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精通Linux设备驱动程序开发(温卡特斯瓦兰著) |  |
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精通Linux设备驱动程序开发(温卡特斯瓦兰著) | |
![精通Linux设备驱动程序开发 [平装]](http://img.reader8.com/uploadfile/2012/1121/20121121025629333.jpg)
《精通Linux设备驱动程序开发》：时至今日，Linux操作系统充分展现了其跨平台、开源、支持众多应用软件和网络协议等优点。已经成为应用最广泛的开发平台。
在这部贴近实战、实例丰富的著作中。享誉世界的Linux驱动程序开发大师将与你面对面。系统深入地阐述如何为各种设备开发可靠的驱动程序。在回顾了驱动程序开发的各种基础知识和最新的Linux 2.6内核相关特性之后。作者不仅讲述了其他设备驱动程序图书中都会涉及的较容易的内容，更迎难而上，深入探讨了包括嵌入式Linux开发在内的驱动程序开发中必须面对的难点。比如PCMCIA、LJSB、12C、视频、音频、内存、无线通信等。揭示了许多技术内幕。对每种驱动程序。书中除了剖析关键技术。还带你查看相关的内核源代码。提供完整的实例。
全面深入的Linux设备驱动程序名著，世界级Linux技术大师力作，大量底层技术内幕首次公开。
“这是我读过的最全面的Linux设备驱动程序开发著作。”
——Theodore Ts'o，Linux基金会首席平台战略师。北美第一位内核开发者
“我要找的就是这样一本书。它告诉我的不只是实例，更重要的是设备驱动程序的开发思路。”
——Anthony Lawrence，知名操作系统咨询师
作者：（印度）温卡特斯瓦兰（Sreekrishnan Venkateswaran） 译者：宋宝华 何昭然 史海滨 等
温卡特斯瓦兰（Sreekrjshnan Menkateswaran），世界顶级Linux开发技术专家。在IBM工作多年。有丰富的嵌入式Linux和驱动程序开发经验。曾将Linux移植到了手表、音乐播放器、VolP电话、心脏起搏器以及远程门诊监控系统等设备上。目前是IBMI钱度公司的嵌入式解决方案组负责人。他曾担任LinuX Magazine的特邀编辑。主持内核技术专栏。
第1章 引言
1.1 演进
1.2 GNUCopy1eft
1.3 kerne1.org
1.4 邮件列表和论坛
1.5 Linux发行版
1.6 查看源代码
1.7 编译内核
1.8 可加载的模块
1.9 整装待发
第2章 内核
2.1 启动过程
2.1.1 BIOS.pmvided physica1 RAM map
2.1.2 758MB LOWMEM avai1ab1e
2.1.3 Kerne1 command 1in:r oroot=／dev／hda1
2.1.4 Ca1ibrating de1ay BogoMIPS(1pj=2394935)
2.1.5 Checking HLT instruction
2.1.6 NET：Registered protoco1 fami1y2
2.1.7 Freeing initrd memory：387kfreed
2.1.8 io schedu1er anticipatory registered(defau1t)
2.1.9 Setting up standard PCI resources
2.1.10 EXT3-fs：mountedfi1esystem
2.1.11 INIT：version2.8 5booting
2.2 内核模式和用户模式
2.3 进程上下文和中断上下文
2.4 内核定时器
2.4.1 HZ和Jiffies
2.4.2 长延时
2.4.3 短延时
2.4.4 Pentium时间戳计数器
2.4.5 实时钟
2.5 内核中的并发
2.5.1 自旋锁和互斥体
2.5.2 原子操作
2.5.3 读一写锁
2.5.4 调试
2.6 proc文件系统
2.7 内存分配
2.8 查看源代码
第3章 内核组件
3.1 内核线程
3.1.1 创建内核线程
3.1.2 进程状态和等待队列
3.1.3 用户模式辅助程序
3.2 辅助接口
3.2.1 链表
3.2.2 散列链表
3.2.3 工作队列
3.2.4 通知链
3.2.5 完成接口
3.2.6 kthread辅助接口
3.2.7 错误处理助手
3.3 查看源代码
第4章 基本概念
4.1 设备和驱动程序介绍
4.2 中断处理
4.2.1 中断上下文
4.2.2 分配IRQ号
4.2.3 设备实例：导航杆
4.2.4 softirq和task1et
4.3 Linux设备模型
4.3.1 udev
4.3.2 sysfs、kobject和设备类
4.3.3 热插拔和冷插拔
4.3.4 微码下载
4.3.5 模块自动加载
4.4 内存屏障
4.5 电源管理
4.6 查看源代码
第5章 字符设备驱动程序
5.1 字符设备驱动程序基础
5.2 设备实例：系统CMOS
5.2.1 驱动程序初始化
5.2.2 打开与释放
5.2.3 数据交换
5.2.4 查找
5.2.5 控制
5.3 检测数据可用性
5.3.1 轮询
5.3.2.Fasync
5.4 和并行端口交互
5.5 RTC子系统
5.6 伪字符驱动程序
5.7 混杂驱动程序
5.8 字符设备驱动程序注意事项
5.9 查看源代码
第6章 串行设备驱动程序
6.1 层次架构
6.2 UART驱动程序
6.2.1 设备实例：手机
6.2.2 RS.4 85
6.3 TTY驱动程序：
6.4 线路规程
6.5 查看源代码
第7章 输入设备驱动程序
7.1 输入事件驱动程序
7.2 输入设备驱动程序
7.2.1 ser1o
7.2.2 键盘
7.2.3 鼠标
7.2.4 触摸控制器
7.2.5 加速度传感器
7.2.6 输出事件
7.3 调试
7.4 查看源代码
第8章 I2C协议
8.1 12C／SMBus是什么
8.2 I2C核心
8.3 总线事务
8.4.设备实例：EEPROM
8.4.1 初始化
8.4.2 探测设备
8.4.3 检查适配器的功能
8.4.4 访问设备
8.4.5 其他函数
8.5 设备实例：实时时钟
8.6 i2c.dev
8.7 使用LM.Sensors监控硬件
8.8 SPI总线
8.9 Wire总线
8.10 调试
8.11 查看源代码
第9章 PCMCIA和CF
9.1 PCMCIA／CF是什么
9.2 Linux—PCMCIA子系统
9.3 主机控制器驱动程序
9.4 PCMCIA核心
9.5 驱动程序服务
9.6 客户驱动程序
9.6.1 数据结构
9.6.2 设备实例：PCMCIA卡
9.7 将零件组装在一起
9.8 PCMCIA存储
9.9 串行PCMCIA
9.10 调试
9.11 查看源代码
第10章 PCI
10.1 PCI系列
10.2 寻址和识别
10.3 访问PCI
10.3.1 配置区
10.3.2 I／O和内存
10.4 DMA
10.5 设备实例：以太网一调制解调器卡
10.5.1 初始化和探测
10.5.2 数据传输
10.6 调试
10.7 查看源代码
第11章 USB
11.1 I.ISB体系架构
11.1.1 总线速度
11.1.2 主机控制器
11.1.3 传输模式
11.1.4 寻址
11.2 Linux.USB子系统
11.3 驱动程序的数据结构
11.3.1 usb—device结构体
11.3.2 URB
11.3.3 管道
11.3.4 描述符结构
11.4 枚举
11.5 设备实例：遥测卡
11.5.1 初始化和探测过程
11.5.2 卡寄存器的访问
11.5.3 数据传输
11.6 类驱动程序
11.6.1 大容量存储设备
11.6.2 USB.串行端口转换器
11.6.3 人机接口设备
11.6.4 蓝牙
11.7 gadget驱动程序
11.8 调试
11.9 查看源代码
第12章 视频驱动程序
12.1 显示架构
12.2 Linux视频子系统
12.3 显示参数
12.4 帧缓冲API
12.5 帧缓冲驱动程序
12.6 控制台驱动程序
12.6.1 设备实例：手机
12.6.2 启动1ogo
12.7 调试
12.8 查看源代码
第13章 音频驱动程序
13.1 音频架构
13.2 Linux声音子系统，
13.3 设备实例：MP3播放器
13.3.1 驱动程序函数和结构体
13.3.2 ALSA编程
13.4 调试
13.5 查看源代码
第14章 块设备驱动程序
14.1 存储技术
14.2 Linux块I／O层
14.3 I／O调度器
14.4 块驱动程序数据结构和方法
14.5 设备实例：简单存储控制器
14.5.1 初始化
14.5.2 块设备操作
14.5.3 磁盘访问
14.6 高级主题
14.7 调试
14.8 查看源代码
第15章 网络接口卡
15.1 驱动程序数据结构
15.1.1 套接字缓冲区
15.1.2 网络设备接口
15.1.3 激活
15.1.4 数据传输
15.1.5 看门狗
15.1.6 统计
15.1.7 配置
15.1.8 总线相关内容
15.2 与协议层会话
15.2.1 接收路径
15.2.2 发送路径
15.2.3 流量控制
15.3 缓冲区管理和并发控制
15.4 设备实例：以太网NIC
15.5 ISA网络驱动程序
15.6 ATM
15.7 网络吞吐量
15.7.1 驱动程序性能
15.7.2 协议性能
15.8 查看源代码
第16章 Linux无线设备驱动
16.1 蓝牙
16.1.1 B1ueZ
16.1.2 设备实例：CF卡
16.1.3 设备实例：USB适配器
16.1.4 RFCOMM
16.1.5 网络
16.1.6 HID
16.1.7 音频
16.1.8 调试
16.1.9 关于源代码
16.2 红外
16.2.1 Linux—IrDA
16.2.2 设备实例：超级I／0芯片
16.2.3 设备实例：IRDong1e
16.2.4 IrCOMM
16.2.5 联网
16.2.6 IrDA套接字
16.2.7 LIRC
16.2.8 查看源代码
16.3 WiFi
16.3.1 配置
16.3.2 设备驱动程序
16.3.3 查看源代码
16.4 蜂窝网络
16.4.1 GPRS
16.4.2 GDMA
16.5 当前趋势
第17章 存储技术设备
17.1 什么是闪存
17.2 Linux.MTD子系统
17.3 映射驱动程序
17.4 NOR芯片驱动程序
17.5 NAND芯片驱动程序
17.6 用户模块
17.6.1 块设备模拟
17.6.2 字符设备模拟
17.6.3 JFFS2
17.6.4 YAFFS2
17.7 MTD工具
17.8 配置MTD
17.9 XIP
17.10 FWH
17.11 调试
17.12 查看源代码
第18章 嵌入式Linux
18.1 挑战
18.2 元器件选择
18.3 工具链
18.4 Boot1oader
18.5 内存布局
18.6 内核移植
18.7 嵌入式驱动程序
18.7.1 闪存
18.7.2 LIART
18.7.3 按钮和滚轮
18.7.4 PCMCIA／CF
18.7.5 SD／MMC
18.7.6 USB
18.7.7 RTC
18.7.8 音频
18.7.9 触摸屏
18.7.10 视频
18.7.11 CPLD／FPGA
18.7.12 连接性
18.7.13 专用领域电子器件
……
第19章 用户空间的驱动程序
第20章 其他设备和驱动程序
第21章 高度设备驱动程序
第22章 维护与发布
第23章 结束语
附录
20世纪90年代末，我们IBM的一群同事将Linux内核移植到了一种智能手表上。目标设备虽然微不足道，但是移植Linux的任务却相当艰巨。在当时，内核中还不存在MTD（MemoryTeclmology Device，内存技术设备）子系统，这意味着为了让文件系统能够运行在这种手表的闪存中，我们不得不从头开发必要的存储驱动程序。由于当时内核的输入事件驱动程序接口尚未诞生，因此手表的触摸屏与用户应用程序的接口非常复杂。让x Windows运行在手表的LCD上十分困难，因为x Windows和帧缓冲设备驱动程序搭配得并不好。如果你戴着一块防水的Linux智能手表，却不能躺在浴缸里实时获得股票行情，那么这块手表还有什么用呢？Linux几年前就已集成了蓝牙技术，而当时我们却花费了数月的时间将一种专有的蓝牙协议栈移植到手表上，从而使得这种手表可以联上因特网。电源管理系统虽然只能从手表的电池中多“榨出”短短几个小时时间，但也算够意思了；实际上，为了解决这个棘手的问题，我们也没少花心思。那时候，Linux红外项目Linux-Infrared还不稳定，而为了使用红外键盘输入数据，我们不得不与其协议栈小心翼翼地周旋。最后，由于当时还没有能应用于消费类电子产品的成型的编译器发行版，我们也只能自己编个编译器，并交叉编译出一个紧凑的应用程序集。
时光飞逝，当年的小企鹅已经成长为一名健壮的少年。过去我们编写了成千上万行代码并耗时一年完成的任务，若采用现在的内核，只需要几天就可以完成。但是，要成为一名能巧妙地解决多种问题的高级内核工程师，就必须理解今天的Linux内核提供的各种功能和设施。
插图：
为了确保系统在处理器故障时仍然能够进行恢复，即使主处理器上集成有强大的看门狗模块（例如我们的例子中），一些规则制定者规定要使用外部看门狗芯片。因此，一些嵌入式设备有时使用较为便宜的、简单的看门狗芯片（例如Maxim的MAX6730），外部的看门狗芯片通过硬件连线发挥作用，而不像片上集成看门狗通过寄存器接口产生效果。看门狗的输入引脚在固定的复位超时时间内如果没有检测到电压脉冲，就会设置复位引脚。复位引脚和处理器的复位逻辑相连，而输入引脚和处理器的通用目的I／O端口（GPIO）相连。
软件必须周期性地在芯片的复位超时时间内向输入引脚输送脉冲，以免看门狗复位。如果为此类设备编写驱动程序，ioctl方法并不合适。当应用软件需要向相应的设备节点写入数据时，就会利用驱动程序提供的write方法向输入引脚输送脉冲。为了帮助生产和现场排障，看门狗通过导线和处理器相连，这样可以通过断开GPIO引脚和看门狗的连接来停用看门狗。
考虑到起动时间，外部看门狗芯片通常允许较长的初始超时时间，但随后的复位超时时间会变短。
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