Linux設備驅動開發(fā)詳解：基于最新的Linux 4.0內核

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推薦序二
前言
第1章 Linux設備驅動概述及開發(fā)環(huán)境構建
1.1 設備驅動的作用
1.2 無操作系統(tǒng)時的設備驅動
1.3 有操作系統(tǒng)時的設備驅動
1.4 Linux設備驅動
1.4.1 設備的分類及特點
1.4.2 Linux設備驅動與整個軟硬件系統(tǒng)的關系
1.4.3 Linux設備驅動的重點、難點
1.5 Linux設備驅動的開發(fā)環(huán)境構建
1.5.1 PC上的Linux環(huán)境
1.5.2 QEMU實驗平臺
1.5.3 源代碼閱讀和編輯
1.6 設備驅動Hello World：LED驅動
1.6.1 無操作系統(tǒng)時的LED驅動
1.6.2 Linux下的LED驅動
第2章 驅動設計的硬件基礎
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 硬件時序分析
2.6.1 時序分析的概念
2.6.2 典型的硬件時序
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
第3章 Linux內核及內核編程
3.1 Linux內核的發(fā)展與演變
3.2 Linux 2.6后的內核特點
3.3 Linux內核的組成
3.3.1 Linux內核源代碼的目錄結構
3.3.2 Linux內核的組成部分
3.3.3 Linux內核空間與用戶空間
3.4 Linux內核的編譯及加載
3.4.1 Linux內核的編譯
3.4.2 Kconfig和Makefile
3.4.3 Linux內核的引導
3.5 Linux下的C編程特點
3.5.1 Linux編碼風格
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 實驗室建設
3.8 串口工具
3.9 總結
第4章 Linux內核模塊
4.1 Linux內核模塊簡介
4.2 Linux內核模塊程序結構
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 導出符號
4.7 模塊聲明與描述
4.8 模塊的使用計數(shù)
4.9 模塊的編譯
4.10 使用模塊“繞開”GPL
4.11 總結
第5章 Linux文件系統(tǒng)與設備文件
5.1 Linux文件操作
5.1.1 文件操作系統(tǒng)調用
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)目錄結構
5.2.2 Linux文件系統(tǒng)與設備驅動
5.3 devfs
5.4 udev用戶空間設備管理
5.4.1 udev與devfs的區(qū)別
5.4.2 sysfs文件系統(tǒng)與Linux設備模型
5.4.3 udev的組成
5.4.4 udev規(guī)則文件
5.5 總結
第6章 字符設備驅動
6.1 Linux字符設備驅動結構
6.1.1 cdev結構體
6.1.2 分配和釋放設備號
6.1.3 f?ile_operations結構體
6.1.4 Linux字符設備驅動的組成
6.2 globalmem虛擬設備實例描述
6.3 globalmem設備驅動
6.3.1 頭文件、宏及設備結構體
6.3.2 加載與卸載設備驅動
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驅動在用戶空間中的驗證
6.5 總結
第7章 Linux設備驅動中的并發(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的設備驅動
7.10 總結
第8章 Linux設備驅動中的阻塞與非阻塞I/O
8.1 阻塞與非阻塞I/O
8.1.1 等待隊列
8.1.2 支持阻塞操作的globalf?ifo設備驅動
8.1.3 在用戶空間驗證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 應用程序中的輪詢編程
8.2.3 設備驅動中的輪詢編程
8.3 支持輪詢操作的globalf?ifo驅動
8.3.1 在globalf?ifo驅動中增加輪詢操作
8.3.2 在用戶空間中驗證globalf?ifo設備的輪詢
8.4 總結
第9章 Linux設備驅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驅動
9.3.1 在globalf?ifo驅動中增加異步通知
9.3.2 在用戶空間中驗證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內核AIO與libaio
9.4.3 AIO與設備驅動
9.5 總結
第10章 中斷與時鐘
10.1 中斷與定時器
10.2 Linux中斷處理程序架構
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 底半部機制
10.3.4 實例：GPIO按鍵的中斷
10.4 中斷共享
10.5 內核定時器
10.5.1 內核定時器編程
10.5.2 內核中延遲的工作delayed_work
10.5.3 實例：秒字符設備
10.6 內核延時
10.6.1 短延遲
10.6.2 長延遲
10.6.3 睡著延遲
10.7 總結
第11章 內存與I/O訪問
11.1 CPU與內存、I/O
11.1.1 內存空間與I/O空間
11.1.2 內存管理單元
11.2 Linux內存管理
11.3 內存存取
11.3.1 用戶空間內存動態(tài)申請
11.3.2 內核空間內存動態(tài)申請
11.4 設備I/O端口和I/O內存的訪問
11.4.1 Linux I/O端口和I/O內存訪問接口
11.4.2 申請與釋放設備的I/O端口和I/O內存
11.4.3 設備I/O端口和I/O內存訪問流程
11.4.4 將設備地址映射到用戶空間
11.5 I/O內存靜態(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
第12章 Linux設備驅動的軟件架構思想
12.1 Linux驅動的軟件架構
12.2 platform設備驅動
12.2.1 platform總線、設備與驅動
12.2.2 將globalf?ifo作為platform設備
12.2.3 platform設備資源和數(shù)據(jù)
12.3 設備驅動的分層思想
12.3.1 設備驅動核心層和例化
12.3.2 輸入設備驅動
12.3.3 RTC設備驅動
12.3.4 Framebuffer設備驅動
12.3.5 終端設備驅動
12.3.6 misc設備驅動
12.3.7 驅動核心層
12.4 主機驅動與外設驅動分離的設計思想
12.4.1 主機驅動與外設驅動分離
12.4.2 Linux SPI主機和設備驅動
12.5 總結
第13章 Linux塊設備驅動
13.1 塊設備的I/O操作特點
13.2 Linux塊設備驅動結構
13.2.1 block_device_operations結構體
13.2.2 gendisk結構體
13.2.3 bio、request和request_queue
13.2.4 I/O調度器
13.3 Linux塊設備驅動的初始化
13.4 塊設備的打開與釋放
13.5 塊設備驅動的ioctl函數(shù)
13.6 塊設備驅動的I/O請求處理
13.6.1 使用請求隊列
13.6.2 不使用請求隊列
13.7 實例：vmem_disk驅動
13.7.1 vmem_disk的硬件原理
13.7.2 vmem_disk驅動模塊的加載與卸載
13.7.3 vmem_disk設備驅動的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
第14章 Linux網(wǎng)絡設備驅動
14.1 Linux網(wǎng)絡設備驅動的結構
14.1.1 網(wǎng)絡協(xié)議接口層
14.1.2 網(wǎng)絡設備接口層
14.1.3 設備驅動功能層
14.2 網(wǎng)絡設備驅動的注冊與注銷
14.3 網(wǎng)絡設備的初始化
14.4 網(wǎng)絡設備的打開與釋放
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)絡連接狀態(tài)
14.8 參數(shù)設置和統(tǒng)計數(shù)據(jù)
14.9 DM9000網(wǎng)卡設備驅動實例
14.9.1 DM9000網(wǎng)卡硬件描述
14.9.2 DM9000網(wǎng)卡驅動設計分析
14.10 總結
第15章 Linux I2C核心、總線與設備驅動
15.1 Linux I2C體系結構
15.2 Linux I2C核心
15.3 Linux I2C適配器驅動
15.3.1 I2C適配器驅動的注冊與注銷
15.3.2 I2C總線的通信方法
15.4 Linux I2C設備驅動
15.4.1 Linux I2C設備驅動的模塊加載與卸載
15.4.2 Linux I2C設備驅動的數(shù)據(jù)傳輸
15.4.3 Linux的i2cdev.c文件分析
15.5 Tegra I2C總線驅動實例
15.6 AT24xx EEPROM的I2C設備驅動實例
15.7 總結
第16章 USB主機、設備與Gadget驅動
16.1 Linux USB驅動層次
16.1.1 主機側與設備側USB驅動
16.1.2 設備、配置、接口、端點
16.2 USB主機控制器驅動
16.2.1 USB主機控制器驅動的整體結構
16.2.2 實例：Chipidea USB主機驅動
16.3 USB設備驅動
16.3.1 USB設備驅動的整體結構
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 實例：USB鍵盤驅動
16.4 USB UDC與Gadget驅動
16.4.1 UDC和Gadget驅動的關鍵數(shù)據(jù)結構與API
16.4.2 實例：Chipidea USB UDC驅動
16.4.3 實例：Loopback Function驅動
16.5 USB OTG驅動
16.6 總結
第17章 I2C、SPI、USB驅動架構類比
17.1 I2C、SPI、USB驅動架構
17.2 I2C主機和外設眼里的Linux世界
第18章 ARM Linux設備樹
18.1 ARM設備樹起源
18.2 設備樹的組成和結構
18.2.1 DTS、DTC和DTB等
18.2.2 根節(jié)點兼容性
18.2.3 設備節(jié)點兼容性
18.2.4 設備節(jié)點及l(fā)abel的命名
18.2.5 地址編碼
18.2.6 中斷連接
18.2.7 GPIO、時鐘、pinmux連接
18.3 由設備樹引發(fā)的BSP和驅動變更
18.4 常用的OF API
18.5 總結
第19章 Linux電源管理的系統(tǒng)架構和驅動
19.1 Linux電源管理的全局架構
19.2 CPUFreq驅動
19.2.1 SoC的CPUFreq驅動實現(xiàn)
19.2.2 CPUFreq的策略
19.2.3 CPUFreq的性能測試和調優(yōu)
19.2.4 CPUFreq通知
19.3 CPUIdle驅動
19.4 PowerTop
19.5 Regulator驅動
19.6 OPP
19.7 PM QoS
19.8 CPU熱插拔
19.9 掛起到RAM
19.10 運行時的PM
19.11 總結
第20章 Linux芯片級移植及底層驅動
20.1 ARM Linux底層驅動的組成和現(xiàn)狀
20.2 內核節(jié)拍驅動
20.3 中斷控制器驅動
20.4 SMP多核啟動以及CPU熱插拔驅動
20.5 DEBUG_LL和EARLY_PRINTK的設置
20.6 GPIO驅動
20.7 pinctrl驅動
20.8 時鐘驅動
20.9 dmaengine驅動
20.10 總結
第21章 Linux設備驅動的調試
21.1 GDB調試器的用法
21.1.1 GDB的基本用法
21.1.2 DDD圖形界面調試工具
21.2 Linux內核調試
21.3 內核打印信息--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 使用仿真器調試內核
21.11 應用程序調試
21.12 Linux性能監(jiān)控與調優(yōu)工具
21.13 總結