嵌入式Linux高级驱动教程电子书

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第1章 Linux基础知识

1.1 Linux历史介绍

1.2 Linux 常用命令

1.2.1 文件管理命令

1.2.2 磁盘相关命令（fdisk）

1.2.3 文档编辑命令

1.2.4 文件传输命令

1.2.5 磁盘维护命令

1.2.6 系统设置命令

1.2.7 备份压缩命令

1.3 Linux环境编程入门

1.3.1 GCC介绍

1.3.2 GNU Make 基本语法

1.3.3 Makefile 通用模块

1.4 Linux内核版本

1.5 Linux内核开发者社区

1.6 shell 编程入门

1.6.1 shell里的流程控制

1.6.2 Here Documents

1.6.3 shell里的函数

1.6.4 命令行参数

1.6.5 shell脚本示例

1.6.6 脚本调试

1.7 vim编辑器

1.7.1 模式

1.7.2 常用命令

1.7.3 配置文件

第2章　嵌入式Linux驱动开发环境搭建

2.1 引言

2.2 交叉编译器

2.2.1 交叉编译器概念

2.2.2 交叉编译器获取

2.2.3 交叉编译器安装

2.2.4 交叉编译器使用

2.3 嵌入式开发串口终端

2.3.1 串口终端用途介绍

2.3.2 Windows下超级终端介绍

2.3.3 Linux下Minicom 串口终端介绍

2.4 嵌入式开发相关下载工具

2.4.1 Windows下TFTP下载软件

2.4.2 Linux下TFTP服务

2.4.3 Linux 下NFS服务器

2.5 启动加载程序的使用和移植

2.5.1 u-boot常用命令

2.5.2 u-boot常用环境变量介绍

2.5.3 u-boot移植到mini2440方法

2.6 为mini2440编译内核

2.7 根文件系统制作

2.7.1 根文件系统的作用

2.7.2 根文件系统的制作步骤

2.8 J-Link仿真器使用

2.8.1 J-Link功能简介

2.8.2 J-Link功能配置及使用范例

第3章　Linux设备驱动简介

3.1 Linux设备驱动概述

3.2 Linux内核结构

3.2.1 Linux内核空间划分

3.2.2 Linux用户空间

3.2.3 Linux内核空间

3.2.4 用户态和内核态

3.2.5 进程上下文和中断上下文

3.3 Linux设备驱动特点

3.3.1 设备分类

3.3.2 设备号

3.3.3 模块和设备驱动关系

3.4 内核模块的主要相关命令

3.5 内核驱动信息打印—printk

第4章　Linux内核模块编程

4.1 认识Linux模块

4.1.1 一个最简单的Linux内核模块

4.1.2 Linux内核模块程序结构

4.1.3 helloworld.c模块Makefile 文件编写

4.1.4 helloworld模块编译

4.2 模块编程形式2：多模块——模块间有依赖关系

4.2.1 模块符号导出

4.2.2 多模块C代码编程示例

4.2.3 多模块Makefile编译编程示例

4.2.4 编译和测试模块

4.2.5 多模块编程总结

4.3 模块编程形式3：模块传递参数

4.3.1 模块传递参数关键宏定义

4.3.2 module_param () 介绍

4.3.3 模块传递参数示例C代码

4.3.4 模块传递参数示例Makefile

4.3.5 编译和测试模块传递参数功能

4.3.6 模块传递参数功能总结

4.4 模块编程形式4：多个C文件编译为一个模块

4.4.1 多个C文件模块示例C代码

4.4.2 多个C文件模块示例Makefile代码

4.4.3 编译和测试模块

4.4.4 多个C文件模块编程总结

第5章　字符设备驱动开发

5.1 Linux设备驱动特点

5.1.1 Linux系统3大类设备特点

5.1.2 Linux内核框架

5.1.3 字符设备的几种编程模型

5.2 字符设备相关重要结构

5.2.1 struct file_operaions结构

5.2.2 struct inode结构

5.2.3 struct file结构

5.3 杂项设备驱动模板

5.3.1 杂项设备注册和注销

5.3.2 杂项设备驱动测试

5.3.3 杂项设备驱动模型示例

5.4 早期标准字符设备驱动模板

5.4.1 早期标准字符设备驱动注册和注销

5.4.2 早期标准字符设备驱动模型示例

5.4.3 早期标准字符设备驱动模型测试

5.5 Linux 2.6标准字符设备驱动模型

5.5.1 Linux 2.6标准字符设备驱动核心结构：struct cdev

5.5.2 Linux 2.6标准字符设备驱动设备号

5.5.3 Linux 2.6标准字符设备驱动相关API函数

5.5.4 Linux 2.6标准字符设备驱动编写流程

5.5.5 Linux 2.6标准字符设备驱动模型示例

5.5.6 Linux 2.6标准字符设备驱动程序测试

5.6 字符设备驱动模型小结

5.7 早期字符设备驱动自动生成设备节点文件

5.7.1 mdev的介绍及使用方法

5.7.2 相关数据结构、函数介绍

5.7.3 自动创建设备文件范例

5.7.4 自动创建设备文件小结

第6章　字符设备LED驱动

6.1 LED硬件原理图

6.2 LED点灯原理分析

6.3 字符设备驱动open接口

6.3.1 open接口参数

6.3.2 open 接口函数框架

6.4 release接口函数

6.4.1 release 接口函数的作用

6.4.2 release接口函数框架

6.5 字符设备驱动write接口

6.5.1 write接口参数说明

6.5.2 与write接口代码相关的常用API

6.5.3 write 接口函数框架

6.6 字符设备驱动read接口

6.6.1 read接口参数

6.6.2 与read接口代码相关的常用API

6.6.3 read 接口函数框架

6.7 llseek接口实现

6.7.1 llseek接口参数

6.7.2 llsek接口函数框架

6.7.3 重写能与llseek配套的write函数框架

6.7.4 重写能与llseek配套的read函数框架

6.8 LED驱动程序示例

6.8.1 LED驱动程序要使用到的核心函数

6.8.2 LED驱动程序示例

6.9 ioctl控制接口

6.9.1 用户空间ioctl系统调用

6.9.2 内核空间驱动ioctl的方法

6.9.3 ioctl接口函数框架示例

6.9.4 LED驱动添加标准ioctl接口控制LED的范例

第7章 内核同步机制

7.1 引言

7.2 原子操作

7.2.1 原子操作概念

7.2.2 原子操作相关API

7.2.3 简单原子操作使用例子

7.3 信号量

7.3.1 信号量概念

7.3.2 信号量相关API

7.3.3 简单信号量使用例子

7.4 读写信号量（rw_semaphore）

7.4.1 读写信号量概念

7.4.2 读写信号量相关API

7.5 自旋锁

7.5.1 自旋锁概念

7.5.2 自旋锁相关API

7.5.3 自旋锁使用方法小结

第8章 LED驱动完善—添加同步机制代码

8.1 信号量实现LED设备独占

8.1.1 添加互斥量代码实现独占功能示例

8.1.2 应用程序测试信号量独占功能

8.2 原子操作实现LED设备独占

8.2.1 原子操作代码实现独占功能示例

8.2.2 测试应用程序：原子操作独占功能

8.3 自旋锁实现LED设备并发控制

8.3.1 SMP并发分析

8.3.2 自旋锁代码实现设备并发控制功能示例

8.3.3 应用程序测试自旋锁并发控制功能

8.4 等待队列

8.4.1 为什么要使用等待队列

8.4.2 等待队列头数据结构

8.4.3 等待队列的睡眠过程

8.4.4 等待队列的唤醒过程

8.4.5 等待队列API

8.5 各种同步机制的比较

第9章 Linux中断驱动程序

9.1 什么是中断

9.2 Linux 2.6 中断处理原理

9.3 Linux中断处理程序架构

9.3.1 底半部实现方法之一：tasklet

9.3.2 底半部实现方法之二：工作队列

9.4 Linux 2.6 中断API

9.4.1 注册中断

9.4.2 注销中断

9.4.3 禁止中断

9.4.4 使能中断

9.4.5 共享中断

9.5 按键设备驱动程序

9.5.1 开发板按键硬件原理图

9.5.2 软件设计程序分析

9.5.3 按键驱动程序代码示例

9.5.4 按键驱动应用程序测试结果

9.6 非阻塞I/O和阻塞I/O

9.6.1 概念

9.6.2 如何在设备驱动实现阻塞功能

9.6.3 驱动阻塞和非阻塞模板

9.7 按键驱动程序完善：新增加poll接口

9.7.1 键驱动程序poll接口示例代码清单

9.7.2 poll接口应用程序编写

9.7.3 测试结果及分析

第10章 内核工作队列

10.1 内核工作队列概述

10.2 Linux workqueue工作原理

10.2.1 数据结构work_struct

10.2.2 数据结构workqueue_struct

10.2.3 数据结构cpu_workqueue_struct

10.2.4 workqueue原理分析

10.3 Linux内核共享工作队列

10.3.1 共享工作队列介绍

10.3.2 内核共享工作队列API

10.3.3 内核共享工作队列使用步骤

10.3.4 内核共享工作队列示例

10.3.5 内核共享工作队列测试及结果分析

10.4 自定义内核工作队列

10.4.1 创建工作队列

10.4.2 调度工作队列

10.4.3 销毁工作队列

10.4.4 自定义工作队列示例

10.4.5 自定义工作队列测试及结果分析

10.5 延时工作队列

10.5.1 延时工作队列介绍

10.5.2 延时工作队列数据结构和核心API

10.5.3 延时工作队列示例

10.5.4 延时工作队列测试及结果分析

10.6 内核微线程tasklet

10.6.1 内核微线程简介

10.6.2 tasklet的创建及enable/disable函数

10.6.3 tasklet调度函数

10.6.4 微线程kill函数

10.6.5 tasklet微线程的编程步骤

10.6.6 tasklet的简单示例

10.6.7 微线程的简单示例测试及结果分析

10.7 按键设备驱动程序改进——使用延时工作队列实现消抖

10.7.1 按键抖动机械特性分析

10.7.2 软件设备框架分析

10.7.3 增加延时工作队列机制的按键驱动代码示例

10.7.4 添加延时工作队列机制的按键驱动程序测试及结果分析

第11章 内核定时器

11.1 内核定时器概述

11.2 相关数据结构

11.3 内核定时器函数

11.3.1 静态定义并初始化定时器API

11.3.2 定时器初始化

11.3.3 向内核添加定时器

11.3.4 定时器时间修改

11.3.5 定时器取消

11.3.6 定时情况查询

11.4 定时器编程步骤

11.5 内核定时器编程简单示例

11.5.1 内核定时器示例代码

11.5.2 内核定时示例代码测试结果分析

11.6 按键设备驱动程序改进—使用内核定时器实现消抖

11.6.1 修改按键驱动代码

11.6.2 改进版本的按键驱动程序测试及结果分析

第12章 平台设备驱动模型

12.1 平台设备和驱动初识

12.1.1 总线驱动模型简介

12.1.2 平台总线驱动模型特点

12.2 平台设备驱动模型分层

12.2.1 platform 设备层编程

12.2.2 设备层核心数据结构

12.2.3 platform 设备层API

12.2.4 platform驱动层编程

12.2.5 平台驱动层核心数据结构

12.2.6 platform 驱动层核心API

12.3 基于平台模型的LED设备驱动

12.3.1 平台模型LED驱动软件框架分析

12.3.2 平台模型LED驱动层编程

12.3.3 平台模型设备层编程

12.3.4 平台模型LED驱动测试结果分析

第13章 LCD设备驱动

13.1 FrameBuffer 的原理

13.2 FrameBuffer在Linux中的实现和机制

13.3 内核自带s3c2440 LCD驱动移植

13.3.1 LCD硬件资源分析

13.3.2 LCD工作时序参数分析

13.3.3 驱动探测函数简要分析

13.3.4 LCD驱动平台数据结构

13.3.5 LCD驱动平台资源分析

13.3.6 LCD设备驱动设备层编程

13.4 LCD设备驱动分析

13.4.1 LCD设备驱动核心结构struct fb_info

13.4.2 LCD设备驱动可变参数结构struct fb_var_screeninfo

13.4.3 LCD设备驱动固定参数结构struct fb_fix_screeninfo

13.4.4 LCD设备驱动硬件操作方法结构struct fb_ops

13.4.5 LCD设备驱动probe函数分析

13.4.6 LCD设备驱动remove函数分析

13.4.7 LCD设备驱动suspend函数分析

13.4.8 LCD设备驱动resume函数分析

13.4.9 LCD硬件操作函数结构struct fb_ops *fbop分析

13.5 LCD应用程序编程示例

13.5.1 LCD显示汉字示例代码

13.5.2 LCD显示BMP图片示例代码

第14章 Linux下clock子系统

14.1 clk时钟管理概念

14.2 核心数据结构struct clk

14.3 clocks链表

14.4 clk平台通用操作

14.5 clk与pm（电源管理）

14.6 clk时钟系统实现原理

14.7 clk时钟系统的应用

第15章 Linux输入子系统

15.1 输入子系统概述

15.2 输入子系统的结构

15.3 Linux中输入设备驱动的分层

15.4 关键结构体

15.5 软件设计流程

15.6 常用相关API

15.7 使用输入子系统的例子

15.8 小结

第16章 Linux触摸屏驱动

16.1 电阻式触摸屏工作原理

16.2 s3c2440中的触摸屏接口

16.3 mini2440的触摸屏驱动

16.3.1 初始化

16.3.2 中断处理

16.3.3 测试与校准

16.4 触摸屏驱动总结

第17章 网络设备驱动

17.1 网络设备概述

17.2 DM9000芯片工作原理介绍

17.2.1 DM9000功能介绍

17.2.2 DM9000结构框图

17.3 DM9000的引脚

17.4 DM9000的寄存器

17.5 DM9000内部寄存器访问方式

17.6 DM9000 编程操作步骤

17.7 mini2440 开发板DM9000硬件连接图分析

17.8 DM9000 Linux驱动移植

17.8.1 DM9000设备模型分析

17.8.2 DM9000探测函数简要分析

17.8.3 DM9000 平台的资源分析

17.8.4 DM9000平台的数据分析

17.8.5 移植DM9000平台设备层代码的编写

17.9 DM9000 Linux驱动源码分析

17.9.1 数据结构 struct net_device

17.9.2 数据结构struct net_device_ops

17.9.3 数据结构 struct sk_buff

17.9.4 私有数据结构 struct board_info

17.9.5 DM9000使用到的核心API

17.10 DM9000驱动模块入口函数分析

17.11 DM9000探测函数代码分析

17.12 DM9000网卡硬件操作函数struct net_device_ops重要成员分析

17.12.1 网络设备打开函数ndo_open接口

17.12.2 网络设备关闭函数ndo_stop接口

17.12.3 网络设备发送函数ndo_start_xmit接口

17.12.4 网络设备超时处理函数ndo_tx_timeout接口

17.13 接收过程详细分析

17.13.1 DM9000接收中断代码分析

17.13.2 DM9000读数据包及提交数据包到上层函数分析

第18章 Linux IIC子系统

18.1 IIC总线知识

18.2 IIC子系统体系结构

18.3 IIC相关的重要数据结构

18.4 IIC核心层

18.5 i2c_add_driver分析

18.6 IIC设备驱动示例

18.6.1 设备驱动程序

18.6.2 应用程序编程

18.7 IIC总线驱动分析

18.7.1 适配器驱动

18.7.2 适配器平台资源

18.8 IIC子系统总结

第19章 Linux SPI子系统

19.1 SPI子系统概述

19.2 SPI子系统框图详解

19.3 SPI相关的数据结构

19.4 SPI核心代码的初始化分析

19.5 SPI设备文件自动产生代码的分析

19.6 SPI子系统核心API

19.7 SPI设备驱动范例

19.7.1 SPI设备驱动程序编程

19.7.2 SPI应用程序编程

19.8 SPI总线驱动分析

19.9 SPI子系统总结

第20章 单总线协议—DS18B20温度传感器驱动

20.1 DS18B20介绍

20.2 DS18B20的特点

20.3 DS18B20的内部结构

20.4 DS18B20指令码

20.5 DS18B20时序

20.5.1 复位时序

20.5.2 写时序

20.5.3 读时序

20.6 DS18B20操作流程

20.7 DS18B20与单片机的典型接口设计

20.8 DS18B20的精确延时问题

20.9 基于MS51单片机的裸机DS18B20 驱动程序

20.10 Linux 系统下的DS18B20温度传感器驱动

20.10.1 内核自带DS18B20温度传感器驱动简要说明

20.10.2 通过内核配置菜单配置DS18B20驱动

20.10.3 注册DS18B20驱动的设备层

第21章 Linux MTD子系统

21.1 Linux MTD子系统介绍

21.2 MTD子系统相关核心结构

21.3 Nand Flash硬件操作介绍

21.3.1 Nand Flash工作原理

21.3.2 Nand Flash 数据存储单元的整体架构

21.3.3 Nand Flash 引脚（Pin）说明

21.3.4 Nand Flash寻址方式

21.3.5 Nand Flash读操作流程

21.3.6 Nand Flash 写操作流程

21.3.7 Nand Flash主要内设命令详细介绍

21.3.8 Nand Flash 控制器中特殊功能寄存器介绍

21.4 Nand Flash驱动实例

21.4.1 Nand Flash驱动框架编写

21.4.2 Nand Flash底层操作程序

21.4.3 Nand Flash分区的配置

21.4.4 Nand Flash驱动挂接测试

21.5 基于MTD子系统的设备驱动编程总结

参考文献