精通Linux设备驱动程序开发

目录

第 1章　引言 1
1．1　演进 1
1．2　GNU Copyleft 2
1．3　kernel．org 2
1．4　邮件列表和论坛 3
1．5　Linux发行版 3
1．6　查看源代码 4
1．7　编译内核 7
1．8　可加载的模块 8
1．9　整装待发 9
第 2章　内核 11
2．1　启动过程 11
2．1．1　BIOS-provided physical RAM map 12
2．1．2　758MB LOWMEM available 14
2．1．3　Kernel command line： ro
root=/dev/hda1 14
2．1．4　Calibrating delay．．．1197．46
BogoMIPS (lpj=2394935) 15
2．1．5　Checking HLT instruction 16
2．1．6　NET： Registered protocol family 2 17
2．1．7　Freeing initrd memory： 387k freed 17
2．1．8　io scheduler anticipatory
registered (default) 18
2．1．9　Setting up standard PCI resources 18
2．1．10　EXT3-fs： mounted filesystem 19
2．1．11　INIT： version 2．85 booting 19
2．2　内核模式和用户模式 20
2．3　进程上下文和中断上下文 20
2．4　内核定时器 21
2．4．1　HZ和Jiffies 21
2．4．2　长延时 22
2．4．3　短延时 24
2．4．4　Pentium时间戳计数器 24
2．4．5　实时钟 25
2．5　内核中的并发 26
2．5．1　自旋锁和互斥体 26
2．5．2　原子操作 30
2．5．3　读—写锁 31
2．5．4　调试 32
2．6　proc文件系统 32
2．7　内存分配 33
2．8　查看源代码 34
第3章　内核组件 37
3．1　内核线程 37
3．1．1　创建内核线程 37
3．1．2　进程状态和等待队列 41
3．1．3　用户模式辅助程序 42
3．2　辅助接口 43
3．2．1　链表 44
3．2．2　散列链表 49
3．2．3　工作队列 49
3．2．4　通知链 51
3．2．5　完成接口 54
3．2．6　kthread辅助接口 56
3．2．7　错误处理助手 57
3．3　查看源代码 58
第4章　基本概念 61
4．1　设备和驱动程序介绍 61
4．2　中断处理 63
4．2．1　中断上下文 63
4．2．2　分配IRQ号 64
4．2．3　设备实例：导航杆 65
4．2．4　softirq和tasklet 68
4．3　Linux设备模型 71
4．3．1　udev 71
4．3．2　sysfs、kobject和设备类 73
4．3．3　热插拔和冷插拔 76
4．3．4　微码下载 76
4．3．5　模块自动加载 77
4．4　内存屏障 78
4．5　电源管理 79
4．6　查看源代码 79
第5章　字符设备驱动程序 81
5．1　字符设备驱动程序基础 81
5．2　设备实例：系统CMOS 82
5．2．1　驱动程序初始化 83
5．2．2　打开与释放 86
5．2．3　数据交换 88
5．2．4　查找 92
5．2．5　控制 94
5．3　检测数据可用性 95
5．3．1　轮询 95
5．3．2　Fasync 98
5．4　和并行端口交互 99
5．5　RTC子系统 108
5．6　伪字符驱动程序 109
5．7　混杂驱动程序 110
5．8　字符设备驱动程序注意事项 115
5．9　查看源代码 115
第6章　串行设备驱动程序 118
6．1　层次架构 119
6．2　UART驱动程序 121
6．2．1　设备实例：手机 122
6．2．2　RS-485 132
6．3　TTY驱动程序 132
6．4　线路规程 134
6．5　查看源代码 141
第7章　输入设备驱动程序 143
7．1　输入事件驱动程序 144
7．2　输入设备驱动程序 150
7．2．1　serio 150
7．2．2　键盘 150
7．2．3　鼠标 152
7．2．4　触摸控制器 157
7．2．5　加速度传感器 158
7．2．6　输出事件 158
7．3　调试 159
7．4　查看源代码 160
第8章　I2C协议 161
8．1　I2C/SMBus是什么 161
8．2　I2C核心 162
8．3　总线事务 164
8．4　设备实例：EEPROM 164
8．4．1　初始化 165
8．4．2　探测设备 167
8．4．3　检查适配器的功能 169
8．4．4　访问设备 169
8．4．5　其他函数 170
8．5　设备实例：实时时钟 171
8．6　i2c-dev 174
8．7　使用LM-Sensors监控硬件 174
8．8　SPI总线 174
8．9　1-Wire总线 176
8．10　调试 176
8．11　查看源代码 176
第9章　PCMCIA和CF 179
9．1　PCMCIA/CF是什么 179
9．2　Linux-PCMCIA子系统 181
9．3　主机控制器驱动程序 183
9．4　PCMCIA核心 183
9．5　驱动程序服务 183
9．6　客户驱动程序 183
9．6．1　数据结构 184
9．6．2　设备实例：PCMCIA卡 185
9．7　将零件组装在一起 188
9．8　PCMCIA存储 189
9．9　串行PCMCIA 189
9．10　调试 191
9．11　查看源代码 191
第 10章　PCI 193
10．1　PCI系列 193
10．2　寻址和识别 195
10．3　访问PCI 198
10．3．1　配置区 198
10．3．2　I/O和内存 199
10．4　DMA 200
10．5　设备实例：以太网—调制解调器卡 203
10．5．1　初始化和探测 203
10．5．2　数据传输 209
10．6　调试 214
10．7　查看源代码 214
第 11章　USB 216
11．1　USB体系架构 216
11．1．1　总线速度 218
11．1．2　主机控制器 218
11．1．3　传输模式 219
11．1．4　寻址 219
11．2　Linux-USB子系统 220
11．3　驱动程序的数据结构 221
11．3．1　usb_device结构体 221
11．3．2　URB 222
11．3．3　管道 223
11．3．4　描述符结构 223
11．4　枚举 225
11．5　设备实例：遥测卡 225
11．5．1　初始化和探测过程 226
11．5．2　卡寄存器的访问 230
11．5．3　数据传输 233
11．6　类驱动程序 236
11．6．1　大容量存储设备 236
11．6．2　USB-串行端口转换器 241
11．6．3　人机接口设备 243
11．6．4　蓝牙 243
11．7　gadget驱动程序 243
11．8　调试 244
11．9　查看源代码 245
第 12章　视频驱动程序 247
12．1　显示架构 247
12．2　Linux视频子系统 249
12．3　显示参数 251
12．4　帧缓冲API 252
12．5　帧缓冲驱动程序 254
12．6　控制台驱动程序 265
12．6．1　设备实例：手机 266
12．6．2　启动logo 270
12．7　调试 270
12．8　查看源代码 271
第 13章　音频驱动程序 273
13．1　音频架构 273
13．2　Linux声音子系统 275
13．3　设备实例：MP3播放器 277
13．3．1　驱动程序函数和结构体 278
13．3．2　ALSA编程 287
13．4　调试 288
13．5　查看源代码 289
第 14章　块设备驱动程序 291
14．1　存储技术 291
14．2　Linux块I/O层 295
14．3　I/O调度器 295
14．4　块驱动程序数据结构和方法 296
14．5　设备实例：简单存储控制器 298
14．5．1　初始化 299
14．5．2　块设备操作 301
14．5．3　磁盘访问 302
14．6　高 级主题 304
14．7　调试 306
14．8　查看源代码 306
第 15章　网络接口卡 308
15．1　驱动程序数据结构 308
15．1．1　套接字缓冲区 309
15．1．2　网络设备接口 310
15．1．3　激活 311
15．1．4　数据传输 311
15．1．5　看门狗 311
15．1．6　统计 312
15．1．7　配置 313
15．1．8　总线相关内容 314
15．2　与协议层会话 314
15．2．1　接收路径 314
15．2．2　发送路径 315
15．2．3　流量控制 315
15．3　缓冲区管理和并发控制 315
15．4　设备实例：以太网NIC 316
15．5　ISA网络驱动程序 321
15．6　ATM 321
15．7　网络吞吐量 322
15．7．1　驱动程序性能 322
15．7．2　协议性能 323
15．8　查看源代码 324
第 16章　Linux无线设备驱动 326
16．1　蓝牙 327
16．1．1　BlueZ 328
16．1．2　设备实例：CF卡 329
16．1．3　设备实例：USB适配器 330
16．1．4　RFCOMM 331
16．1．5　网络 332
16．1．6　HID 334
16．1．7　音频 334
16．1．8　调试 334
16．1．9　关于源代码 334
16．2　红外 335
16．2．1　Linux-IrDA 335
16．2．2　设备实例：超级I/O芯片 337
16．2．3　设备实例：IR Dongle 338
16．2．4　IrCOMM 340
16．2．5　联网 340
16．2．6　IrDA套接字 341
16．2．7　LIRC 341
16．2．8　查看源代码 342
16．3　WiFi 343
16．3．1　配置 343
16．3．2　设备驱动程序 346
16．3．3　查看源代码 347
16．4　蜂窝网络 347
16．4．1　GPRS 347
16．4．2　CDMA 349
16．5　当前趋势 350
第 17章　存储技术设备 352
17．1　什么是闪存 352
17．2　Linux-MTD子系统 353
17．3　映射驱动程序 353
17．4　NOR芯片驱动程序 358
17．5　NAND芯片驱动程序 359
17．6　用户模块 361
17．6．1　块设备模拟 361
17．6．2　字符设备模拟 361
17．6．3　JFFS2 362
17．6．4　YAFFS2 363
17．7　MTD工具 363
17．8　配置MTD 363
17．9　XIP 364
17．10　FWH 364
17．11　调试 367
17．12　查看源代码 367
第 18章　嵌入式Linux 369
18．1　挑战 369
18．2　元器件选择 370
18．3　工具链 371
18．4　Bootloader 372
18．5　内存布局 374
18．6　内核移植 375
18．7　嵌入式驱动程序 376
18．7．1　闪存 377
18．7．2　UART 377
18．7．3　按钮和滚轮 378
18．7．4　PCMCIA/CF 378
18．7．5　SD/MMC 378
18．7．6　USB 378
18．7．7　RTC 378
18．7．8　音频 378
18．7．9　触摸屏 379
18．7．10　视频 379
18．7．11　CPLD/FPGA 379
18．7．12　连接性 379
18．7．13　专用领域电子器件 380
18．7．14　更多驱动程序 380
18．8　根文件系统 380
18．8．1　NFS挂载的根文件系统 381
18．8．2　紧凑型中间件 382
18．9　测试基础设施 383
18．10　调试 383
18．10．1　电路板返工 384
18．10．2　调试器 385
第 19章　用户空间的驱动程序 386
19．1　进程调度和响应时间 387
19．1．1　原先的调度器 387
19．1．2　O(1)调度器 387
19．1．3　CFS 388
19．1．4　响应时间 388
19．2　访问I/O区域 390
19．3　访问内存区域 393
19．4　用户模式SCSI 395
19．5　用户模式USB 397
19．6　用户模式I2C 400
19．7　UIO 401
19．8　查看源代码 402
第 20章　其他设备和驱动程序 403
20．1　ECC报告 403
20．2　频率调整 407
20．3　嵌入式控制器 408
20．4　ACPI 408
20．5　ISA与MCA 410
20．6　火线 410
20．7　智能输入/输出 411
20．8　业余无线电 411
20．9　VoIP 411
20．10　高速互联 412
20．10．1　InfiniBand 413
20．10．2　RapidIO 413
20．10．3　光纤通道 413
20．10．4　iSCSI 413
第 21章　调试设备驱动程序 414
21．1　kdb 414
21．1．1　进入调试器 415
21．1．2　kdb 415
21．1．3　kgdb 417
21．1．4　gdb 420
21．1．5　JTAG调试器 421
21．1．6　下载 423
21．2　内核探测器 423
21．2．1　kprobe 423
21．2．2　jprobe 427
21．2．3　返回探针 429
21．2．4　局限性 431
21．2．5　查看源代码 431
21．3　kexec与kdump 431
21．3．1　kexec 432
21．3．2　kdump与kexec协同工作 432
21．3．3　kdump 433
21．3．4　查看源代码 437
21．4　性能剖析 437
21．4．1　利用OProfile剖析内核性能 438
21．4．2　利用gprof剖析应用程序性能 440
21．5　跟踪 441
21．6　LTP 444
21．7　UML 444
21．8　诊断工具 444
21．9　内核修改配置选项 444
21．10　测试设备 445
第 22章　维护与发布 446
22．1　代码风格 446
22．2　修改标记 446
22．3　版本控制 447
22．4　一致性检查 447
22．5　构建脚本 448
22．6　可移植代码 450
第 23章　结束语 451
23．1　流程一览表 451
23．2　下一步该做什么 452
附录A　Linux汇编 453
附录B　Linux与BIOS 457
附录C　seq文件 461