深入理解嵌入式Linux设备驱动程序

深入理解嵌入式Linux设备驱动程序 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2026

出版者:电子工业出版社
作者:曹国辉 、 曾志鹏 等
出品人:
页数:258
译者:
出版时间:2012-8
价格:49.00元
装帧:平装
isbn号码:9787121177194
丛书系列:
图书标签:
  • 深入理解嵌入式Linux设备驱动程序
  • linux
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  • 嵌入式系统
  • 开源代码
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具体描述

《深入理解嵌入式Linux设备驱动程序》详细阐述了嵌入式Linux设备驱动程序基本理论及开发方法。详细讲解了嵌入式系统的硬件体系架构,Linux系统的引导原理、启动过程,Linux设备驱动模型及基本理论,具体的硬件设备驱动程序的源码分析。在分析具体设备驱动程序源码的基础上,详细讲解了具体设备驱动程序的设计和移植方法。

好的,这是一份关于一本名为《深入理解嵌入式Linux设备驱动程序》的图书的简介。由于要求不包含该书的内容,我们将侧重于描述一个涵盖嵌入式系统、Linux内核、驱动程序开发等领域的、具有类似主题但内容不同的图书的概貌。 --- 图书名称: 嵌入式系统实践指南:从裸机到Linux驱动 内容概要: 本书旨在为希望系统掌握嵌入式系统开发,特别是从底层硬件交互到操作系统(Linux)驱动程序实现的全过程的工程师提供一份详尽的、以实践为导向的参考指南。我们假设读者已经具备一定的C语言基础和对微控制器基本概念的了解,但需要一份清晰的路线图,将理论知识转化为实际可运行的代码。 第一部分:嵌入式系统与微控制器基础 本部分是构建后续高级知识的基石。我们从最基础的硬件架构入手,详细阐述了冯·诺依曼和哈佛架构的区别,以及现代微处理器(如ARM Cortex-M系列)的核心组件,包括CPU、存储器层次结构(SRAM、Flash)和总线结构(AHB/APB)。 我们深入探讨了嵌入式系统中的关键外设操作,这部分内容完全侧重于裸机编程,即在没有操作系统支持下的直接寄存器访问。内容包括: GPIO操作与编程范式: 如何通过设置特定寄存器来控制通用输入输出引脚,实现LED的闪烁、按键的输入检测等基本功能。我们将分析不同芯片厂商(如STMicroelectronics、NXP)的寄存器命名规范和位操作技巧。 中断系统与异常处理: 详细解析微控制器内部的中断控制器(NVIC或GIC的简化版)工作原理。如何配置外部中断、定时器中断,并编写高效、无阻塞的中等延迟(ISR)服务程序。我们将重点讨论中断优先级和抢占机制的设置。 定时器与PWM生成: 探讨通用定时器(GPT)和高级控制定时器(Advanced Control Timers)的使用。如何利用计数器、预分频器和自动重载寄存器实现精确的时间测量和脉冲宽度调制(PWM)输出,这对于电机控制和信号发生至关重要。 串行通信协议实践: 详尽讲解UART、SPI和I2C协议的时序图和寄存器配置。通过实际电路连接和代码实现,读者将学会如何配置波特率、时钟相位/极性,并完成与常见传感器(如温度传感器、EEPROM)的可靠通信。 第二部分:实时操作系统(RTOS)与并发管理 在这一部分,我们将从裸机环境跃升至使用一个轻量级的实时操作系统(如FreeRTOS或Zephyr)进行多任务管理。这部分内容旨在为后续进入更复杂的Linux环境做准备,侧重于任务调度和资源同步。 任务模型与调度器: 介绍任务的生命周期、上下文切换的概念。对比分析固定优先级抢占式调度和轮转调度策略的优缺点,并通过实例演示如何使用RTOS API创建、删除任务以及设置任务优先级。 同步原语与互斥访问: 重点讲解信号量(Semaphore)、互斥锁(Mutex)和消息队列(Message Queue)在多任务系统中的应用场景。我们将分析如何使用这些工具避免竞态条件和死锁,确保共享资源的安全访问。 定时服务与软件延迟: 区分RTOS中的硬件定时器中断与软件定时器(Software Timer)的使用,理解它们在实现周期性任务调度中的作用。 第三部分:嵌入式Linux系统概述与内核移植基础 本部分引入Linux作为嵌入式系统的核心,但着重于理解Linux在资源受限环境下的特性,以及如何为特定硬件平台准备运行环境。 Linux内核编译与配置: 详细介绍交叉编译工具链的搭建(Buildroot或Yocto的基础配置),如何使用`menuconfig`工具选择和裁剪内核特性以适应目标硬件资源。 设备树(Device Tree)结构详解: 深入解析设备树文件(DTS/DTB)在描述硬件拓扑结构中的作用。我们将分析节点、属性和兼容字符串的编写规范,理解内核如何解析这些信息来初始化板级硬件资源,例如中断号、I/O地址映射。 Bootloader与内核启动流程: 概述U-Boot或类似的引导加载程序如何初始化DRAM,并最终将控制权安全地移交给Linux内核,讲解内核解压和内存映射的关键步骤。 第四部分:Linux用户空间与系统级编程 此部分聚焦于在已运行Linux的嵌入式系统上进行高效的应用程序开发和系统调试,强调用户空间与内核空间的交互模式,但不涉及内核模块的编写。 系统调用接口应用: 讲解如何通过标准C库函数间接调用Linux系统调用,实现文件I/O(`open`, `read`, `write`)、进程管理(`fork`, `execve`)和内存映射(`mmap`)。 进程间通信(IPC)机制: 详细介绍管道(Pipe)、消息队列(System V或POSIX)、共享内存等IPC方法的实现细节和性能考量,用于构建模块化、分布式运行的嵌入式应用。 性能监控与调试工具链: 介绍在嵌入式Linux上常用的调试与分析工具,如`strace`用于跟踪系统调用,`gdbserver`进行远程调试,以及`perf`工具用于分析CPU性能瓶颈。 总结: 本书提供了从底层硬件初始化到上层Linux应用编程的完整技术栈,通过大量配图和实例代码,旨在帮助读者建立起对现代嵌入式系统软硬件协同工作的全面、深入的认知。重点在于理解资源受限环境下的编程哲学和跨越裸机与OS的知识鸿沟。

作者简介

目录信息

内容简介
前言
第1章 嵌入式ARM系统开发基础
1.1 嵌入式ARM系统开发概述
1.1.1 ARM系统可执行映像文件格式
1.1.2 ARM开发调试工具
1.1.3 加载地址和运行地址
1.2 嵌入式ARM系统的启动代码分析
1.2.1 ARM上电启动概述
1.2.2 ARM上电初始化启动代码分析
1.3 嵌入式ARM系统的中断系统
1.3.1 ARM中断机制代码分析
1.3.2 ARM中断服务处理程序的响应过程
1.4 按键中断实验
第2章 嵌入式Linux设备驱动程序开发环境的构建
2.1 安装虚拟机软件VMware 6.0.2
2.2 新建虚拟机
2.3 安装Linux操作系统ubuntu
2.4 安装VMware tools工具软件
2.5 网络配置
2.6 设置软件源服务器
2.7 安装libncurses5-dev软件包
2.8 安装交叉编译器arm-linux-gcc
第3章 嵌入式Linux内核的裁剪与编译
3.1 嵌入式Linux内核的本质
3.2 嵌入式Linux内核源码的组织
3.3 嵌入式Linux内核的移植与裁剪
3.4 嵌入式Linux内核配置、编译的基本原理
3.5 构建嵌入式Linux根文件系统
第4章 嵌入式系统BootLoader代码分析与移植
4.1 嵌入式系统BootLoader功能概述
4.1.1 嵌入式Linux系统的软件组成及分布
4.1.2 嵌入式Linux中为什么要有BootLoader
4.1.3 BootLoader的功能和选择
4.2 u-boot源码分析
4.2.1 u-boot源码文件的组成及配置编译
4.2.2 u-boot的执行过程及Linux内核加载流程
4.2.3 start.s源码文件分析
4.2.4 board.c源码文件分析
4.3 u-boot中的环境变量
4.4 Linux系统的加载过程
4.4.1 u-boot命令执行过程
4.4.2 bootm的执行流程
4.5 u-boot向Linux传递参数的过程
4.6 u-boot的移植
第5章 嵌入式Linux内核模块与字符设备驱动
5.1 嵌入式Linux内核模块
5.1.1 嵌入式Linux内核模块的概念
5.1.2 嵌入式Linux内核模块编程
5.1.3 嵌入式Linux内核模块的编译
5.1.4 嵌入式Linux内核模块的安装与卸载
5.1.5 直接编译嵌入式Linux内核模块到内核
5.2 嵌入式Linux字符设备驱动
5.2.1 嵌入式Linux设备驱动程序的概念
5.2.2 嵌入式Linux设备管理机制
5.2.3 嵌入式Linux字符设备驱动程序的主要数据结构分析
5.2.4 嵌入式Linux字符设备驱动的工作原理
5.2.5 嵌入式Linux字符设备驱动程序设计实例
第6章 嵌入式Linux系统的内存管理
6.1 虚拟地址和物理地址概述
6.2 虚拟地址到物理地址转换的基本原理
6.3 基于ARM S3C2440的GPIO端口地址映射实验
6.3.1 问题描述
6.3.2 分析与思路
6.4 Linux内核中内存分配和释放函数的用法
第7章 嵌入式Linux设备驱动开发的核心技术
7.1 嵌入式Linux中断处理和定时器
7.1.1 嵌入式Linux系统中断服务程序的编写
7.1.2 嵌入式Linux系统硬件定时器的使用
7.1.3 中断的下半部分
7.1.4 嵌入式Linux软件定时器的使用
7.2 嵌入式Linux设备驱动程序中的并发及并发控制
7.2.1 并发的概念
7.2.2 嵌入式Linux设备驱动程序中的并发控制方式
7.2.3 信号量与自旋锁的使用场景
7.3 嵌入式Linux设备驱动中的阻塞与非阻塞
7.3.1 概述
7.3.2 Linux设备驱动程序中阻塞的工作原理
7.3.3 进程阻塞访问设备的基本原理
7.3.4 Linux设备驱动程序中的阻塞编程
7.4 嵌入式Linux设备驱动中的异步通知编程
7.4.1 概述
7.4.2 Linux异步通知工作原理
7.4.3 Linux异步通知应用的编程方法
7.4.4 Linux异步通知驱动的编程方法
7.5 嵌入式Linux设备驱动中的轮询操作
7.5.1 概述
7.5.2 Linux设备驱动轮询操作的工作原理及源码分析
7.5.3 Linux轮询操作的应用层编程
7.5.4 Linux轮询操作的驱动层编程
第8章 嵌入式Linux平台设备驱动程序开发
8.1 Linux设备和设备驱动模型
8.1.1 Linux内核中的BUS(总线)
8.1.2 Linux内核中的设备
8.1.3 Linux内核中的设备驱动
8.2 Linux平台设备驱动程序开发过程
8.3 嵌入式Linux系统中利用mdev自动创建设备文件节点
第9章 嵌入式Linux LCD屏驱动程序设计
9.1 LCD屏的工作原理概述
9.2 LCD屏硬件原理及驱动程序设计
9.2.1 TFT LCD屏的显示原理
9.2.2 S3C2440 LCD控制器TFT LCD的控制时序分析
9.2.3 S3C2440 LCD控制器显示的数据格式
9.2.4 S3C2440 LCD控制器的显示数据流程
9.2.5 VBPD、VFPD、VSPW和HBPD、HFPD、HSPW的设置
9.3 嵌入式Linux LCD屏驱动程序框架
9.4 嵌入式Linux LCD屏驱动源码分析
9.4.1 S3c2410fb.c源码分析
9.4.2 LCD屏Linux驱动主要数据结构
9.4.3 Probe函数处理流程及源码分析
9.4.4 Fbmem.c源码分析
9.5 嵌入式Linux LCD屏驱动的移植
第10章 嵌入式Linux触摸屏驱动程序设计
10.1 触摸屏工作原理概述
10.2 S3C2440触摸屏接口及硬件驱动程序设计
10.2.1 S3C2440触摸屏控制器接口
10.2.2 S3C2440裸机下触摸屏控制器的接口编程
10.3 嵌入式Linux触摸屏驱动程序框架
10.4 嵌入式Linux触摸屏驱动的源码分析
10.4.1 Linux触摸设备驱动的处理流程
10.4.2 触摸屏驱动模块的初始化函数s3c2410ts_init
10.4.3 笔针按下中断服务处理程序stylus_updown
10.5 嵌入式Linux输入子系统的工作原理及实现机制
10.5.1 Linux输入子系统的主要数据结构与全局变量
10.5.2 输入设备的注册流程
10.5.3 事件处理器的注册流程
10.5.4 输入事件的报告流程
10.5.5 应用程序访问输入设备的流程
第11章 嵌入式Linux MTD子系统与FLASH驱动程序设计
11.1 MTD子系统概述
11.2 Linux中Nor FLASH驱动的源码分析
11.3 MTD子系统的源码分析
11.3.1 MTD子系统源码组织
11.3.2 MTD子系统主要数据的结构分析
11.4 Nor FLASH芯片手册解读
第12章 嵌入式Linux Nand FLASH驱动程序设计
12.1 Nand FLASH芯片硬件及接口介绍
12.1.1 Nand FLASH存储空间的组织
12.1.2 Nand FLASH的硬件接口及读写操作时序
12.1.3 S3C2440对Nand FLASH芯片的访问
12.2 嵌入式Linux下Nand FLASH驱动分析
12.2.1 Nand FLASH驱动源码组织
12.2.2 Nand FLASH驱动架构
12.2.3 Nand FLASH相关操作流程
12.2.4 s3c24xx_nand_probe函数分析
12.3 应用程序对Nand FLASH设备的读/写操作
12.3.1 MTD字符设备写Nand FLASH的操作分析
12.3.2 s3c2440_nand_hwcontrol函数
12.3.3 nand_command函数
第13章 嵌入式Linux I^2C总线驱动程序设计
13.1 I^2C总线概述
13.2 S3C2440 I^2C总线控制器的硬件工作原理
13.3 S3C2440 I^2C控制器的硬件编程
13.3.1 初始化S3C2440 I^2C主控制器
13.3.2 I^2C总线写AT24C02操作
13.3.3 I^2C总线读AT24C02操作
13.4 嵌入式Linux I^2C总线驱动架构
13.4.1 I^2C体系架构的硬件实体
13.4.2 I^2C驱动的软件实体
13.5 嵌入式Linux I^2C总线驱动源码的组织
13.6 嵌入式Linux I^2C总线控制器驱动的程序设计及源码分析
13.6.1 I^2C总线控制器驱动的主要数据结构
13.6.2 写AT24C02一个字节操作
13.6.3 I^2C总线驱动框架
13.6.4 I^2C总线控制器设备驱动探测函数probe的工作流程
13.6.5 i2c_add_adapter处理流程分析
13.6.6 定义和实现I^2C适配器的底层操作接口Algorithm
13.7 嵌入式Linux I^2C设备驱动程序的设计及源码分析
13.7.1 I^2C设备驱动程序框架
13.7.2 i2c_add_driver函数
13.7.3 at24c02b_probe函数
13.8 应用程序通过I^2C设备驱动写AT24C02一个字节的流程
第14章 嵌入式Linux网卡驱动程序设计
14.1 概述
14.2 DM9000网络芯片与S3C2440的硬件原理图
14.3 DM9000A网卡芯片内部寄存器的访问
14.4 DM9000数据发送/接收的流程
14.5 嵌入式Linux DM9000网卡驱动的框架及源码分析
14.5.1 DM9000设备
14.5.2 DM9000设备驱动
14.5.3 DM9000平台设备驱动的工作流程
14.5.4 应用层网络应用程序的操作
第15章 嵌入式Linux USB设备驱动程序设计
15.1 USB通信系统概述
15.2 USB通信系统的拓扑结构图
15.3 USB通信的分时复用技术
15.4 USB通信系统的基本概念
15.5 USB通信的数据格式
15.5.1 域
15.5.2 包
15.5.3 事务
15.5.4 传输
15.5.5 USB标识域(PID)
15.6 USB设备的枚举过程
15.7 USB设备端USB通信固件的程序设计
15.7.1 USB芯片CY7C68013概述
15.7.2 EZ-USB固件程序的启动模式
15.7.3 EZ-USB芯片的中断系统
15.7.4 USB固件程序的功能
15.7.5 USB固件程序的框架及源码分析
15.8 嵌入式Linux USB驱动程序框架
15.9 嵌入式Linux USB主控制器驱动的源码分析
15.9.1 S3C2440 USB主控制器平台设备驱动的源码分析
15.9.2 USB主机驱动枚举USB设备的过程
15.10 嵌入式Linux USB设备驱动的程序设计方法
· · · · · · (收起)

读后感

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用户评价

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这本书的书名真是直击要害,让人一听就知道是本硬核的技术宝典。我个人对系统底层和硬件交互一直抱有浓厚的兴趣,尤其是在物联网和嵌入式系统日益普及的今天,掌握驱动程序的编写和调试能力简直是必备技能。我期望这本书能够提供一个清晰的、从宏观架构到微观实现的过渡,而不是仅仅罗列API手册。最好的技术书籍应该像一位经验丰富的老工程师在手把手地教你如何“思考”驱动程序,而不是简单地告诉你“如何调用”函数。我特别期待它能深入剖析Linux内核对各种标准和非标准设备接口的管理机制,比如中断处理的流程、DMA的配置细节,以及同步机制在并发环境下的应用。如果能结合一些实际的、具有代表性的硬件案例(比如常见的GPIO、I2C、SPI或者更复杂的网络适配器),那就太棒了。这样的内容不仅能帮助读者建立起扎实的理论基础,更能提供解决实际问题的工具箱,让我们的代码健壮且高效。

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这本书的价值,最终会体现在它能否帮助读者建立起一种“面向内核编程”的思维定势。很多应用开发者习惯了用户态的沙盒保护,一旦进入内核空间,很容易因为对资源管理的疏忽而引发灾难性的后果。我期望书中能反复强调内核编程的严格性:内存分配的特殊性(GFP_KERNEL vs GFP_ATOMIC),对锁的使用边界的绝对遵守,以及对硬件寄存器读写的原子性保证。如果能在章节末尾设置一些“陷阱”或“常见错误分析”的小节,专门剖析那些新手最容易犯的、后果最严重的错误(比如错误的引用计数处理导致的内存泄漏或UAF),那将是无价之宝。这本书不应该仅仅是告诉我们“怎么做”,更应该告诉我们“为什么不能那样做”,从而培养出对系统稳定性的敬畏之心。

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对于我这样的初学者而言,嵌入式驱动的世界充满了各种术语和陌生的抽象层级,很容易迷失方向。这本书的结构设计显得尤为关键。它必须像一个优秀的向导,先带我们在高处俯瞰整个森林的布局(比如字符设备、块设备、网络设备等不同类型的驱动框架),然后再带领我们深入到每一棵树的细节(具体到某个总线的编程规范)。我特别希望书中能在讲解基础框架(如`file_operations`结构体)时,能非常细致地剖析每个函数指针背后的含义和调用时机,而不是仅仅提供一个模板。此外,对于现代Linux驱动开发越来越重要的异步通知和并发控制,如果能用清晰的图示和流程图来展示锁、信号量、互斥体的工作原理及其在驱动中的正确应用场合,相信能大大降低读者的学习曲线,避免写出有潜在死锁风险的代码。

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拿到这本厚厚的书,我的第一感受是它内容的深度和广度令人敬畏。我之前尝试过啃一些开源社区的文档和零散的博客文章来学习驱动开发,但总是感觉知识点之间缺乏系统性的串联,像是一堆散落的珍珠。这本书的价值在于它提供了一条清晰的学习路径,从用户空间如何与内核空间交互开始,逐步深入到设备模型的各个层面。我非常欣赏作者在讲解复杂概念时所采用的比喻和类比,这使得那些抽象的内核结构不再那么令人望而生畏。尤其对于我这种偏向应用层开发的工程师来说,理解内核的“黑箱”操作至关重要。我希望书中能用大量的代码示例来佐证理论,并且这些示例代码是经过精心打磨、可编译、可运行的“最佳实践”,而不是那些为了凑字数而拼凑出来的片段。如果能对不同版本的内核在驱动API上的演变做一些对比说明,那就更显出作者的功力了。

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说实话,很多号称“深入”的技术书读起来其实很表浅,只是把官方文档的描述换了一种说法。这本书给我的感觉则完全不同,它透露出作者长年累月在一线踩坑积累下来的实战智慧。我最看重的是它对于“调试”这一环节的重视。驱动开发十之八九的时间都花在调试上,定位内核崩溃(Kernel Panic)或者设备行为异常,往往需要深谙内核运行机理。我殷切期望书中能详细介绍如何利用各种调试工具——比如KDB、KGDB或者强大的printk——来追踪问题。如果能分享一些处理棘手场景的“独门秘籍”,例如如何处理硬件复位后初始化失败的问题,或者如何优化高频中断处理的性能瓶颈,这本书的价值将呈几何级数增长。这不仅仅是学写代码,更是学做一名合格的嵌入式内核工程师的心态和方法论。

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