)動程序：統(tǒng)計單詞個數(shù)　
6.1　Linux驅(qū)動到底是個什么東西　
6.2　編寫Linux驅(qū)動程序的步驟　
6.3　第一個Linux驅(qū)動：統(tǒng)計單詞個數(shù)　
6.3.1　編寫Linux驅(qū)動程序前的準(zhǔn)備工作　
6.3.2　編寫Linux驅(qū)動程序的骨架(初始化和退出驅(qū)動)　
6.3.3　指定與驅(qū)動相關(guān)的信息　
6.3.4　注冊和注銷設(shè)備文件　
6.3.5　指定回調(diào)函數(shù)　
6.3.6　實現(xiàn)統(tǒng)計單詞數(shù)的算法　
6.3.7　編譯、安裝、卸載Linux驅(qū)動程序　
6.4　使用多種方式測試Linux驅(qū)動　
6.4.1　使用Ubuntu Linux測試Linux驅(qū)動　
6.4.2　在Android模擬器上通過原生(Native)C程序測試Linux驅(qū)動　
6.4.3　使用Android NDK測試Linux驅(qū)動　
6.4.4　使用Java代碼直接操作設(shè)備文件來測試Linux驅(qū)動　
6.4.5　使用S3C6410開發(fā)板測試Linux驅(qū)動　
6.4.6　將驅(qū)動編譯進(jìn)Linux內(nèi)核進(jìn)行測試　
6.5　使用Eclipse開發(fā)和測試Linux驅(qū)動程序　
6.5.1　在Eclipse中開發(fā)Linux驅(qū)動程序　
6.5.2　在Eclipse中測試Linux驅(qū)動　
6.6　小結(jié)　第7章　LED將為我閃爍：控制發(fā)光二級管　
7.1　LED驅(qū)動的實現(xiàn)原理　
7.2　編寫LED驅(qū)動　
7.2.1　體驗LED驅(qū)動的奇妙　
7.2.2　創(chuàng)建LED驅(qū)動的設(shè)備文件　
7.2.3　卸載LED驅(qū)動的設(shè)備文件　
7.2.4　設(shè)置寄存器與初始化LED驅(qū)動　
7.2.5　控制LED　
7.2.6　LED驅(qū)動的模塊參數(shù)　
7.2.7　LED驅(qū)動的完整代碼　
7.3　測試LED驅(qū)動　
7.3.1　編寫測試I/O控制命令的通用程序　
7.3.2　使用NDK測試LED驅(qū)動　
7.3.3　使用Java測試LED驅(qū)動　
7.4　LED驅(qū)動的移植　
7.5　小結(jié)　第8章　讓開發(fā)板發(fā)出聲音：蜂鳴器驅(qū)動　
8.1　Linux驅(qū)動的代碼重用　
8.1.1　編譯是由多個文件組成的Linux驅(qū)動　
8.1.2　Linux驅(qū)動模塊的依賴(導(dǎo)出符號)　
8.2　強行卸載Linux驅(qū)動　
8.3　蜂鳴器(PWM)驅(qū)動　
8.3.1　蜂鳴器驅(qū)動的原理　
8.3.2　實現(xiàn)蜂鳴器驅(qū)動　
8.3.3　測試蜂鳴器驅(qū)動　
8.4　小結(jié)　第9章　硬件抽象層：HAL　
9.1　為什么要在Android中加入HAL　
9.2　Android HAL架構(gòu)　
9.3　為LED驅(qū)動增加HAL　
9.3.1　編寫一款支持HAL的Linux驅(qū)動程序的步驟　
9.3.2　顛覆Linux驅(qū)動的設(shè)計理念：精簡LED驅(qū)動　
9.3.3　測試讀寫寄存器操作　
9.3.4　編寫調(diào)用LED驅(qū)動的HAL模塊　
9.3.5　編寫調(diào)用HAL模塊的Service　
9.3.6　HAL模塊的存放路徑和命名規(guī)則　
9.3.7　編寫調(diào)用Service的Java庫　
9.3.8　測試LED驅(qū)動　
9.4　小結(jié)　第10章　嵌入式Linux的調(diào)試技術(shù)　
10.1　打印內(nèi)核調(diào)試信息：printk　
10.2　防止printk函數(shù)降低Linux 驅(qū)動性能　
10.3　通過虛擬文件系統(tǒng)(/proc)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互　
10.4　調(diào)試工具　
10.4.1　用gdb調(diào)試用戶空間程序　
10.4.2　用gdbserver遠(yuǎn)程調(diào)試用戶空間程序　
10.4.3　用kgdb遠(yuǎn)程調(diào)試內(nèi)核程序　
10.5　小結(jié)　第三篇　Linux驅(qū)動開發(fā)高級技術(shù)　第11章　Linux驅(qū)動程序中的并發(fā)控制　
11.1　并發(fā)和競態(tài)　
11.2 原子操作　
11.2.1　整型原子操作　
11.2.2　64位整型原子操作　
11.2.3　位原子操作　
11.2.4　用原子操作阻止設(shè)備文件被多個進(jìn)程打開　
11.3 自旋鎖(Spin Lock)　
11.3.1　自旋鎖的使用方法　
11.3.2　使用自旋鎖保護(hù)臨界區(qū)　
11.3.3　讀寫自旋鎖　
11.3.4　使用讀寫自旋鎖保護(hù)臨界區(qū)　
11.3.5　順序鎖(seqlock)　
11.3.6　使用順序鎖寫入正在讀取的共享資源　
11.4　讀—復(fù)制—更新(RCU)機(jī)制　
11.4.1　RCU的原理　
11.4.2　RCU API　
11.4.3　RCU的應(yīng)用　
11.5　信號量(Semaphore)　
11.5.1　信號量的使用　
11.5.2　信號量用于同步　
11.5.3　讀寫信號量　
11.5.4　使用讀寫信號量保護(hù)臨界區(qū)　
11.6　互斥體(Mutex)　
11.7　完成量(Completion)　
11.8　小結(jié)　第12章　Linux驅(qū)動程序中的阻塞和非阻塞I/O　
12.1　等待隊列　
12.1.1　等待隊列原理　
12.1.2　等待隊列的API　
12.1.3　等待隊列的使用方法　
12.1.4　支持休眠和喚醒的Linux驅(qū)動　
12.2　輪詢操作　
12.2.1　用戶空間的select函數(shù)　
12.2.2　內(nèi)核空間的poll函數(shù)　
12.2.3　以非阻塞的方式訪問Linux驅(qū)動　
12.3 小結(jié)　第13章　Linux驅(qū)動程序中的異步編程　
13.1　信號與異步通知　
13.1.1　Linux信號　
13.1.2　接收Linux信號　
13.1.3　發(fā)送信號　
13.2　異步I/O(AIO)　
13.2.1　異步操作的API　
13.2.2　異步讀寫本地文件　
13.2.3　Linux驅(qū)動中的異步函數(shù)(aio_read和aio_write)　
13.2.4　接收信號時異步讀取數(shù)據(jù)　
13.2.5　AIO中的回調(diào)函數(shù)　
13.3　小結(jié)　第14章　Linux中斷和底半部　
14.1　什么是中斷　
14.2　中斷處理程序　
14.3　Linux 中斷處理的核心：頂半部和底半部　
14.4　獲取Linux 系統(tǒng)的中斷統(tǒng)計信息　
14.5　Linux 中斷編程　
14.5.1　注冊中斷處理程序　
14.5.2　注銷中斷處理程序　
14.5.3　編寫中斷處理函數(shù)　
14.5.4　共享中斷處理程序　
14.5.5　禁止和激活中斷　
14.5.6　禁止和激活中斷線　
14.5.7　獲取中斷系統(tǒng)的狀態(tài)　
14.5.8　與中斷編程相關(guān)的函數(shù)和宏　
14.6　實例：S3C6410實時鐘中斷　
14.7　中斷中下文　
14.8　中斷的實現(xiàn)原理　
14.9　底半部　
14.9.1　為什么要使用底半部　
14.9.2　實現(xiàn)底半部的機(jī)制　
14.9.3　軟中斷　
14.9.4　Tasklet　
14.9.5　實例：Tasklet演示　
14.9.6　軟中斷處理線程(ksoftirqd)　
14.9.7　工作隊列(work queue)　
14.9.8　與工作隊列相關(guān)的API　
14.9.9　實例：工作隊列演示　
14.10　小結(jié)　第15章　時間管理　
15.1　Linux內(nèi)核中的時間概念　
15.1.1　時鐘頻率　
15.1.2　提高時鐘頻率的優(yōu)點和缺點　
15.2　節(jié)拍總數(shù)(jiffies)　
15.2.1　訪問jiffies　
15.2.2　jiffies、時間和時鐘頻率之間的轉(zhuǎn)換　
15.2.3　jiffies的回繞　
15.2.4　用戶空間和時鐘頻率　
15.3　實時時鐘和定時器　
15.4　時鐘中斷處理程序的實現(xiàn)　
15.5　讀寫本地時間　
15.6　內(nèi)核定時器　
15.6.1　如何使用內(nèi)核定時器　
15.6.2　實例：秒表定時器　
15.7　內(nèi)核延遲　
15.7.1　忙等待　
15.7.2　短延遲　
15.7.3　休眠延遲(schedule_timeout)　
15.8　小結(jié)　第16章　內(nèi)存管理與I/O訪問　
16.1　內(nèi)存管理模式　
16.1.1　內(nèi)存的基本單位：頁(Page)　
16.1.2　頁的邏輯劃分：區(qū)(zone)　
16.1.3　獲取頁　
16.1.4　釋放頁　
16.2　分配連續(xù)的內(nèi)存空間(Kmalloc)　
16.2.1　gfp_mask標(biāo)志　
16.2.2　釋放內(nèi)存(kfree)　
16.3　分配不連續(xù)的內(nèi)存空間(vmalloc)　
16.4　全局緩存(slab)　
16.4.1　Slab層的實現(xiàn)原理　
16.4.2　Slab分配器　
16.4.3　示例：從Slab高速緩存中分配和釋放對象　
16.5　Linux內(nèi)存池　
16.5.1　內(nèi)存池的實現(xiàn)原理　
16.5.2　示例：從內(nèi)存池獲取對象　
16.6　虛擬地址與物理地址之間的轉(zhuǎn)換　
16.7　設(shè)備I/O端口與I/O內(nèi)存　
16.7.1　讀寫I/O端口　
16.7.2　讀寫I/O內(nèi)存　
16.7.3　將I/O端口映射為I/O內(nèi)存　
16.7.4　申請和釋放設(shè)備I/O端口和I/O內(nèi)存　
16.7.5　使用設(shè)備I/O端口和I/O內(nèi)存的一般步驟　
16.8　內(nèi)核空間與用戶空間共享數(shù)據(jù)　
16.8.1　內(nèi)存映射與VMA　
16.8.2　示例：用戶程序讀取內(nèi)核空間數(shù)據(jù)　
16.9　I/O內(nèi)存靜態(tài)映射　
16.10　小結(jié)　第四篇　Linux設(shè)備驅(qū)動與Android底層開發(fā)　第17章　RTC驅(qū)動　
17.1　實時時鐘(RTC)結(jié)構(gòu)與移植內(nèi)容　
17.1.1　RTC系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)　
17.1.2　RTC驅(qū)動主要的移植工作　
17.2　RTC系統(tǒng)中的Android部分　
17.2.1　警報管理：AlarmManager　
17.2.2　警報服務(wù)：AlarmManagerService　
17.2.3　直接與Alarm驅(qū)動交互的JNI代碼　
17.3　Alarm驅(qū)動的分析與移植　
17.3.1　Alarm驅(qū)動簡介　
17.3.2　Alarm驅(qū)動中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　
17.3.3　Alarm驅(qū)動的應(yīng)用層接口(alarm_dev.c)代碼分析　
17.3.4　Alarm驅(qū)動的通用文件(alarm.c)代碼分析　
17.4　RTC驅(qū)動的分析與移植　
17.4.1　實時時鐘(RTC)的特性　
17.4.2　RTC的結(jié)構(gòu)　
17.4.3　RTC芯片的寄存器　
17.4.4　RTC驅(qū)動的用戶空間接口　
17.4.5　RTC系統(tǒng)組件之間的調(diào)用關(guān)系　
17.4.6　設(shè)備文件(/dev/rtc0)的I/O命令　
17.4.7　sysfs虛擬文件處理函數(shù)　
17.4.8　proc虛擬文件處理函數(shù)　
17.5　小結(jié)　第18章　LCD驅(qū)動　
18.1　LCD簡介　
18.1.1　液晶的工作原理　
18.1.2　LCD的種類　
18.1.3　LCD的技術(shù)參數(shù)　
18.1.4　LCD時序圖　
18.2　LCD驅(qū)動結(jié)構(gòu)分析和移植要點　
18.3　幀緩沖(FrameBuffer)驅(qū)動設(shè)計與實現(xiàn)　
18.3.1　FrameBuffer設(shè)備　
18.3.2　示例：通過dd命令與FrameBuffer設(shè)備文件交互　
18.3.3　示例：編寫訪問FrameBuffer設(shè)備文件的程序　
18.3.4　FrameBuffer驅(qū)動的架構(gòu)　
18.3.5　FrameBuffer驅(qū)動主要的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　
18.3.6　如何在Linux內(nèi)核中查找指定的內(nèi)容　
18.3.7　FrameBuffer驅(qū)動設(shè)備事件的處理(fbmem.c)　
18.3.8　FrameBuffer驅(qū)動源代碼分析與移植　
18.4　FrameBuffer驅(qū)動的HAL層分析　
18.4.1　Gralloc庫　
18.4.2　初始化HAL Gralloc的核心結(jié)構(gòu)體　
18.4.3　獲取Gralloc HAL模塊　
18.4.4　與FrameBuffer設(shè)備文件交互　
18.5　調(diào)用Gralloc HAL庫　
18.6　小結(jié)　第19章　音頻驅(qū)動　
19.1　音頻驅(qū)動基礎(chǔ)　
19.1.1　數(shù)字音頻簡介　
19.1.2　ALSA架構(gòu)簡介　
19.1.3　ALSA設(shè)備文件　
19.1.4　數(shù)字采樣與數(shù)字錄音　
19.1.5　混音器　
19.1.6　音頻驅(qū)動的目錄結(jié)構(gòu)　
19.1.7　音頻設(shè)備硬件接口　
19.1.8　ALSA架構(gòu)支持的聲卡芯片　
19.2　AC97芯片的寄存器　
19.2.1　控制寄存器　
19.2.2　狀態(tài)寄存器　
19.2.3　編解碼器命令寄存器　
19.2.4　編解碼器狀態(tài)寄存器　
19.2.5　PCM輸出/輸入通道FIFO數(shù)據(jù)寄存器　
19.2.6　MIC輸入通道FIFO地址寄存器　
19.2.7　PCM輸出/輸入通道FIFO數(shù)據(jù)寄存器　
19.2.8　MIC輸入通道FIFO數(shù)據(jù)寄存器　
19.3　創(chuàng)建聲卡　
19.3.1　聲卡的頂層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　
19.3.2　創(chuàng)建聲卡的步驟　
19.3.3　示例：基于ARM的AC97音頻驅(qū)動　
19.4　音頻邏輯設(shè)備　
19.4.1　創(chuàng)建PCM設(shè)備　
19.4.2　創(chuàng)建錄音和播放設(shè)備文件節(jié)點　
19.4.3　創(chuàng)建Control設(shè)備數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　
19.4.4　創(chuàng)建Control設(shè)備　
19.4.5　注冊與打開音頻字符設(shè)備　
19.5　嵌入式設(shè)備中的ALSA(ASoC)　
19.5.1　什么是ASoC　
19.5.2　ASoC的硬件架構(gòu)　
19.5.3　ASoC的軟件架構(gòu)　
19.5.4　如何確定S3C開發(fā)板使用了哪個音頻驅(qū)動　
19.5.5　ASoC架構(gòu)中的Machine　
19.5.6　ASoC架構(gòu)中的Codec　
19.5.7　ASoC架構(gòu)中的Platform　
19.6　音頻驅(qū)動的HAL分析　
19.6.1　實現(xiàn)HAL Library　
19.6.2　調(diào)用HAL Library　
19.7　小結(jié)　第20章　Linux塊設(shè)備驅(qū)動　
20.1　塊設(shè)備簡介　
20.2　塊設(shè)備的體系架構(gòu)　
20.3　塊設(shè)備的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)與相關(guān)操作　
20.3.1　磁盤設(shè)備(gendisk結(jié)構(gòu)體)　
20.3.2　block_device_operations結(jié)構(gòu)體　
20.3.3　I/O請求(request結(jié)構(gòu)體)　
20.3.4　請求隊列(request_queue結(jié)構(gòu)體)　
20.3.5　塊I/O(bio結(jié)構(gòu)體)　
20.4　塊設(shè)備的加載和卸載　
20.5　塊設(shè)備的打開和釋放　
20.6　塊設(shè)備的ioctl函數(shù)　
20.7　塊設(shè)備驅(qū)動的I/O請求處理　
20.7.1　依賴請求隊列　
20.7.2　不依賴請求隊列　
20.8　實例1：依賴請求隊列的RamDisk　
20.9　在嵌入式設(shè)備上測試塊設(shè)備驅(qū)動　
20.9.1　編譯、配置和安裝Busybox　
20.9.2　測試塊設(shè)備驅(qū)動　
20.10　實例2：不依賴請求隊列的RamDisk　
20.11　扇區(qū)與磁盤碎片整理　
20.12　小結(jié)　第21章　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動　
21.1　Linux網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動的結(jié)構(gòu)　
21.1.1　網(wǎng)絡(luò)協(xié)議接口層　
21.1.2　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備接口層　
21.1.3　設(shè)備驅(qū)動功能層　
21.1.4　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備與媒介層　
21.2　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動設(shè)計與實現(xiàn)　
21.2.1　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的注冊與注銷　
21.2.2　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的初始化　
21.2.3　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備的打開與釋放　
21.2.4　發(fā)送數(shù)據(jù)　
21.2.5　接收數(shù)據(jù)　
21.2.6　網(wǎng)絡(luò)連接狀態(tài)　
21.3　示例：DM9000網(wǎng)卡設(shè)備驅(qū)動　
21.3.1　如何確定S3C6410開發(fā)板使用的網(wǎng)絡(luò)設(shè)備　
21.3.2　DM9000網(wǎng)卡硬件描述　
21.3.3　網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動的定義與安裝　
21.3.4　初始化DM9000網(wǎng)卡設(shè)備驅(qū)動　
21.3.5　移出網(wǎng)絡(luò)設(shè)備　
21.3.6　打開和停止DM9000網(wǎng)卡　
21.3.7　發(fā)送數(shù)據(jù)　
21.3.8　接收數(shù)據(jù)　
21.3.9　設(shè)置廣播地址　
21.4　小結(jié)　第22章　USB驅(qū)動　
22.1　USB設(shè)備簡介　
22.2　USB驅(qū)動與USB核心之間的交互　
22.2.1　端點(Endpoint)　
22.2.2　接口(Interfaces)　
22.2.3　配置(Config)　
22.3　USB設(shè)備的核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　
22.3.1　USB設(shè)備：usb_device結(jié)構(gòu)體　
22.3.2　USB驅(qū)動：usb_driver結(jié)構(gòu)體　
22.3.3　識別USB設(shè)備：usb_device_id結(jié)構(gòu)體　
22.3.4　USB端點：usb_host_endpoint結(jié)構(gòu)體　
22.3.5　USB接口：usb_interface結(jié)構(gòu)體　
22.3.6　USB配置：usb_host_config結(jié)構(gòu)體　
22.4　描述符數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　
22.4.1　設(shè)備描述符　
22.4.2　配置描述符　
22.4.3　接口描述符　
22.4.4　端點描述符　
22.4.5　字符串描述符　
22.4.6　查看描述符信息　
22.5　USB和sysfs　
22.6　URB(USB請求塊)　
22.6.1　URB結(jié)構(gòu)體　
22.6.2　URB的處理流程　
22.6.3　簡單的批量與控制URB　
22.7　USB驅(qū)動程序的結(jié)構(gòu)　
22.8　鼠標(biāo)驅(qū)動分析　
22.9　小結(jié)