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出版者:O'Reilly Media

作者:Greg Kroah-Hartman

出品人:

页数:0

译者:

出版时间:2001-01

价格:0

装帧:Paperback

isbn号码:9780596005337

丛书系列:

图书标签:

• Linux驱动
• 驱动开发
• 内核编程
• 子系统
• 设备驱动
• 操作系统
• C语言
• 嵌入式
• 硬件接口
• Linux内核

好的，这是一本关于高级嵌入式系统开发与实时操作系统的图书简介，完全不涉及Linux内核驱动编程的具体内容。 --- 《实时并行处理：面向裸机与RTOS的系统级架构设计》 丛书名称：嵌入式系统深度剖析系列 内容概述 本书深入剖析了现代嵌入式系统设计中最核心、最复杂的领域之一：裸机编程模型下的任务调度、实时性保证与多核并发控制。它聚焦于如何构建高可靠性、低延迟的嵌入式软件架构，侧重于对硬件资源进行极致的精细化管理，而不依赖于通用操作系统提供的抽象层。 本书旨在为具备一定微控制器基础的工程师提供一套完整的、从底层硬件交互到复杂软件结构设计的理论框架与实践指南。内容主要围绕裸机环境（Bare-Metal）以及主流的实时操作系统（RTOS，如FreeRTOS、µC/OS等）的核心机制展开，详尽阐述了确保系统满足严格时序约束的方法论。 核心章节与深度聚焦 第一部分：微控制器底层初始化与资源抽象 本部分首先快速回顾了嵌入式系统的启动流程，但迅速将重点转移到系统时钟树的精确配置与管理。详细讲解了如何基于Datasheet精确配置PLL、分频器，以实现不同模块所需的精确频率，这是确保实时性与功耗优化的基础。 中断控制器深度解析 (NVIC/GIC)： 讲解了嵌套向量中断控制器（NVIC或ARM GIC）的工作原理，超越简单的使能/禁用操作，深入探讨了中断优先级分组、抢占机制（Preemption）的细微差别，以及如何通过编程手段实现精确的中断延迟分析和最小化。重点分析了尾调用优化在中断服务程序（ISR）中的应用及其对延迟的影响。 内存映射与外设访问屏障： 详细描述了内存映射I/O（MMIO）的特性，以及在多级缓存（Cache）系统中，如何通过内存屏障（Memory Barrier/Fence）指令确保数据一致性。这部分内容对编写无操作系统的、直接操作寄存器的代码至关重要。 第二部分：实时任务调度与并发控制的RTOS内核机制 本部分是本书的核心，它抛开了Linux的复杂性，专注于RTOS内核自身的调度算法实现。 内核调度器实现原理： 详尽分析了固定优先级抢占式调度与轮转（Round-Robin）调度的内核代码实现。特别关注了上下文切换（Context Switching）的开销分析，包括寄存器组的保存与恢复、TLB/Cache的刷新策略，以及如何通过汇编代码优化这一关键路径。 实时同步原语的开销分析： 不仅介绍了信号量（Semaphore）、互斥锁（Mutex）的使用，更深入地剖析了优先级反转（Priority Inversion）问题的根本原因——如资源竞争导致的非预期延迟。本书详细介绍了优先级继承（Priority Inheritance）和优先级继承协议（PIP）、优先级天花板协议（Priority Ceiling Protocol, PCP）在RTOS内核中的具体实现和性能权衡。 时基管理与定时器服务： 探讨了系统节拍（Tick）的生成与管理，以及软件定时器（Software Timers）的实现机制。重点分析了定时器抖动（Jitter）的来源，并提供了通过高精度硬件定时器结合中断服务实现纳秒级定时事件的技巧。 第三部分：裸机高并发性与低级抽象 本部分针对那些需要极致性能、不愿引入RTOS层开销的场景，提供了裸机下的并发处理方案。 协同式多任务（Cooperative Multitasking）： 介绍如何使用状态机和协作点（Yield Points）在单个线程中模拟多任务环境，避免了中断抢占带来的复杂性，适用于I/O密集型或循环检测任务。 原子操作与内存一致性： 深入讲解了原子指令（如Load-Exclusive/Store-Exclusive，或LL/SC）在无操作系统环境下的关键作用。详细演示了如何使用这些指令构造无锁（Lock-Free）的数据结构，如无锁队列（Lock-Free Queue），以消除传统锁机制带来的死锁和优先级相关性问题。 中断与任务的交互模式： 探讨了在裸机系统中，ISR应该如何高效地将工作传递给主处理循环。着重介绍了中断安全队列（Interrupt-Safe Queues）的设计，确保数据在中断上下文和主循环上下文之间传递时的原子性和完整性，且不对主循环引入过高的处理延迟。 第四部分：系统调试、分析与可靠性工程 本部分侧重于验证系统是否真正满足其实时约束。 时序分析与验证： 介绍了最坏情况执行时间（WCET）的概念及其静态分析方法。讲解了如何使用逻辑分析仪和示波器，结合代码标记技术，对关键任务链的端到端延迟进行测量与验证。 低功耗模式与唤醒延迟： 详细分析了微控制器进入睡眠（Sleep/Deep Sleep）模式的机制，以及从不同睡眠层次唤醒所需的时间开销。展示了如何设计事件驱动的唤醒机制，以最小化系统功耗，同时保证关键事件的响应速度。 故障注入与看门狗（Watchdog）设计： 讨论了如何设计稳健的、可配置的看门狗定时器，以应对软件死锁或无限循环。内容包括外部看门狗的使用，以及内部看门狗的窗口机制（Windowed Watchdog）的精确配置，确保系统在异常情况下能安全重启。 目标读者 本书面向希望深入理解嵌入式实时系统底层运作机制的固件工程师、操作系统内核开发者（专注于RTOS），以及需要为医疗设备、航空航天控制系统或高性能工业自动化设备设计高可靠性软件架构的专业人士。读者应具备C语言的扎实基础，并对微控制器架构（如ARM Cortex-M系列）有初步了解。本书提供的是对“如何构建一个可靠的、不依赖大内核的实时系统”的深度理解。

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我是一名正在 Linux 驱动开发领域摸索的工程师，对于《Linux Driver Subsystem Programming》这本书，我的期望值非常高。我一直认为，要成为一名优秀的驱动开发者，不仅仅是要会写代码，更重要的是要理解 Linux 内核的设计哲学和其对硬件的支持机制。这本书如果能深入剖析 Linux 内核是如何抽象和管理硬件设备的，比如 PCI、USB、I2C 等总线驱动是如何工作的，又是如何与上层驱动交互的，那对我来说简直是福音。我希望它能详细解释设备模型（device model）在驱动开发中的核心作用，比如 kobject、kset、sysfs 的构建和使用，以及这些概念是如何帮助内核管理和暴露设备信息的。同时，对于并发和同步机制在驱动开发中的重要性，我希望能有更深入的探讨，比如如何正确使用自旋锁、互斥锁，以及如何避免死锁和竞态条件。如果书中还能涉及一些嵌入式 Linux 驱动开发的特有挑战和解决方案，例如在资源受限的环境下如何优化驱动性能，那将极大地提升这本书的实用价值。

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我对《Linux Driver Subsystem Programming》这本书充满了期待，特别是希望它能在一些关键领域提供深入的洞察。作为一名对 Linux 内核调试和性能优化感兴趣的开发者，我非常希望能在这本书中找到关于如何有效地调试驱动程序的详细指导。这包括但不限于使用 GDB、kdb、ftrace 等工具，以及如何分析内核日志（dmesg）来定位问题。此外，书中如果能提供关于驱动程序性能分析的技巧，比如如何测量中断延迟、I/O 吞吐量，以及如何利用 perf 等工具来识别性能瓶颈，那将是我非常看重的。我希望这本书不仅仅是教我如何“写”驱动，更能让我理解“好”的驱动应该是什么样的，以及如何写出稳定、高效、易于维护的驱动程序。对于一些常见的驱动开发陷阱，例如内存泄漏、中断上下文处理不当等，如果书中能有专门的章节进行剖析和规避，那就更好了。

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这本书的名字叫《Linux Driver Subsystem Programming》，光听名字就让人感觉信息量很大，而且专业性十足。我一直对底层开发和操作系统内核的东西很感兴趣，尤其是 Linux，它开源的特性给了开发者极大的自由度和探索空间。驱动程序又是连接硬件和操作系统的桥梁，这个领域的技术含量不言而喻。我之前尝试过一些 Linux 内核相关的学习资源，但往往感觉碎片化，要么讲得太基础，要么太深入而难以消化。如果这本书能够系统地梳理 Linux 驱动开发的核心概念、框架和常用的 API，并且能够提供清晰的示例代码，那对我来说绝对是宝藏。我特别期待它能涵盖诸如设备模型、总线驱动模型、字符设备、块设备、网络设备驱动的开发流程，甚至是一些更高级的主题，比如中断处理、DMA、内存管理在驱动开发中的应用。希望它能让我对 Linux 驱动的整个生命周期有一个全面的认识，并能真正理解驱动程序是如何与内核协同工作的，而不仅仅是停留在API的调用层面。如果书中能适当介绍一些调试技巧和性能优化的方法，那就更完美了。

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说实话，我看到《Linux Driver Subsystem Programming》这个书名的时候，心里就涌现出一股学习的冲动。我一直对 Linux 的底层机制很好奇，而驱动程序开发无疑是窥探其内部工作原理的一个绝佳窗口。我非常希望这本书能够打破我目前对驱动开发的模糊认知，让我能够真正理解 Linux 是如何与各种各样的硬件设备进行交互的。我想了解驱动程序的加载和卸载机制，以及它们在内核中的生命周期管理。特别吸引我的是，如果这本书能够提供一些关于编写健壮、高效驱动程序的最佳实践，比如错误处理的策略、资源管理的规范，以及如何进行有效的性能分析和调优，那将对我未来的工作大有裨益。我也很好奇，书中是否会涉及到一些现代 Linux 内核中比较新的驱动开发特性，比如异步 I/O、用户空间驱动（UDev）的应用，或者对某些特定硬件接口（如 IOMMU、TRM）的支持。

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《Linux Driver Subsystem Programming》这个名字让我联想到了一次深入探索 Linux 内核驱动开发奥秘的旅程。我一直觉得，真正理解 Linux 的强大之处，离不开对其底层工作机制的掌握，而驱动程序无疑是其中的关键一环。我特别希望能在这本书中找到关于 Linux 设备驱动模型（Device Model）的系统性讲解，包括其演进历程、核心组件以及它们之间的关系。了解内核是如何管理和抽象不同类型的硬件设备，以及各种总线（如 Platform Bus, ISA, EISA, Microchannel）是如何与驱动程序协同工作的，对我来说至关重要。如果书中能够通过大量的图示和清晰的代码示例来阐述这些复杂的概念，那就再好不过了。我同样期待这本书能涵盖对一些常用设备接口的驱动开发方法，例如 GPIO、SPI、I2C、UART 等，并能够提供一些关于如何处理设备树（Device Tree）的指导，这在现代嵌入式 Linux 系统中是必不可少的。

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