具体描述
内容简介
本书结合大量实例，在基于ARM Cortex-A9四核处理器Exynos4412的硬件教学平台和PC机上，全面详细讲解了Linux设备驱动开发。主要内容包含开发环境的搭建，内核模块，字符设备驱动框架，高级I/O，中断和时间管理，互斥和同步，内存和DMA，Linux设备模型，外设的驱动实例，总线类设备驱动，块设备驱动，网络设备驱动和内核调试技巧。对每一个知识点都有一个对应的典型实例，大多数实例既可以在上面说到的嵌入式平台上运行，也可以在PC机上运行。
作者简介
华清远见嵌入式培训中心，是国内成立较早、规模较大的专业嵌入式培训机构。为满足快速增长的移动开发领域对Android等主流嵌入式操作系统研发人才的需求，华清远见在多年高端嵌入式专业培训和丰富的企业内训实施经验的基础上，于2004年正式成立华清远见3G学院，学院充分整合行业经验及专业领域的企业合作资源优势，打造出专业、科学的实训体系，帮助合作院校时刻紧跟行业用人需求的新趋势，引导毕业生在知识结构上更好地实现与企业真实需求的对接，从而有效提高其就业竞争优势，顺利进入专业研发领域。欢迎访问华清远见教育集团官方网站：http://www.hqyj.com及3G学院官方网站：http://www.3g-edu.org获取更新资讯。目录
第1章 概述 1
第2章 内核模块 6
2．1 第一个内核模块程序 7
2．2 内核模块的相关工具 10
2．3 内核模块一般的形式 11
2．4 将多个源文件编译生成一个内核模块 13
2．5 内核模块参数 15
2．6 内核模块依赖 17
2．7 关于内核模块的进一步讨论 20
2．8 习题 21
第3章 字符设备驱动 23
3．1 字符设备驱动基础 24
3．2 字符设备驱动框架 30
3．3 虚拟串口设备 35
3．4 虚拟串口设备驱动 35
3．5 一个驱动支持多个设备 39
3．6 习题 45
第4章 高级I/O操作 46
4．1 ioctl设备操作 47
4．2 proc文件操作 56
4．3 非阻塞型I/O 58
4．4 阻塞型I/O 60
4．5 I/O多路复用 65
4．6 异步I/O 69
4．7 几种I/O模型总结 73
4．8 异步通知 74
4．9 mmap设备文件操作 83
4．10 定位操作 88
4．11 习题 90
第5章 中断和时间管理 92
5．1 中断进入过程 93
5．2 驱动中的中断处理 98
5．3 中断下半部 101
5．3．1 软中断 102
5．3．2 tasklet 104
5．3．3 工作队列 106
5．4 延时控制 108
5．5 定时操作 109
5．5．1 低分辨率定时器 109
5．5．2 高分辨率定时器 112
5．6 习题 114
第6章 互斥和同步 116
6．1 一种典型的竞态 117
6．2 内核中的并发 117
6．3 中断屏蔽 118
6．4 原子变量 119
6．5 自旋锁 120
6．6 读写锁 122
6．7 顺序锁 123
6．8 信号量 125
6．9 读写信号量 127
6．10 互斥量 127
6．11 RCU机制 128
6．12 虚拟串口驱动加入互斥 130
6．13 完成量 134
6．14 习题 135
第7章 内存和DMA 137
7．1 内存组织 138
7．2 按页分配内存 139
7．3 slab分配器 142
7．4 不连续内存页分配 144
7．5 per-CPU变量 145
7．6 动态内存实例 146
7．7 I/O内存 147
7．8 DMA原理及映射 155
7．8．1 DMA工作原理 155
7．8．2 DMA映射 157
7．9 DMA统一编程接口 160
7．10 习题 164
第8章 Linux设备模型 166
8．1 设备模型基础 167
8．2 总线、设备和驱动 171
8．3 平台设备及其驱动 176
8．3．1 平台设备 176
8．3．2 平台驱动 178
8．3．3 平台驱动简单实例 179
8．3．4 电源管理 182
8．3．5 udev和驱动的自动加载 183
8．3．6 使用平台设备的LED驱动 184
8．3．7 自动创建设备节点 190
8．4 Linux设备树 193
8．4．1 Linux设备树的由来 193
8．4．2 Linux设备树的目的 194
8．4．3 Linux设备树的使用 195
8．4．4 使用设备树的LED驱动 202
8．5 习题 204
第9章 字符设备驱动实例 205
9．1 LED驱动 206
9．2 基于中断的简单按键驱动 209
9．3 基于输入子系统的按键驱动 213
9．4 ADC驱动 222
9．5 PWM驱动 231
9．6 RTC驱动 239
第10章 总线类设备驱动 243
10．1 I2C设备驱动 244
10．1．1 I2C协议简介 244
10．1．2 Linux I2C驱动 246
10．1．3 I2C设备驱动实例 251
10．2 SPI设备驱动 258
10．2．1 SPI协议简介 258
10．2．2 Linux SPI驱动 259
10．2．3 SPI设备驱动范例 264
10．3 USB设备驱动 268
10．3．1 USB协议简介 268
10．3．2 Linux USB驱动 271
10．3．3 USB设备驱动实例 274
10．4 PCI设备驱动 283
10．4．1 PCI协议简介 283
10．4．2 Linux PCI驱动 287
10．4．3 PCI设备驱动实例 288
10．5 习题 296
第11章 块设备驱动 298
11．1 磁盘结构 299
11．2 块设备内核组件 300
11．3 块设备驱动核心数据结构和函数 301
11．4 块设备驱动实例 308
11．5 习题 316
第12章 网络设备驱动 317
12．1 网络层次结构 318
12．2 网络设备驱动核心数据结构和函数 319
12．3 网络设备驱动实例 327
12．4 DM9000网络设备驱动代码分析 333
12．5 NAPI 340
12．6 习题 343
第13章 内核调试技术 344
13．1 内核调试方法 345
13．1．1 内核调试概述 345
13．1．2 学会分析内核源程序 346
13．1．3 调试方法介绍 346
13．2 内核打印函数 350
13．2．1 内核镜像解压前的串口输出函数 350
13．2．2 内核镜像解压后的串口输出函数 352
13．2．3 内核打印函数 353
13．3 获取内核信息 357
13．3．1 系统请求键 357
13．3．2 通过/proc接口 358
13．3．3 通过/sys接口 359
13．4 处理出错信息 362
13．4．1 oops信息 362
13．4．2 panic 364
13．4．3 通过ioctl方法 366
13．5 内核源码调试 367
13．6 习题 369
第14章 搭建开发环境 370
14．1 准备Linux开发主机 371
14．2 安装串口相关软件 375
14．2．1 安装串口驱动 375
14．2．2 安装串口终端软件PuTTY 376
14．2．3 安装串口终端软件minicom 377
14．3 安装TFTP和NFS服务器 379
14．4 准备Linux内核源码 381
14．5 在目标板上运行Linux系统 382
14．6 源码浏览及编辑器环境 386
习题答案 388
参考文献 389
精彩书摘
《嵌入式Linux驱动开发教程》：严格来说，前面讲解的虚拟串口驱动都是错误的，因为驱动中根本没有考虑并发可能导致的竞态。但是程序运行又基本正确，这说明竞态出现的概率很小，但是不代表竞态就不会产生。驱动开发者应该对这个问题保持高度的警惕，因为竞态所造成的后果有时是非常严重的，并且错误的原因也是很难发现的。所以在驱动设计的初期就应该考虑这些因素的影响，并采取对应的措施。
为了方便说明问题，我们将之前的虚拟串口的运行机制稍加修改。首先，一个类似于串口的设备应该具有排他访问属性，即不能同时有多个进程都能打开串口并操作串口。在一段时间内，只允许一个进程操作串口，直到该进程关闭该串口为止，在这段时间内，其他的进程都不能打开该串口，这也是实际的串口常规属性。其次，写给串口的数据不再环回，为简化问题，我们仅仅是把用户发来的数据简单地丢弃，认为数据是无等待地发送成功，那么写方向上也就不再需要等待队列。最后，串口接收中断还是通过网卡中断来产生，并将随机产生的接收数据放入接收FIFO中。
针对串口功能的重新定义，我们来考虑驱动中的并发问题。首先，应该安排一个变量来表示当前串口是否可用的状态，当有一个进程已经成功打开串口，那么这将阻止其他的进程再打开串口，很显然，这个反映状态的变量是一个共享资源，当多个进程同时打开这个串口设备时，可能会产生竞态，应该对该共享资源做互斥处理。其次，写入的数据是简单丢弃（复制到一个局部的缓冲区中，非共享资源），所以不考虑并发。但是，当接收中断产生时，在中断或中断下半部处理中需要将数据写入接收FIFO，这就存在着针对接收FIFO的读一写并发，即用户进程读取接收FIFO，同时在中断或中断的下半部写数据到接收FIFO，共享资源就是这个全局的接收FIFO，针对该共享资源应该提供互斥的访问。根据上面的分析，相应的驱动代码如下（完整的代码请参见“下载资源／程序源码／concurrence／exl”）。
……
前言/序言
前言
随着嵌入式及物联网技术地快速发展，ARM处理器已经广泛地应用到了工业控制、智能仪表、汽车电子、医疗电子、军工电子、网络设备、消费类电子、智能终端等领域。而较新的ARM Cortex-A9架构的四核处理器更是由于其优越的性能被广泛应用到了中高端的电子产品市场。比如基于ARM Cortex-A9的三星Exynos4412处理器就被应用在了三星GALAXY Note II智能手机上。
另外，Linux内核由于其高度的稳定性和可裁剪性等特点，被广泛地应用到了嵌入式系统，Android系统就是一个典型的例子。这样，ARM处理器就和Linux操作系统紧密地联系在了一起。所以，基于ARM和Linux的嵌入式系统就得到了快速的发展。
嵌入式系统是一个定制的系统，所以千变万化、形形色色的硬件都必须要有对应的驱动才能使其正常工作，为这些硬件设备编写驱动就是不可避免的了。虽然有很多内核开发人员已经为很多常见的硬件开发了驱动，但是驱动的升级一般都跟不上新硬件的升级。笔者就多次遇到过内核的驱动和同一系列的升级版本芯片不匹配的情况，这时就要改写驱动程序。所以内核层次的底层开发几乎都要和驱动打交道。另外，了解驱动（或者说内核）的一些底层工作原理，也有助于我们写出更稳定、更高效的应用层代码。
为了能够实现这一目标，并促进嵌入式技术的推广，华清远见研发中心自主研发了一套基于Exynos4412处理器的开发板FS4412，并组织编写了本书。本书注重实践、实用，没有用长篇大论来反复强调一些旁枝末节的内容，但是对于会影响理解的部分又非常详细地分析了内核源码，并给出了大量的图示。书中的各个实例虽然为了突出相关的知识重点而简化了对某些问题的讨论，不能称得上工程上严格意义的好驱动，但是确实也具备了对应的设备驱动开发所必需的各方面。实例按照工程上驱动开发的增量式方式来进行，即先有主体再逐渐完善，循序渐进。读者按照实例能够迅速掌握对应驱动的开发精要，对整个驱动的实现也就有了一个清晰的思路。
本书共14章，循序渐进地讲解了嵌入式Linux设备驱动开发所涉及的理论基础和大量API说明，并配有大量驱动实例。全书主要分为五部分：第一部分是Linux设备驱动开发的概述，包含第1章；第二部分是模块及字符设备驱动的理论，包含第2～8章；第三部分是字符设备驱动实例，包含第9章和第10章；第四部分是Linux块设备驱动和网络设备驱动，包含第11章和第12章；最后一部分是Linux内核的调试和开发环境的搭建，包含第13章和第14章。各章节的主要内容如下。
第1章概述了需要了解Linux驱动程序的人群、Linux驱动开发的特点和本书其他各章节的核心内容。
第2章对Linux内核的模块进行了介绍，现在的驱动几乎都以Linux内核模块的形式来实现，所以这是后续的基础。
第3章讲解Linux字符设备驱动的主体框架，并以一个假想的串口来实现驱动。这是Linux设备驱动入门的关键，所以分析了大量的内核源码。当然，这个驱动是不完善的，需要在后面的各章节逐步添加功能。
第4章在上一章的基础上探讨了字符设备的高级I/O操作，包括ioctl、阻塞、I/O多路复用、异步通知、mmap、定位等，还特别介绍了proc相关的接口。
第5章讲解中断和时间管理，为便于理解，特别加入了中断进入的内核源码分析。时间管理则包含了延时和定时两部分，在定时部分还讨论了新内核中的高分辨率定时器。
第6章讲解了互斥和同步，为了让读者明白互斥对驱动开发的重要性，特别从ARM汇编的层次来讨论了竞态。除了对传统的互斥（自旋锁、信号量等）进行讨论外，还特别说明了RCU机制和使用的范例。
第7章讲解了内核中内存的各种分配方式，还特别谈到了per-CPU变量的使用。最后，对DMA的讨论则专注于新内核引入的dmaengine子系统，并用一个实例进行了具体的展现。
第8章讲解了Linux设备模型，这部分内容比较抽象。为了能帮助读者理解这部分内容，专门实现了设备、总线、驱动三个最简单的实例，从而使读者完全掌握三者之间的关系。这一章的后半部分有大量实用技术的展现，包括电源管理、驱动的自动加载、设备节点的自动创建等。最后还讲解了较新的内核引入的ARM体系结构的设备树。
第9章在前面的理论基础上实现了大量外设的驱动。这些驱动并不都是通过字符设备框架来实现的，目的就是想告诉读者，如果我们能够简化驱动的编写，就尽量简化驱动的编写，多使用内核中已经实现的机制。
第10章讲解了总线类设备驱动的开发，对流行的I2C总线、SPI总线、USB总线和PCI总线都进行了讨论。这些总线都有一个共同的特性，就是都有主机控制器和连接在总线上的设备，我们只讨论了在主机控制器驱动之上的设备驱动，不讨论主机控制器驱动及设备自身的固件或驱动，因为设备驱动是最常开发的驱动。
第11章讲解了块设备驱动，为了便于读者对这部分知识进行理解，特别介绍了磁盘的内部结构，然后用内存虚拟了一个磁盘，用两种方式实现了该虚拟磁盘的块设备驱动。
第12章讲解了网络设备驱动，用一个虚拟的环回以太网卡的驱动展现了网络设备驱动的主体框架，还分析了DM9000网卡驱动的主体框架部分，并和前面的虚拟网卡驱动进行了对比。
第13章介绍了内核的一些调试技术。内核的调试相对来说比较麻烦，但只要能熟练使用这些调试技术，还是能较快找出问题所在的。
第14章是嵌入式Linux设备驱动开发环境的搭建，包含了主机系统的准备和各个软件的安装。尤其是用vim搭建了一个适合于驱动开发的类似于IDE的编辑环境，能够大大提高代码的编写效率。
本书由华清远见成都中心的姜先刚编写，北京中心的刘洪涛承担全书的统稿及审校工作，是贾燕枫、杨曼、袁祖刚、关晓强、谭翠君、李媛媛、张丹、张志华、曹忠明、苗德行、冯利美、卢闫进、蔡蒙等老师心血的结晶，也是他们多年教学成果的积累。他们认真阅读了书稿，提出了大量的建议，并纠正了书稿中的很多错误，在此特表示感谢。
由于作者水平有限，书中不妥之处在所难免，恳请读者批评指正。对于本书的批评和建议，可以发表到www.farsight.com.cn技术论坛。
编 者
2017年3月
用户评价
我是一位多年从事嵌入式系统开发的工程师，一直以来都专注于应用层的开发，对于底层驱动这块一直是个短板。在朋友的推荐下，我购买了这本《嵌入式Linux驱动开发教程》，没想到它带来的启发比我想象的要大得多。书中对Linux内核的整体架构和关键子系统的介绍，让我对Linux操作系统有了更系统、更深入的理解。作者不仅仅是讲解驱动的编写，更注重从整体上把握驱动开发在整个Linux系统中的位置和作用。比如，书中对内核同步机制的讲解，包括自旋锁、互斥锁、信号量等等，让我明白了在多线程、多进程的环境下，如何安全地访问共享资源，这对于防止竞态条件、保证程序的稳定性至关重要。另外，书中关于设备树（Device Tree）的讲解也让我耳目一新。我之前一直觉得设备树是个神秘的玩意儿，难以理解，但作者通过生动的例子，将设备树的语法、编译以及在驱动中的应用都讲得清清楚楚，让我能够快速上手，并理解它在现代嵌入式Linux开发中的重要性。这本书的实践性也很强，提供了大量的代码示例，并且都经过了实际验证，这对于我们这些需要快速解决实际问题的工程师来说，非常有价值。
评分作为一名刚刚踏入嵌入式Linux开发领域的新手，我常常感到茫然和不知所措，市面上各种技术资料更是让人眼花缭乱。幸运的是，我发现了这本《嵌入式Linux驱动开发教程》。这本书简直是为我量身打造的！它以一种极其友好的方式，将原本复杂晦涩的驱动开发知识变得易于理解。我最喜欢的是书中对Linux设备模型中“总线-设备-驱动”三元组模式的详细阐述。作者用非常生动的比喻，让我一下子就抓住了这个核心概念，并且理解了如何将自己的驱动与硬件设备进行匹配。书中还提供了大量的调试技巧和方法，比如如何使用`printk`进行日志输出，如何利用`gdb`进行内核调试，以及如何分析`/proc`和`/sys`文件系统中的信息。这些实用的技巧，让我能够更有效地排查和解决开发过程中遇到的各种问题。此外，书中对电源管理和低功耗设计的介绍，也让我意识到了在嵌入式系统中优化功耗的重要性，并且学习到了一些实现方法。总而言之，这本书不仅教授了知识，更传授了解决问题的思维方式，让我对未来的驱动开发之路充满了信心。
评分这本书真是让我大开眼界！我一直对嵌入式系统很感兴趣，但总是觉得无从下手，尤其是驱动开发这块，听起来就非常高深。拿到这本《嵌入式Linux驱动开发教程》后，我抱着试一试的心态翻开了它，结果完全超出了我的预期。作者的讲解非常有条理，从最基础的概念讲起，循序渐进，生怕读者会落下任何一个细节。比如说，书中在讲到Linux内核的模块化设计时，用了大量的篇幅来解释什么是内核模块，以及如何编写和加载一个简单的模块。我之前一直以为驱动开发就是直接去修改内核代码，看完这部分才明白，原来模块化设计能让我们的驱动开发更灵活，而且不至于对整个内核造成不可控的影响。而且，书中还详细介绍了Linux设备模型，这是一个我之前完全陌生的概念，但作者通过生动的例子和清晰的图示，让我很快理解了设备、总线、驱动之间的关系。这对于我理解整个驱动的架构至关重要。我特别喜欢书中对一些经典驱动的剖析，比如GPIO、UART、I2C等，这些都是嵌入式开发中最常用的接口，作者不仅给出了代码示例，还深入分析了背后的原理，让我不仅知其然，更知其所以然。读完这些章节，我对如何编写一个高效、稳定的驱动有了更深刻的认识。
评分坦白说，我是一个对技术细节非常挑剔的人，市面上很多教程往往要么过于浅显，要么就充斥着各种晦涩难懂的术语。但是，这本《嵌入式Linux驱动开发教程》真的让我眼前一亮。作者在讲解每一个概念的时候，都会追溯到最根本的原理，并且将理论与实践完美地结合起来。我尤其欣赏书中对文件系统和块设备驱动的讲解。我之前一直对文件系统的工作原理感到模糊，但作者通过对VFS（Virtual File System）的详细介绍，以及如何实现一个简单的块设备驱动，让我对文件系统的层次结构和操作流程有了清晰的认识。书中对字符设备驱动的讲解也十分到位，从`file_operations`结构体的各个成员函数的含义，到如何进行读写操作，再到如何处理ioctl命令，都讲解得非常细致。而且，作者还针对一些常见的驱动开发问题，提供了解决方案和优化建议，这对于我们这些在实际开发中会遇到各种坑的工程师来说，简直是救星！这本书的内容严谨而深入，绝对不是那种“看了等于没看”的教程，它能真正帮助读者建立起扎实的驱动开发功底。
评分这本书的深度和广度都让我感到惊喜。我之前也看过一些关于嵌入式Linux驱动的书籍，但大多都停留在表面，要么讲得很浅，要么就直接抛出大量复杂的代码，让人望而生畏。而这本《嵌入式Linux驱动开发教程》则不同，它就像一位经验丰富的老师，一步步地引导我进入驱动开发的殿堂。尤其让我印象深刻的是书中对中断处理机制的讲解。我一直觉得中断是个很玄乎的东西，但在作者细致入微的解释下，我才真正理解了中断的产生、上半部和下半部的处理流程，以及相关的API函数。书中还专门讲解了如何编写一个能够正确处理中断的驱动，并且提供了不少实用的技巧，比如如何避免中断风暴，如何优化中断处理的效率等等。这对于我这个新手来说，简直是宝藏！此外，书中关于内存管理和DMA的章节也写得非常精彩。了解这些底层机制对于编写高性能的驱动至关重要，而作者并没有回避这些复杂的内容，而是用通俗易懂的语言，配合清晰的图解，将它们一一呈现。读完这些章节，我感觉自己对嵌入式Linux系统的理解上升到了一个新的高度。
评分书的质量好，内容不错，很好。
评分讲的还行，关键是有带设备树的知识
评分书的质量好，内容不错，很好。
评分书的质量好，内容不错，很好。
评分挺好的，和华清远见的课程一起非常好
评分书的质量好，内容不错，很好。
评分讲的还行，关键是有带设备树的知识
评分不错的书！很好！！！！
评分还行
相关图书
本站所有内容均为互联网搜索引擎提供的公开搜索信息，本站不存储任何数据与内容，任何内容与数据均与本站无关，如有需要请联系相关搜索引擎包括但不限于百度，google,bing,sogou 等
© 2025 book.coffeedeals.club All Rights Reserved. 静流书站 版权所有