嵌入式Linux驱动程序设计从入门到精通

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出版者:清华大学出版社
作者:冯国进
出品人:
页数:315
译者:
出版时间:2008-3
价格:39.00元
装帧:
isbn号码:9787302169420
丛书系列:
图书标签:
  • 嵌入式
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  • 内核编程
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  • 实践
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具体描述

《嵌入式Linux驱动程序设计从入门到精通》基于Linux2.6内核讲述了Linux嵌入式驱动程序开发的知识,全书内容涵盖了Linux2.6下的三类驱动设备,包括Linux下字符设备、块设备、网络设备的开发技术。具体内容包括Linux驱动开发入门基础知识,Linux操作系统下驱动开发核心技术,并对ARM系统的各类接口的原理、驱动开发与应用层开发进行逐一分析,其中包括GPIO、CAN、I2C、LCD、USB、触摸屏、网络、块设备、红外、SD卡等接口。

图书简介:深度探索与实践:现代操作系统原理与高级应用 导言:理解复杂系统的基石 在当今的数字世界中,操作系统(OS)是连接硬件与应用程序的桥梁,是所有计算活动的核心支撑。本书并非聚焦于特定的嵌入式平台或驱动程序开发,而是致力于为读者构建一个全面、深入且具有前瞻性的现代操作系统原理和高级应用知识体系。我们旨在提供一套坚实的理论框架,辅以丰富的实际案例分析,帮助读者超越表面的API调用,真正掌握操作系统设计与实现背后的复杂机制。 第一部分:操作系统核心理论与架构 本书的首要目标是夯实读者的理论基础。我们将从操作系统最基础的概念入手,系统性地剖析其核心组件和设计哲学。 1. 进程与线程管理:并发的本质 本部分将深入探讨进程的生命周期、上下文切换的开销与优化,以及线程模型(如用户级线程与内核级线程)的优劣势对比。我们将详述现代操作系统如何实现高效的并发,包括调度算法的演进——从简单的时间片轮转到复杂的优先级继承与多级反馈队列。特别关注无锁(Lock-free)数据结构和内存屏障(Memory Barriers)在保证并发安全性和高性能方面的关键作用。我们将通过详细的汇编级分析,展示系统调用(System Calls)如何从用户态安全地过渡到内核态,以及中断处理机制在维护系统响应性中的核心地位。 2. 内存管理的高级技术 内存是操作系统最宝贵的资源之一。本书将详细阐述虚拟内存(Virtual Memory)的实现细节,包括页表(Page Tables)的结构、TLB(Translation Lookaside Buffer)的工作原理及其对性能的影响。我们将深入探讨内存分配策略,如伙伴系统(Buddy System)和slab分配器,分析它们在减少内部碎片和外部碎片方面的差异与优化。此外,现代操作系统如何处理内存保护、内存映射(mmap)以及高效的内存共享机制,也将作为重点进行剖析。 3. 文件系统与I/O子系统:持久化与高效传输 文件系统是用户与持久化存储交互的接口。我们将系统性地解析日志文件系统(如Ext4或XFS)的事务性保证机制,探讨写入屏障(Write Barriers)在数据一致性中的作用。在I/O子系统方面,我们将超越传统的块设备驱动概念,着重讲解异步I/O(AIO)模型的架构,包括Linux中的io_uring范式,如何通过减少上下文切换和提高硬件利用率,实现极高吞吐量的I/O操作。 第二部分:现代操作系统的高级特性与安全 本部分将视角转向当前主流操作系统(如Linux内核、类Unix系统)在应对现代计算挑战时所采用的先进技术,尤其强调安全性和可靠性。 4. 虚拟化技术与容器化深度剖析 理解现代云计算的基石——虚拟化是至关重要的。我们将从硬件辅助虚拟化(Intel VT-x/AMD-V)的Hypervisor类型(Type 1与Type 2)讲起,深入分析I/O虚拟化(如VirtIO)的性能优化路径。随后,我们将转向容器化技术。这不是停留在Docker的使用层面,而是剖析容器技术背后的Linux内核命名空间(Namespaces)和控制组(cgroups)的底层实现,阐明它们如何提供轻量级隔离,并讨论LXC与KVM在资源隔离策略上的差异。 5. 系统性能分析与调试工具链 掌握操作系统设计不仅需要知道“如何做”,更需要知道“如何衡量”。本书将详细介绍一套专业的性能分析工具链。包括内核跟踪器(如eBPF/BPF tracing)的工作原理,如何利用这些工具捕获系统事件、分析延迟来源。我们将探讨如何使用火焰图(Flame Graphs)进行CPU时间消耗的可视化分析,并讲解如何解读内核的负载平均(Load Average)指标,以及如何利用内存调试工具发现内存泄漏和竞态条件。 6. 操作系统安全模型与加固 安全性已成为操作系统设计中不可妥协的一环。本章将聚焦于强制访问控制(MAC)模型,例如SELinux或AppArmor的策略语言与安全上下文的建立。我们将分析地址空间布局随机化(ASLR)的有效性及其局限性,并探讨如堆栈保护(Stack Canaries)和数据执行保护(DEP/NX Bit)等防御措施的实现机制。此外,零信任(Zero Trust)架构在OS级别访问控制中的体现也将得到探讨。 第三部分:面向未来的计算范式 本书的最后一部分将目光投向操作系统的未来演进方向。 7. 分布式系统与一致性协议 在多核甚至多节点的计算环境中,单个操作系统的概念正在向分布式系统延伸。我们将探讨CAP定理对系统设计的影响,并深入研究Paxos和Raft等主流一致性协议的算法细节,理解它们如何在网络分区下维持数据的一致性。这部分内容将帮助读者理解分布式事务处理和高可用集群背后的OS级支撑。 8. 实时性保证与确定性系统 针对工业控制、航空航天等对时间敏感的领域,我们将解析实时操作系统(RTOS)的设计哲学。这包括对中断延迟、调度抢占性和时间确定性的严格保证。我们将比较硬实时、软实时与尽力而为的调度策略,并讨论如何通过内核修补(Kernel Patching)和特定硬件支持来最小化最坏情况执行时间(WCET)。 总结 《深度探索与实践:现代操作系统原理与高级应用》旨在培养具备系统级思维的工程师和研究人员。它不是一本简单的API手册,而是一份通往操作系统“心脏地带”的详尽指南。通过对并发、内存、I/O、虚拟化和安全等核心领域的深度剖析,读者将能够自信地分析、设计并优化下一代复杂计算系统。

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读后感

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用户评价

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这本书的封面设计就散发出一种专业且引人入胜的气息,深邃的蓝色背景搭配着清晰的标题字体,仿佛预示着即将开启一段深入探索嵌入式Linux驱动程序世界的旅程。我是在一次偶然的机会,在技术论坛上看到有资深开发者推荐这本书,说是“新手入门的圣经,进阶者的宝典”,这极大地激发了我的好奇心。我一直对嵌入式系统有着浓厚的兴趣,尤其是在Linux这个开放、强大且灵活的平台上开发驱动程序,这对我来说是一项充满挑战和吸引力的技能。以往的学习过程中,我经常会遇到一些概念性的模糊不清,或者在实际操作中遇到难以理解的调试问题,总是感觉像是在黑暗中摸索,缺乏一个清晰的指引。看到这本书的标题,我立刻感受到它能够填补我知识体系中的空白,它不仅仅是关于“如何做”,更重要的是关于“为什么这样做”,能够帮助我建立起扎实的理论基础。我特别期待书中能够详细阐述Linux内核的驱动模型,例如字符设备、块设备、网络设备的驱动框架,以及它们各自的特点和开发流程。另外,对于中断处理、内存管理、并发控制这些驱动程序开发中至关重要的部分,我希望书中能有深入且易于理解的讲解,最好能结合实际的硬件平台和开发板进行案例分析,这样才能让理论知识转化为实践能力。我非常看重书籍的系统性和连贯性,希望它能循序渐进,从最基础的概念讲起,逐步深入到高级的主题,让我在学习过程中不至于感到 overwhelmed,而是能够一步一个脚印地建立起完整的知识体系。

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第一次翻开这本书,就被它厚重的分量所震撼,我感觉它一定包含了非常丰富的内容。作为一个对嵌入式系统有着浓厚兴趣的学习者,我一直渴望能够深入理解Linux内核是如何与硬件进行交互的。我特别期待书中能够详细讲解Linux内核中进程管理和线程调度对驱动程序的影响,例如在驱动程序中如何正确处理并发访问,如何避免死锁和竞态条件。对于我来说,Linux的IO模型,包括阻塞IO、非阻塞IO、IO多路复用(select, poll, epoll)以及异步IO,在驱动程序设计中的应用是非常重要的。我希望书中能够针对这些IO模型,提供具体的驱动程序实现案例,并解释它们在不同场景下的优劣势。此外,这本书的标题中“精通”二字,让我对书中关于性能优化和高级驱动开发技术的讲解充满期待。我希望能够学到如何在驱动程序中实现高性能的数据传输,例如利用零拷贝技术,以及如何针对特定的硬件平台进行驱动程序的定制和优化。对于用户态和内核态之间的交互,我希望书中能有关于系统调用(System Call)的深入分析,以及如何编写更高效、更安全的系统调用接口,从而为上层应用提供强大的支持。

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这本书给我的第一印象就是它的“专业性”,从排版到内容,都透露出一种严谨和深入的态度。作为一名对嵌入式Linux驱动开发有着强烈求知欲的学习者,我一直希望能系统地掌握Linux内核的驱动开发技术。我非常期待书中能够详细讲解Linux内核的设备模型,包括kobject、kset、bus、device、driver之间的层级关系和交互方式,这对于构建一个清晰、可维护的驱动程序至关重要。我尤其关注书中关于中断处理机制的讲解,包括中断的产生、中断描述符、中断服务例程(ISR)和底半部(Bottom Half)的设计,以及如何处理中断的优先级和嵌套,这是保证驱动程序响应速度和稳定性的关键。另外,在嵌入式开发中,内存管理和DMA(Direct Memory Access)的理解与应用是必不可少的。我希望书中能够深入阐述Linux内核的内存分配机制,以及如何高效地使用DMA来减少CPU的负担,并且提供一些相关的开发实例。

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拿到这本书,厚实的手感和专业的封面设计就立刻吸引了我。我一直对嵌入式Linux的驱动开发充满热情,但总觉得在某些概念性的理解上不够深入,特别是关于Linux内核中中断处理机制的细节,我希望书中能够详细阐述中断的产生、中断描述符、中断服务例程(ISR)和底半部(Bottom Half)的设计,以及如何处理中断优先级和嵌套。此外,对于Linux内核的设备模型,包括kobject、kset、driver、device等核心概念,我期望书中能够有清晰的阐述,并且展示它们是如何构建起一个统一的设备管理框架的。在学习过程中,我经常会遇到关于Linux内核同步原语的困惑,例如自旋锁、信号量、互斥锁、读写锁在不同场景下的适用性,以及如何避免死锁和竞态条件。我希望这本书能够提供详实的讲解和丰富的案例,帮助我彻底理解这些同步机制。另外,对于在嵌入式系统中至关重要的内存管理,特别是DMA(Direct Memory Access)的原理和驱动程序中的使用,以及用户空间和内核空间之间的高效数据传输方法(如copy_to_user/from_user),我都非常期待书中能够有深入的介绍。

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当我在书架上看到这本书时,它的标题“嵌入式Linux驱动程序设计从入门到精通”立刻吸引了我的目光。我一直对嵌入式系统的底层开发充满好奇,尤其是Linux驱动程序的编写,这对我来说是一个既神秘又充满挑战的领域。我希望这本书能够循序渐进地引导我,从最基础的Linux内核概念讲起,比如内核模块的加载和卸载机制,以及如何编写一个简单的“Hello World”内核模块。我特别关注书中关于字符设备驱动的讲解,例如如何使用file_operations结构体来实现read、write、ioctl等函数,以及如何通过sysfs文件系统来暴露设备信息。另外,对于嵌入式系统中常见的I2C、SPI、UART等总线驱动的开发,我希望书中能够提供详细的示例代码和讲解,包括如何解析设备树节点,以及如何与硬件寄存器进行交互。我非常看重实际的案例分析,希望书中能够包含一些真实世界的驱动程序开发场景,例如为传感器、显示器、网络接口卡编写驱动,这样我才能更好地将所学知识应用到实际项目中。

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在我收到这本《嵌入式Linux驱动程序设计从入门到精通》的时候,第一个映入眼帘的就是它那沉甸甸的分量,这让我不禁对书中的内容密度产生了极大的期待。翻开扉页,我被作者严谨的学术态度和对嵌入式Linux驱动开发的热情所深深吸引。我一直认为,要真正掌握一项技术,不仅要知其然,更要知其所以然。这本书的标题就给了我这样的承诺,它不仅仅是一个简单的技术手册,更像是一本带领读者深入理解Linux内核驱动机制的百科全书。我尤其关注书中在讲解Linux内核模块加载、卸载机制时,是否能详细说明其内部的调用流程,以及当出现模块加载失败时,如何通过日志和调试工具来定位问题。对于我而言,理解硬件如何与Linux内核进行交互,特别是设备树(Device Tree)在现代嵌入式Linux系统中扮演的角色,是驱动程序开发的关键。我希望书中能够对设备树的语法、编写规则以及如何将其集成到内核驱动中进行详细的阐述,并且提供一些实际的设备树配置案例,比如针对GPIO、I2C、SPI等常用外设的配置。此外,在驱动程序的性能优化方面,我希望能看到一些实用的技巧和方法,例如如何减少中断延迟,如何高效地管理内存,以及如何在多核环境下实现并发驱动。这本书是否能提供一些关于实时性要求较高的驱动程序开发策略,例如硬实时和软实时的区别,以及如何通过内核的调度机制来满足这些需求,这也将是我重点关注的方面。

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我之所以选择这本书,很大程度上是被其“从入门到精通”的标题所吸引。我是一名刚刚踏入嵌入式Linux驱动开发领域的初学者,对很多概念都感到陌生和困惑。我希望这本书能够为我打下坚实的基础,特别是关于Linux内核的架构和工作原理,例如内核空间和用户空间的区别,进程和线程的概念,以及Linux的内存管理机制。我非常期待书中能够详细讲解Linux设备模型,包括kobject、kset、bus、device、driver之间的关系,以及它们是如何构建起一个统一的设备管理框架的。对于中断处理,这是驱动程序开发中的核心部分,我希望书中能够深入阐述中断的产生、中断描述符、中断服务例程(ISR)和底半部(Bottom Half)的设计,以及如何处理中断优先级和嵌套。此外,对于初学者来说,调试驱动程序是一项巨大的挑战,我希望书中能够提供关于使用gdb、kgdb、ftrace等调试工具的实用技巧,以及如何通过printk输出信息来辅助定位问题。

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初次接触到这本书,它那简洁而专业的封面设计给我留下了深刻的印象,仿佛在无声地诉说着其内容的深度与广度。我长期以来一直对嵌入式Linux驱动程序的底层开发抱有浓厚的兴趣,但常常在遇到复杂的概念时,感到力不从心,知识点之间缺乏体系性的联系。我期望这本书能够填补我在这一领域的知识鸿沟,尤其是在Linux内核的驱动模型方面,我渴望能够深入理解字符设备、块设备、网络设备等不同类型设备的驱动框架,以及它们各自的开发流程和关键技术点。我非常期待书中能够对Linux内核中的同步机制——例如自旋锁、信号量、互斥锁等——进行详尽的阐述,并结合实际开发场景,讲解它们的使用方法、注意事项以及如何避免常见的并发问题,如死锁和竞态条件。此外,对于嵌入式系统特有的硬件接口,如GPIO、I2C、SPI、UART等,我希望书中能够提供清晰的驱动编写指南,并且最好能附带一些实际的硬件平台上的开发案例,以便我能够更好地理解和实践。

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这本书的装帧设计非常朴实,没有过多的花哨元素,但我能从中感受到一种务实和严谨的学术风格。我是一名在嵌入式领域摸爬滚打多年的工程师,虽然在日常工作中也接触了不少Linux驱动的开发,但总觉得在某些底层机制上理解得不够透彻,特别是关于Linux内核的同步机制,比如信号量、自旋锁、互斥锁的使用场景和注意事项,我希望能在这本书中得到清晰的解答。我非常期待书中能够对Linux设备模型(Linux Device Model)进行深入的讲解,包括kobject、kset、bus、device、driver之间的关系,以及它们是如何协同工作的,这对于理解和编写结构清晰、易于维护的驱动程序至关重要。另外,内存管理在嵌入式系统中尤为关键,我希望书中能够详细介绍Linux内核中的内存分配器(如slab、slub、slob)、DMA(Direct Memory Access)机制,以及用户空间和内核空间之间的数据传输方式(如copy_to_user、copy_from_user),并给出一些避免内存泄漏和性能瓶颈的实践建议。我对书中关于调试技巧的篇幅也非常期待,例如如何使用gdb、kgdb、ftrace等工具来定位内核驱动中的bug,以及如何通过printk输出信息来辅助调试,这些都是实际开发中必不可少的技能。

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当我看到这本书的名字时,我就知道它很可能是我一直在寻找的关于嵌入式Linux驱动开发的宝藏。我对Linux内核的驱动框架一直很好奇,特别是它如何抽象和管理各种硬件设备。我非常期待书中能够详细讲解Linux的设备模型,包括kobject、kset、bus、device、driver之间的层级关系和交互方式,这对于构建一个清晰、可维护的驱动程序至关重要。我尤其关注书中关于中断处理机制的讲解,包括中断的产生、中断描述符、中断服务例程(ISR)和底半部(Bottom Half)的设计,以及如何处理中断的优先级和嵌套,这是保证驱动程序响应速度和稳定性的关键。此外,对于初学者来说,调试驱动程序是一项巨大的挑战,我希望书中能够提供关于使用gdb、kgdb、ftrace等调试工具的实用技巧,以及如何通过printk输出信息来辅助定位问题。我深信,通过这本书的引导,我一定能够克服在驱动开发中遇到的种种困难,最终实现从入门到精通的飞跃。

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完全不是一本入门书籍!

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都那样

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完全不是一本入门书籍!

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