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Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)開發(fā)

出版社：人民郵電出版社出版時(shí)間：2021-03-01
開本： 16開 頁(yè)數(shù)： 466
中 圖 價(jià):¥93.9(6.3折) 定價(jià)  ¥149.0 登錄后可看到會(huì)員價(jià)
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Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)開發(fā) 版權(quán)信息

Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)開發(fā) 本書特色

1.本書將幫助您了解驅(qū)動(dòng)程序的基礎(chǔ)知識(shí)，并為漫長(zhǎng)的Linux內(nèi)核之旅做好準(zhǔn)備。 2.本書介紹了基于各種Linux子系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)，例如內(nèi)存管理、PWM、RTC、IIO和IRQ管理。 3.本書還提供了有關(guān)直接內(nèi)存訪問和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)用方法。 4.通過閱讀本書，您將掌握設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)的概念，并將能夠使用**的內(nèi)核版本（編寫本書時(shí)為v4.13）從頭編寫任何設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序。 5.提供源代碼。 Linux內(nèi)核是一個(gè)復(fù)雜、可移植、模塊化且使用廣泛的軟件，其可在設(shè)備的服務(wù)器和嵌入式系統(tǒng)上運(yùn)行。設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序在Linux系統(tǒng)的性能方面起著至關(guān)重要的作用。由于Linux已經(jīng)成為非常受歡迎的操作系統(tǒng)，因此開發(fā)專有設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的需求也在穩(wěn)步增長(zhǎng)。 您將學(xué)到以下內(nèi)容： ·使用內(nèi)核工具開發(fā)功能強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)程序； ·為I2C和SPI設(shè)備開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序，并使用Regmap API； ·在驅(qū)動(dòng)程序內(nèi)編寫和支持設(shè)備樹； ·為網(wǎng)絡(luò)和幀緩沖設(shè)備編寫高級(jí)驅(qū)動(dòng)程序； ·深入研究Linux irqdomain API并編寫中斷控制器驅(qū)動(dòng)程序； ·通過調(diào)節(jié)器和PWM框架增強(qiáng)技能； ·使用IIO框架開發(fā)測(cè)量系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)程序； ·充分利用內(nèi)存管理和DMA子系統(tǒng)； ·訪問和管理GPIO子系統(tǒng)并開發(fā)GPIO控制器驅(qū)動(dòng)程序。

Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)開發(fā) 內(nèi)容簡(jiǎn)介

本書講解了Linux驅(qū)動(dòng)開發(fā)的基礎(chǔ)知識(shí)以及所用到的開發(fā)環(huán)境，全書分為22章，其內(nèi)容涵蓋了各種Linux子系統(tǒng)，包含內(nèi)存管理、PWM、RTC、IIO和IRQ管理等，還講解了直接內(nèi)存訪問和網(wǎng)絡(luò)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序的實(shí)用方法。在學(xué)完本書之后，讀者將掌握設(shè)備驅(qū)動(dòng)開發(fā)環(huán)境的概念，并可以從零開始為任何硬件設(shè)備編寫驅(qū)動(dòng)程序。 閱讀本書需要具備基本的C語(yǔ)言程序設(shè)計(jì)能力，且熟悉Linux基本命令。本書主要是為嵌入式工程師、Linux系統(tǒng)管理員、開發(fā)人員和內(nèi)核黑客而設(shè)計(jì)的。無(wú)論是軟件開發(fā)人員，還是系統(tǒng)架構(gòu)師或制造商，只要愿意深入研究Linux驅(qū)動(dòng)程序開發(fā)，閱讀本書后都將有所收獲。

Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)開發(fā) 目錄

第 1章　內(nèi)核開發(fā)簡(jiǎn)介 1
1．1　環(huán)境設(shè)置　1
1．1．1　獲取源代碼　2
1．1．2　內(nèi)核配置　4
1．1．3　構(gòu)建自己的內(nèi)核　4
1．2　內(nèi)核約定　6
1．2．1　編碼風(fēng)格　6
1．2．2　內(nèi)核結(jié)構(gòu)分配和初始化　7
1．2．3　類、對(duì)象、面向?qū)ο蟮木幊獭?
1．3　總結(jié)　8
第　2章 設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序基礎(chǔ)　9
2．1　內(nèi)核空間和用戶空間　9
2．1．1　模塊的概念　10
2．1．2　模塊依賴　10
2．1．3　模塊的加載和卸載　11
2．2　驅(qū)動(dòng)程序框架　13
2．2．1　模塊的入點(diǎn)和出點(diǎn)　14
2．2．2　模塊信息　16
2．3　錯(cuò)誤和消息打印　18
2．3．1　錯(cuò)誤處理　19
2．3．2　處理空指針錯(cuò)誤　21
2．3．3　消息打印—— printk()　22
2．4　模塊參數(shù)　24
2．5　構(gòu)建第 一個(gè)模塊　25
2．5．1　模塊的makefile　26
2．5．2　內(nèi)核樹內(nèi)　27
2．5．3　內(nèi)核樹外　29
2．5．4　構(gòu)建模塊　29
2．6　總結(jié)　30
第3章　內(nèi)核工具和輔助函數(shù)　31
3．1　理解宏container_of　31
3．2　鏈表　33
3．2．1　創(chuàng)建和初始化鏈表　35
3．2．2　創(chuàng)建鏈表節(jié)點(diǎn)　36
3．2．3　添加鏈表節(jié)點(diǎn)　36
3．2．4　刪除鏈表節(jié)點(diǎn)　37
3．2．5　鏈表遍歷　37
3．3　內(nèi)核的睡眠機(jī)制　38
3．4　延遲和定時(shí)器管理　41
3．4．1　標(biāo)準(zhǔn)定時(shí)器　41
3．4．2　高精度定時(shí)器（HRT）　44
3．4．3　動(dòng)態(tài)Tick/Tickless內(nèi)核　46
3．4．4　內(nèi)核中的延遲和睡眠　46
3．5　內(nèi)核的鎖機(jī)制　47
3．5．1　互斥鎖　47
3．5．2　自旋鎖　49
3．6　工作延遲機(jī)制　51
3．6．1　Softirq和Ksoftirqd　51
3．6．2　Tasklet　53
3．6．3　Tasklet調(diào)度　54
3．6．4　工作隊(duì)列　56
3．6．5　內(nèi)核線程　62
3．7　內(nèi)核中斷機(jī)制　62
3．7．1　注冊(cè)中斷處理程序　62
3．7．2　下半部的概念　65
3．8　線程化中斷　68
3．9　從內(nèi)核調(diào)用用戶空間應(yīng)用程序　71
3．10　總結(jié)　72
第4章　字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序　73
4．1　主設(shè)備和次設(shè)備的概念　73
4．2　設(shè)備文件操作　76
4．3　分配和注冊(cè)字符設(shè)備　77
4．4　寫文件操作　79
4．4．1　內(nèi)核空間和用戶空間數(shù)據(jù)交換　79
4．4．2　open方法　80
4．4．3　release方法　81
4．4．4　write方法　82
4．4．5　read方法　84
4．4．6　llseek方法　86
4．4．7　poll方法　88
4．4．8　ioctl方法　91
4．4．9　填充file_operations結(jié)構(gòu)　95
4．5　總結(jié)　95
第5章　平臺(tái)設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序　96
5．1　平臺(tái)驅(qū)動(dòng)程序　97
5．2　平臺(tái)設(shè)備　100
5．3　設(shè)備、驅(qū)動(dòng)程序和總線匹配　105
5．4　總結(jié)　113
第6章　設(shè)備樹的概念　114
6．1　設(shè)備樹機(jī)制　114
6．1．1　命名約定　115
6．1．2　別名、標(biāo)簽和phandle　115
6．1．3　DT編譯器　117
6．2　表示和尋址設(shè)備　117
6．2．1　SPI和I2C尋址　118
6．2．2　平臺(tái)設(shè)備尋址　119
6．3　處理資源　120
6．3．1　命名資源的概念　121
6．3．2　訪問寄存器　122
6．3．3　處理中斷　123
6．3．4　提取特定應(yīng)用數(shù)據(jù)　124
6．4　平臺(tái)驅(qū)動(dòng)程序和DT　127
6．4．1　OF匹配風(fēng)格　127
6．4．2　匹配風(fēng)格混合　132
6．4．3　平臺(tái)數(shù)據(jù)與DT　136
6．5　總結(jié)　137
第7章　I2C客戶端驅(qū)動(dòng)程序　138
7．1　驅(qū)動(dòng)程序架構(gòu)　139
7．1．1　i2c_driver結(jié)構(gòu)　139
7．1．2　驅(qū)動(dòng)程序的初始化和注冊(cè)　142
7．1．3　驅(qū)動(dòng)程序和設(shè)備的配置　142
7．2　訪問客戶端　143
7．2．1　普通I2C通信　143
7．2．2　系統(tǒng)管理總線（SMBus）兼容函數(shù)　145
7．2．3　在開發(fā)板配置文件中實(shí)例化I2C設(shè)備（棄用的舊方式）　146
7．3　I2C和設(shè)備樹　147
7．3．1　定義和注冊(cè)I2C驅(qū)動(dòng)程序　147
7．3．2　在設(shè)備樹中實(shí)例化I2C設(shè)備——新方法　149
7．3．3　小結(jié)　149
7．4　總結(jié)　150
第8章　SPI設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序　151
8．1　驅(qū)動(dòng)程序架構(gòu)　151
8．1．1　設(shè)備結(jié)構(gòu)　152
8．1．2　spi_driver結(jié)構(gòu)　154
8．1．3　驅(qū)動(dòng)程序的初始化和注冊(cè)　156
8．1．4　驅(qū)動(dòng)程序和設(shè)備配置　157
8．2　訪問和與客戶端通信　161
8．3　小結(jié)　166
8．4　SPI用戶模式驅(qū)動(dòng)程序　166
8．5　總結(jié)　170
第9章　Regmap API ——寄存器映射抽象　171
9．1　使用Regmap API編程　172
9．1．1　regmap_config結(jié)構(gòu)　172
9．1．2　Regmap初始化　175
9．1．3　設(shè)備訪問函數(shù)　177
9．1．4　Regmap和緩存　180
9．1．5　小結(jié)　181
9．1．6　Regmap示例　182
9．2　總結(jié)　184
第　10章 IIO框架　185
10．1　IIO數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　186
10．1．1　Iio_dev數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　186
10．1．2　iio_info結(jié)構(gòu)　190
10．1．3　IIO通道　190
10．1．4　小結(jié)　196
10．2　觸發(fā)緩沖區(qū)支持　199
10．2．1　IIO觸發(fā)器和sysfs（用戶空間）　202
10．2．2　IIO緩沖區(qū)　206
10．2．3　小結(jié)　208
10．3　IIO數(shù)據(jù)訪問　214
10．3．1　單次捕獲　214
10．3．2　緩沖區(qū)數(shù)據(jù)訪問　214
10．4　IIO工具　216
10．5　總結(jié)　217
第　11章 內(nèi)核內(nèi)存管理　218
11．1　系統(tǒng)內(nèi)存布局——內(nèi)核空間和用戶空間　219
11．1．1　內(nèi)核地址——低端和高端內(nèi)存概念　221
11．1．2　用戶空間尋址　222
11．1．3　虛擬內(nèi)存區(qū)域　225
11．2　地址轉(zhuǎn)換和MMU　227
11．3　內(nèi)存分配機(jī)制　232
11．3．1　頁(yè)面分配器　233
11．3．2　Slab分配器　235
11．3．3　kmalloc分配系列　238
11．3．4　vmalloc分配器　240
11．3．5　后臺(tái)的進(jìn)程內(nèi)存分配　242
11．4　使用I/O內(nèi)存訪問硬件　244
11．4．1　PIO設(shè)備訪問　244
11．4．2　MMIO設(shè)備訪問　245
11．5　內(nèi)存（重）映射　248
11．5．1　kmap　248
11．5．2　映射內(nèi)核內(nèi)存到用戶空間　249
11．6　Linux緩存系統(tǒng)　253
11．6．1　什么是緩存　253
11．6．2　為什么數(shù)據(jù)延遲寫入磁盤　255
11．7　設(shè)備管理的資源—— Devres　256
11．8　總結(jié)　257
第　12章 DMA ——直接內(nèi)存訪問　258
12．1　設(shè)置DMA映射　258
12．1．1　緩存一致性和DMA　258
12．1．2　DMA映射　259
12．2　完成的概念　263
12．3　DMA引擎API　264
12．3．1　分配DMA從通道　265
12．3．2　設(shè)置從設(shè)備和控制器指定參數(shù)　266
12．3．3　獲取事務(wù)描述符　269
12．3．4　提交事務(wù)　270
12．3．5　發(fā)布待處理DMA請(qǐng)求并等待回調(diào)通知　271
12．4　總結(jié)—— NXP SDMA(i．MX6)　272
12．5　DMA DT綁定　277
12．6　總結(jié)　278
第　13章 Linux設(shè)備模型　279
13．1　LDM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　279
13．1．1　總線　280
13．1．2　設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序　285
13．1．3　設(shè)備　287
13．2　深入剖析LDM　289
13．2．1　kobject結(jié)構(gòu)　289
13．2．2　kobj_type　291
13．2．3　內(nèi)核對(duì)象集合　293
13．2．4　屬性　294
13．3　設(shè)備模型和sysfs　296
13．3．1　sysfs文件和屬性　297
13．3．2　允許輪詢sysfs屬性文件　303
13．4　總結(jié)　304
第　14章 引腳控制和GPIO子系統(tǒng)　305
14．1　引腳控制子系統(tǒng)　305
14．2　GPIO子系統(tǒng)　310
14．2．1　基于整數(shù)的GPIO接口：傳統(tǒng)方法　310
14．2．2　基于描述符的GPIO接口：新的推薦方式　315
14．2．3　GPIO接口和設(shè)備樹　322
14．2．4　GPIO和sysfs　327
14．3　總結(jié)　329
第　15章 GPIO控制器驅(qū)動(dòng)程序—— gpio_chip　330
15．1　驅(qū)動(dòng)程序體系結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　330
15．2　引腳控制器指南　334
15．3　GPIO控制器的sysfs接口　335
15．4　GPIO控制器和DT　335
15．5　總結(jié)　336
第　16章 高級(jí)IRQ管理　337
16．1　中斷復(fù)用和中斷控制器　339
16．2　高級(jí)外設(shè)IRQ管理　347
16．3　中斷請(qǐng)求和傳播　349
16．3．1　鏈接IRQ　351
16．3．2　案例研究—— GPIO和IRQ芯片　351
16．4　總結(jié)　356
第　17章 輸入設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序　357
17．1　輸入設(shè)備結(jié)構(gòu)　357
17．2　分配并注冊(cè)輸入設(shè)備　360
17．3　產(chǎn)生和報(bào)告輸入事件　364
17．4　用戶空間接口　366
17．5　回顧　368
17．6　總結(jié)　376
第　18章 RTC驅(qū)動(dòng)程序　377
18．1　RTC框架數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　377
18．2　RTC和用戶空間　387
18．2．1　sysfs接口　387
18．2．2　hwclock工具　388
18．3　總結(jié)　389
第　19章 PWM驅(qū)動(dòng)程序　390
19．1　PWM控制器驅(qū)動(dòng)程序　391
19．1．1　驅(qū)動(dòng)程序示例　393
19．1．2　PWM控制器綁定　396
19．2　PWM消費(fèi)者接口　397
19．3　通過sysfs接口使用PWM　401
19．4　總結(jié)　402
第　20章 調(diào)節(jié)器框架　403
20．1　PMIC/生產(chǎn)者驅(qū)動(dòng)程序接口　404
20．1．1　驅(qū)動(dòng)程序數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　404
20．1．2　驅(qū)動(dòng)程序方法　412
20．1．3　驅(qū)動(dòng)程序示例　418
20．2　調(diào)節(jié)器消費(fèi)者接口　421
20．2．1　調(diào)節(jié)器設(shè)備請(qǐng)求　422
20．2．2　控制調(diào)節(jié)器設(shè)備　423
20．3　調(diào)節(jié)器綁定　425
20．4　總結(jié)　426
第　21章 幀緩沖驅(qū)動(dòng)程序　427
21．1　驅(qū)動(dòng)程序數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　428
21．2　設(shè)備方法　431
21．3　驅(qū)動(dòng)程序方法　434
21．3．1　fb_ops剖析　436
21．3．2　總結(jié)　440
21．4　用戶空間的幀緩沖　440
21．5　總結(jié)　442
第　22章 網(wǎng)絡(luò)接口卡驅(qū)動(dòng)程序　443
22．1　驅(qū)動(dòng)程序數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　443
22．1．1　套接字緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)　444
22．1．2　網(wǎng)絡(luò)接口結(jié)構(gòu)　446
22．2　設(shè)備方法　448
22．2．1　打開和關(guān)閉　449
22．2．2　數(shù)據(jù)包處理　452
22．2．3　驅(qū)動(dòng)程序示例　457
22．2．4　狀態(tài)和控制　460
22．3　驅(qū)動(dòng)程序方法　463
22．3．1　probe函數(shù)　464
22．3．2　模塊卸載　466
22．4　總結(jié)　466
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Linux設(shè)備驅(qū)動(dòng)開發(fā) 作者簡(jiǎn)介

John Madieu是嵌入式Linux和內(nèi)核研發(fā)工程師，居住在法國(guó)巴黎。他主要為自動(dòng)化、運(yùn)輸、醫(yī)療、能源和軍事等領(lǐng)域的公司開發(fā)驅(qū)動(dòng)程序和開發(fā)板支持包（Board Support Packages，BSP）。他目前就職于一家法國(guó)公司EXPEMB，該公司是基于模塊化計(jì)算機(jī)的電子開發(fā)板設(shè)計(jì)和嵌入式Linux解決方案的先驅(qū)。同時(shí)，他還是一位開源和嵌入式系統(tǒng)愛好者，堅(jiān)信通過知識(shí)分享能夠?qū)W到更多的知識(shí)。

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