Linux设备驱动开发详解(第2版)

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本书是一本介绍linux设备驱动开发理论、框架与实例的书，本书基于ldd6410开发板，以linux 2.6版本内核为蓝本，详细介绍自旋锁、信号量、完成量、中断顶/底半部、定时器、内存和i/o映射以及异步通知、阻塞i/o、非阻塞i/o等linux设备驱动理论；字符设备、块设备、tty设备、i2c设备、lcd设备、音频设备、usb设备、网络设备、pci设备等linux设备驱动的架构和框架中各个复杂数据架构和函数的关系，并讲解了linux驱动开发的大量实例，使读者能够独立开发各类linux设备驱动。<BR>本书内容全面，实例丰富，操作性强，语言通俗易懂，适合广大linux开发人员、嵌入式工程师参考使用。

第1篇　Linux设备驱动入门<BR>　第1章　Linux设备驱动概述及开发环境构建<BR>1.1 设备驱动的作用辅<BR>1.2　无操作系统时的设备驱动<BR>1.3　有操作系统时的设备驱动<BR>1.4　Linux设备驱动<BR>　1.4.1　设备的分类及特点<BR>　1.4.2　Linux设备驱动与整个软硬件系统的关系<BR>　1.4.3　Linux设备驱动的重点、难点<BR>1.5　Linux设备驱动开发环境构建<BR>　1.5.1　PC上的Linux环境<BR>　1.5.2　LDD6410开发板<BR>　1.5.3　工具链安装<BR>　1.5.4　主机端nfs和trip服务安装<BR>　1.5.5　源代码阅读和编辑<BR>　1.6　设备驱动Hello World：LED驱动<BR>　1.6.1 无操作系统时的LED驱动<BR>　1.6.2　Linux下的LED驱动<BR>1.7　全书结构<BR>　第2章　驱动设计的硬件基础<BR>2.1 处理器<BR>　2.1.1　通用处理器<BR>　2.1.2　数字信号处理器<BR>2.2　存储器<BR>2.3　接口与总线<BR>　2.3.1 串口<BR>　2.3.2 12C<BR>　2.3.3 USB<BR>　2.3.4　以太网接口<BR>　2.3.5 ISA<BR>　2.3.6　PCI和cPCI<BR>2.4　CPLD和FPGA<BR>2.5　原理图分析<BR>2.5.1　原理图分析的内容<BR>2.5.2　原理图的分析方法<BR>2.6　硬件时序分析<BR>2.6.1 时序分析的概念<BR>2.6.2　典型硬件时序<BR>2.7　芯片手册阅读方法<BR>2.8　仪器仪表使用<BR>2.8.1 万用表<BR>2.8.2　示波器<BR>2.8.3　逻辑分析仪<BR>2.9　总结<BR>　第3章　Unttx内核及内核编程<BR>　3.1　Linux内核的发展与演变<BR>　3.2　Linux 2.6内核的特点<BR>　3.3　Linux内核的组成<BR>　3.3.1　Linux内核源代码目录结构<BR>　3.3.2　Linux内核的组成部分<BR>　3.3.3　Linux内核空间与用户空间<BR>　3.4　Linux内核的编译及加载<BR>　3.4.1　Linux内核的编译<BR>　3.4.2　Kconfi9和Makefile<BR>　3.4.3　Linux内核的引导<BR>　3.5　Linux下的C编程特点<BR>3.5.1　Linux编码风格<BR>3.5.2　GNUC与ANSIC<BR>3.5.3　do｛｝while(O)<BR>　　……<BR>第2篇　Linux设备驱动核心理论<BR>第3篇　Linux设备驱动实例<BR>第4篇　Linux设备驱动调试、移植<BR>参考文献

　　本书第1版在2008年初出版以后，受到广大读者的支持和厚爱，从几年的市场和读者反馈看，在第1版中还存在一些不足，主要是以下几方面。
　　·没有现成的开发环境，读者需要从头到尾构建，而构建需要花费很长的时间，许多时候会不成功，加之配套光盘中的实例没有Makefile，更加大了操作的难度。
　　·没有配套的开发板，大量的基于S3C2410的实例读者身边如果没有可以直接运行的平台，就无法亲身体验这些驱动。
　　·个别内容实用性不强或过于陈旧，也有个别知识点的讲解语言晦涩，读者不易理解，如platform驱动。
　　·一些知识点内容不够完整，如input驱动、USB UDC和gadget驱动、SPI驱动、ASoC驱动等。
　　鉴于此，作者针对以上问题对第1版内容进行修订，推出了第2版。新版中对全书超过40％的内容进行了修订。这些修订，一些是对过时内容的删除，一些是对讲解不清的知识点的修正，一些是对重点内容的增强，一些则是有用知识点的增加，其目的是为读者提供一套更加准确和完整的全方位、立体式Linux设备驱动学习平台。第2版相对第1版的主要改动如下。
　　(1)直接提供VirtualBox虚拟机，该虚拟机上已包含了书中所需的开发环境和源代码，读者不再需要安装环境即可进行实验，书中详细介绍了各个实验的步骤。
　　(2)提供了专门的配套学习板——基于三星S3C6410 SoC的LDD6410(Linux Device Drivers6410)，使得书中的各种真实设备驱动实例有了实验的依托。
　　(3)全面升级内核至Linux 2.6.28.6，根据Linux内核APl的变更情况更新了书中的所有内容，如I2C驱动的体系结构、网络NAPI的接口等，并对delayed_work等较新的内核机制进行了介绍。
　　(4)删除了过时的内容，如传统的按键驱动、SAA7113H启动、传统的IDE驱动等，同时新增了大量内容，包括Linux内核的编码风格、Linux内核的移植、Android驱动、USBUDC和gadget驱动、ALSASoC驱动、input驱动、SPI驱动、基于sysfs的设备驱动、Linux设备驱动的固件加载、Linux性能调优工具、Linux设备驱动的电源管理、Linux驱动的分层设计思想、主机驱动与设备驱动分离设计思想等。
　　(5)在块设备驱动方面，删除了RAMDISK驱动实例，而新增了更加简单易懂的vmem』isk、类似于globalmem和globalfifo驱动。
　　(6)对许多关键知识点的讲解进行了语言调整和内容增强，以便读者能更好地理解，例如，以专门章节讲解platform驱动等。
　　全书总体结构仍然与第1版一致，共分4篇23章，内容安排如下。
　　第1篇(第1～3章)主要讲解Linux设备驱动的基础。
　　第1章主要讲解设备驱动的作用，并从无操作系统的设备驱动引出了Linux操作系统下的设备驱动以及全书所用实验环境的安装方法。
　　第2章系统地讲解了一个Linux驱动工程师应该掌握的硬件知识，使读者打下Linux设备驱动开发的硬件基础。本章涵盖了各种类型的CPU、存储器和常见的外设，并讲解了硬件时序分析方法和仪器使用方法。
　　第3章将Linux设备驱动放在Linux 2.6内核背景中进行讲解，说明Linux内核的基本原理和编程方法，为编写Linux设备驱动打下软件基础。
　　第2篇(第4～12章)主要讲解Linux设备驱动编程的基础理论、字符设备驱动、设备驱动设计中涉及的并发控制、同步等问题以及Linux驱动的工程化。
　　第4、5章分别讲解Linux内核模块和Linux设备文件系统。
　　第6—9章以虚拟设备globalmem和globalfifo为主线讲解了字符设备驱动的编写方法，并讲解了并发控制、阻塞与非阻塞、异步I／O等高级控制功能。

　　设备驱动程序是嵌入式操作系统的重要模块，也是难点之一，Linux没备驱动程序更以复杂和繁多而著名，本书的作者集多年授课和开发的经验，以简洁的语言和丰富的实例讲述了这一技术，深入浅出，值得一读。
　　何小庆(北京麦克泰软件技术有限公司董事长)
　　“点亮LED”，寥寥几行代码，你可以做到。本书从简单入手，循序渐进。那些难以触及的理论，如并发控制、中断、内存映射等，在阶梯式的代码叠加中被你逐步掌握。熟悉硬件规范后，你只需一步步按框架实践，便可开发出一个USB设备驱动。
　　陈莉君(西安邮电学院教授)
　　本书系统讲述了Linux内核驱动的支撑技术，涉及内核编程方式、内核模块、设备文件系统、同步互斥机制等。本书针对具体硬件的真实外设。结合实际外设的硬件逻辑，讲解了常见类型驱动程序的编写方法和实现细节。对广大Linux爱好者而言，是一本值得推荐的好书。
　　陈渝(清华大学副教授)
　　本书有一个非常突出的特点——实用，全书以大量实例来引导读者编写以及移植Linux设备驱动，这些实例是作者多年Linux设备驱动开发从业经验的总结，读者一定会从中受益。
　　郭淳学(中国软件行业学会嵌入式系统分会副理事长兼秘书长)
　　在Linux内核源代码树的各个子系统中，设备驱动是最大的一个子树分支，目前最新的Linux内核支持70多种设备驱动家族。Linux下的驱动编程一直被认为是一门艺术，本书是通往Linux设备驱动开发殿堂的钥匙。
　　史应生(红帽专家服务团队资深咨询顾问，RHCA、RHCSS中国第一人)
　　设备驱动是操作系统最具多样性和复杂性的部分。回想限入式系统教学之初，我几乎买遍了市面上的Linux图书也没有找到一个模块化驱动的开发实例。本书语言通俗易懂，结构清晰，作者有丰富的培训和开发经验，是国内少有的驱动程序开发专著。
　　马忠梅(北京理工大学副教授)
　　如果说硬件是系统的躯体；软件是系统的灵魂，驱动就是连接躯体和灵魂的纽带，是系统运转的枢纽。本书旨在引导读者，消除读者对驱动开发的神秘感，同时也指出了老手常见的盲点与误区。更难得的是，本书通过大量开发实例生动、系统地讲解了Linux设备驱动开发的方方面面。
　　向农(电子工程世界总编)