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出版社： 电子工业出版社

ISBN：9787121313592

商品编码：29444682650

丛书名： 嵌入式Linux驱动开发教程

基本信息

书名:嵌入式Linux驱动开发教程

定价：69.00元

作者:华清远见嵌入式学院　编著

出版社：电子工业出版社

出版日期：2017-06-01

ISBN：9787121313592

字数：640000

页码：400

版次：1

装帧：平装-胶订

开本：16开

商品重量：

编辑推荐

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目录

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第1章 概述1第2章 内核模块62.1 个内核模块程序72.2 内核模块的相关工具2.3 内核模块一般的形式112.4 将多个源文件编译生成一个内核模块132.5 内核模块参数152.6 内核模块依赖172.7 关于内核模块的进一步讨论202.8 习题21第3章 字符设备驱动233.1 字符设备驱动基础243.2 字符设备驱动框架303.3 虚拟串口设备353.4 虚拟串口设备驱动353.5 一个驱动支持多个设备393.6 习题45第4章 高级I/O操作464.1 ioctl设备操作474.2 proc文件操作564.3 阻塞型I/O584.4 阻塞型I/O604.5 I/O多路复用654.6 异步I/O694.7 几种I/O模型总结734.8 异步通知744.9 mmap设备文件操作834. 定位操作884.11 习题90第5章 中断和时间管理925.1 中断进入过程935.2 驱动中的中断处理985.3 中断下半部15.3.1 软中断25.3.2 tasklet45.3.3 工作队列65.4 延时控制85.5 定时操作95.5.1 低分辨率定时器95.5.2 高分辨率定时器1125.6 习题114第6章 互斥和同步1166.1 一种典型的竞态1176.2 内核中的并发1176.3 中断屏蔽1186.4 原子变量1196.5 自旋锁1206.6 读写锁1226.7 顺序锁1236.8 信号量1256.9 读写信号量1276. 互斥量1276.11 RCU机制1286.12 虚拟串口驱动加入互斥1306.13 完成量1346.14 习题135第7章 内存和DMA1377.1 内存组织1387.2 按页分配内存1397.3 slab分配器1427.4 不连续内存页分配1447.5 per-CPU变量1457.6 动态内存实例1467.7 I/O内存1477.8 DMA原理及映射1557.8.1 DMA工作原理1557.8.2 DMA映射1577.9 DMA统一编程接口1607. 习题164第8章 Linux设备模型1668.1 设备模型基础1678.2 总线、设备和驱动1718.3 平台设备及其驱动1768.3.1 平台设备1768.3.2 平台驱动1788.3.3 平台驱动简单实例1798.3.4 电源管理1828.3.5 udev和驱动的自动加载1838.3.6 使用平台设备的LED驱动1848.3.7 自动创建设备节点1908.4 Linux设备树1938.4.1 Linux设备树的由来1938.4.2 Linux设备树的目的1948.4.3 Linux设备树的使用1958.4.4 使用设备树的LED驱动2028.5 习题204第9章 字符设备驱动实例2059.1 LED驱动2069.2 基于中断的简单按键驱动2099.3 基于输入子系统的按键驱动2139.4 ADC驱动2229.5 PWM驱动2319.6 RTC驱动239第章 总线类设备驱动243.1 I2C设备驱动244.1.1 I2C协议简介244.1.2 Linux I2C驱动246.1.3 I2C设备驱动实例251.2 SPI设备驱动258.2.1 SPI协议简介258.2.2 Linux SPI驱动259.2.3 SPI设备驱动范例264.3 USB设备驱动268.3.1 USB协议简介268.3.2 Linux USB驱动271.3.3 USB设备驱动实例274.4 PCI设备驱动283.4.1 PCI协议简介283.4.2 Linux PCI驱动287.4.3 PCI设备驱动实例288.5 习题296第11章 块设备驱动29811.1 磁盘结构29911.2 块设备内核组件30011.3 块设备驱动核心数据结构和函数30111.4 块设备驱动实例30811.5 习题316第12章 网络设备驱动31712.1 网络层次结构31812.2 网络设备驱动核心数据结构和函数31912.3 网络设备驱动实例32712.4 DM9000网络设备驱动代码分析33312.5 NAPI34012.6 习题343第13章 内核调试技术34413.1 内核调试方法34513.1.1 内核调试概述34513.1.2 学会分析内核源程序34613.1.3 调试方法介绍34613.2 内核打印函数35013.2.1 内核镜像解压前的串口输出函数35013.2.2 内核镜像解压后的串口输出函数35213.2.3 内核打印函数35313.3 获取内核信息35713.3.1 系统请求键35713.3.2 通过/proc接口35813.3.3 通过/sys接口35913.4 处理出错信息36213.4.1 oops信息36213.4.2 panic36413.4.3 通过ioctl方法36613.5 内核源码调试36713.6 习题369第14章 搭建开发环境37014.1 准备Linux开发主机37114.2 安装串口相关软件37514.2.1 安装串口驱动37514.2.2 安装串口终端软件PuTTY37614.2.3 安装串口终端软件minicom37714.3 安装TFTP和NFS服务器37914.4 准备Linux内核源码38114.5 在目标板上运行Linux系统38214.6 源码浏览及编辑器环境386习题答案388参考文献389

内容提要

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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。

文摘

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作者介绍

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华清远见嵌入式培训中心，是成立较早、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。

《深入探索嵌入式Linux系统》 本书旨在为读者提供一个全面而深入的嵌入式Linux系统开发视角。我们不仅仅关注单一的开发环节，而是致力于构建一个完整的生态系统认知，帮助开发者从宏观到微观，掌握嵌入式Linux系统的核心技术与实践方法。 一、 基础构建：理解嵌入式Linux的基石 在进入复杂的驱动开发之前，扎实的基础知识是必不可少的。本书的第一部分将带领读者重塑对Linux内核的理解。我们将深入剖析Linux内核的架构，包括其模块化设计、进程管理、内存管理、中断处理机制以及同步原语（如互斥锁、信号量）等核心概念。这不是一次简单的概念罗列，而是通过实例和原理相结合的方式，让读者真正理解这些机制是如何协同工作的，以及它们在嵌入式环境中的特殊考量。 我们还将详细讲解用户空间与内核空间之间的交互机制，如系统调用、IOCTL等。理解这种界限与交互，是后续进行任何与硬件打交道的开发工作的关键。此外，交叉编译环境的搭建与使用将作为本部分的重要组成部分，教会读者如何为目标嵌入式平台构建和运行Linux系统，并深入理解工具链（编译器、链接器、调试器）的工作原理。 二、 硬件交互：解锁嵌入式系统的脉搏 嵌入式系统的魅力在于它能够直接与硬件交互，实现各种智能化功能。本书的第二部分将聚焦于这一核心领域，但并非局限于驱动程序的编写。我们将首先深入探讨嵌入式硬件平台的构成，包括CPU架构（如ARM、MIPS）、内存类型（DRAM、NAND Flash）、外围设备接口（如UART、SPI、I2C、USB、Ethernet、GPIO）以及片上系统（SoC）的设计理念。理解这些硬件特性，是后续进行高效开发的先决条件。 接着，我们将重点分析Linux内核与硬件交互的通用模型。这包括设备模型、总线模型、驱动模型以及设备树（Device Tree）的工作原理。设备树是一种描述硬件配置的机制，在现代嵌入式Linux系统中扮演着至关重要的角色。我们将详细讲解如何阅读、编写和调试设备树文件，以及它如何有效地将硬件信息传递给内核，从而实现硬件的动态配置和驱动的适配。 此外，我们还将探讨几种典型的硬件交互模式，例如： GPIO的使用与管理： 讲解如何通过GPIO控制LED、读取按键、驱动继电器等。 串行通信（UART, SPI, I2C）： 深入分析这些总线的通信协议、硬件接口以及在Linux用户空间和内核空间中的编程模型。 中断处理： 讲解中断的产生、CPU如何响应中断、中断服务程序的编写原则以及中断共享等高级话题。 DMA（Direct Memory Access）： 解释DMA的工作原理，以及如何利用DMA来提高数据传输效率，减轻CPU负担。 三、 系统构建与优化：打造高效稳定的嵌入式Linux 一个完整的嵌入式Linux系统不仅仅是内核和驱动，还需要文件系统、用户空间应用程序以及系统级的优化。本书的第三部分将引导读者深入理解这些方面。 我们将详细介绍各种嵌入式Linux文件系统的类型，如ROMFS、YAFFS2、UBIFS、JFFS2以及SquashFS等，并分析它们的优缺点以及适用场景。读者将学会如何构建根文件系统，并理解BusyBox等工具在精简系统中的作用。 系统启动过程的分析是嵌入式Linux开发中的一个重要环节。我们将剖析U-Boot（或其他引导加载程序）的工作流程、内核的初始化过程以及init进程的作用，帮助读者理解系统是如何一步步启动起来的。 性能优化是嵌入式系统设计的关键。本部分将探讨多种优化策略，包括： 内核配置与裁剪： 学习如何根据实际需求配置和编译内核，移除不必要的功能，减小内核体积。 内存优化： 探讨内存分配策略、页面缓存管理以及如何减少内存碎片。 功耗管理： 介绍CPU调频、时钟门控、设备休眠等功耗优化技术。 性能分析工具： 学习使用`top`、`ps`、`perf`、`strace`等工具来分析系统性能瓶颈。 四、 嵌入式Linux应用开发：从理论到实践 除了底层的系统开发，理解如何开发运行在嵌入式Linux上的用户空间应用程序同样重要。本书的第四部分将涵盖这一主题。 我们将重点介绍嵌入式Linux下的常用开发工具和技术，包括： Shell脚本编程： 讲解如何利用Shell脚本进行系统管理、自动化任务和简单的应用程序逻辑。 C/C++应用程序开发： 深入讲解在嵌入式Linux环境下进行C/C++开发所需的知识，包括标准库的使用、多线程编程、进程间通信（IPC）机制（如管道、消息队列、共享内存、Socket）以及信号处理。 网络编程： 涵盖Socket编程、TCP/IP协议栈的使用，以及如何开发网络服务和客户端应用程序。 嵌入式GUI开发： 简要介绍Qt、GTK+等嵌入式图形用户界面框架，帮助读者了解如何在嵌入式设备上构建图形化界面。 五、 高级主题与实践：应对复杂挑战 为了让读者能够应对更复杂的嵌入式Linux开发场景，本书的第五部分将触及一些高级主题。 实时性Linux（RT-Linux）： 介绍PREEMPT_RT补丁的工作原理，以及如何配置和使用实时Linux内核来满足对延迟敏感的应用需求。 设备树的进阶应用： 深入讲解设备树的Overlay、API以及与其他配置机制的配合。 Bootloader深入研究： 对U-Boot等引导加载程序的深入分析，包括其工作原理、配置选项以及定制方法。 嵌入式Linux的安全性： 探讨嵌入式Linux系统的安全加固措施，包括访问控制、加密技术、固件更新安全等。 嵌入式Linux的调试技巧： 总结各种高级调试方法，如使用GDB远程调试、JTAG调试、逻辑分析仪、示波器等。 本书的编写风格力求严谨而易懂，通过大量的代码示例、原理图示和实际案例，帮助读者建立清晰的知识脉络，逐步掌握嵌入式Linux系统的开发精髓。我们相信，通过本书的学习，读者将能够构建出更加强大、稳定且高效的嵌入式Linux系统，并自信地应对未来的开发挑战。

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