Linux設備驅(qū)動開發(fā)

第 1章　內(nèi)核開發(fā)簡介 1
1．1　環(huán)境設置　1
1．1．1　獲取源代碼　2
1．1．2　內(nèi)核配置　4
1．1．3　構(gòu)建自己的內(nèi)核　4
1．2　內(nèi)核約定　6
1．2．1　編碼風格　6
1．2．2　內(nèi)核結(jié)構(gòu)分配和初始化　7
1．2．3　類、對象、面向?qū)ο蟮木幊獭?
1．3　總結(jié)　8
第　2章 設備驅(qū)動程序基礎　9
2．1　內(nèi)核空間和用戶空間　9
2．1．1　模塊的概念　10
2．1．2　模塊依賴　10
2．1．3　模塊的加載和卸載　11
2．2　驅(qū)動程序框架　13
2．2．1　模塊的入點和出點　14
2．2．2　模塊信息　16
2．3　錯誤和消息打印　18
2．3．1　錯誤處理　19
2．3．2　處理空指針錯誤　21
2．3．3　消息打印—— printk()　22
2．4　模塊參數(shù)　24
2．5　構(gòu)建第 一個模塊　25
2．5．1　模塊的makefile　26
2．5．2　內(nèi)核樹內(nèi)　27
2．5．3　內(nèi)核樹外　29
2．5．4　構(gòu)建模塊　29
2．6　總結(jié)　30
第3章　內(nèi)核工具和輔助函數(shù)　31
3．1　理解宏container_of　31
3．2　鏈表　33
3．2．1　創(chuàng)建和初始化鏈表　35
3．2．2　創(chuàng)建鏈表節(jié)點　36
3．2．3　添加鏈表節(jié)點　36
3．2．4　刪除鏈表節(jié)點　37
3．2．5　鏈表遍歷　37
3．3　內(nèi)核的睡眠機制　38
3．4　延遲和定時器管理　41
3．4．1　標準定時器　41
3．4．2　高精度定時器（HRT）　44
3．4．3　動態(tài)Tick/Tickless內(nèi)核　46
3．4．4　內(nèi)核中的延遲和睡眠　46
3．5　內(nèi)核的鎖機制　47
3．5．1　互斥鎖　47
3．5．2　自旋鎖　49
3．6　工作延遲機制　51
3．6．1　Softirq和Ksoftirqd　51
3．6．2　Tasklet　53
3．6．3　Tasklet調(diào)度　54
3．6．4　工作隊列　56
3．6．5　內(nèi)核線程　62
3．7　內(nèi)核中斷機制　62
3．7．1　注冊中斷處理程序　62
3．7．2　下半部的概念　65
3．8　線程化中斷　68
3．9　從內(nèi)核調(diào)用用戶空間應用程序　71
3．10　總結(jié)　72
第4章　字符設備驅(qū)動程序　73
4．1　主設備和次設備的概念　73
4．2　設備文件操作　76
4．3　分配和注冊字符設備　77
4．4　寫文件操作　79
4．4．1　內(nèi)核空間和用戶空間數(shù)據(jù)交換　79
4．4．2　open方法　80
4．4．3　release方法　81
4．4．4　write方法　82
4．4．5　read方法　84
4．4．6　llseek方法　86
4．4．7　poll方法　88
4．4．8　ioctl方法　91
4．4．9　填充file_operations結(jié)構(gòu)　95
4．5　總結(jié)　95
第5章　平臺設備驅(qū)動程序　96
5．1　平臺驅(qū)動程序　97
5．2　平臺設備　100
5．3　設備、驅(qū)動程序和總線匹配　105
5．4　總結(jié)　113
第6章　設備樹的概念　114
6．1　設備樹機制　114
6．1．1　命名約定　115
6．1．2　別名、標簽和phandle　115
6．1．3　DT編譯器　117
6．2　表示和尋址設備　117
6．2．1　SPI和I2C尋址　118
6．2．2　平臺設備尋址　119
6．3　處理資源　120
6．3．1　命名資源的概念　121
6．3．2　訪問寄存器　122
6．3．3　處理中斷　123
6．3．4　提取特定應用數(shù)據(jù)　124
6．4　平臺驅(qū)動程序和DT　127
6．4．1　OF匹配風格　127
6．4．2　匹配風格混合　132
6．4．3　平臺數(shù)據(jù)與DT　136
6．5　總結(jié)　137
第7章　I2C客戶端驅(qū)動程序　138
7．1　驅(qū)動程序架構(gòu)　139
7．1．1　i2c_driver結(jié)構(gòu)　139
7．1．2　驅(qū)動程序的初始化和注冊　142
7．1．3　驅(qū)動程序和設備的配置　142
7．2　訪問客戶端　143
7．2．1　普通I2C通信　143
7．2．2　系統(tǒng)管理總線（SMBus）兼容函數(shù)　145
7．2．3　在開發(fā)板配置文件中實例化I2C設備（棄用的舊方式）　146
7．3　I2C和設備樹　147
7．3．1　定義和注冊I2C驅(qū)動程序　147
7．3．2　在設備樹中實例化I2C設備——新方法　149
7．3．3　小結(jié)　149
7．4　總結(jié)　150
第8章　SPI設備驅(qū)動程序　151
8．1　驅(qū)動程序架構(gòu)　151
8．1．1　設備結(jié)構(gòu)　152
8．1．2　spi_driver結(jié)構(gòu)　154
8．1．3　驅(qū)動程序的初始化和注冊　156
8．1．4　驅(qū)動程序和設備配置　157
8．2　訪問和與客戶端通信　161
8．3　小結(jié)　166
8．4　SPI用戶模式驅(qū)動程序　166
8．5　總結(jié)　170
第9章　Regmap API ——寄存器映射抽象　171
9．1　使用Regmap API編程　172
9．1．1　regmap_config結(jié)構(gòu)　172
9．1．2　Regmap初始化　175
9．1．3　設備訪問函數(shù)　177
9．1．4　Regmap和緩存　180
9．1．5　小結(jié)　181
9．1．6　Regmap示例　182
9．2　總結(jié)　184
第　10章 IIO框架　185
10．1　IIO數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　186
10．1．1　Iio_dev數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　186
10．1．2　iio_info結(jié)構(gòu)　190
10．1．3　IIO通道　190
10．1．4　小結(jié)　196
10．2　觸發(fā)緩沖區(qū)支持　199
10．2．1　IIO觸發(fā)器和sysfs（用戶空間）　202
10．2．2　IIO緩沖區(qū)　206
10．2．3　小結(jié)　208
10．3　IIO數(shù)據(jù)訪問　214
10．3．1　單次捕獲　214
10．3．2　緩沖區(qū)數(shù)據(jù)訪問　214
10．4　IIO工具　216
10．5　總結(jié)　217
第　11章 內(nèi)核內(nèi)存管理　218
11．1　系統(tǒng)內(nèi)存布局——內(nèi)核空間和用戶空間　219
11．1．1　內(nèi)核地址——低端和高端內(nèi)存概念　221
11．1．2　用戶空間尋址　222
11．1．3　虛擬內(nèi)存區(qū)域　225
11．2　地址轉(zhuǎn)換和MMU　227
11．3　內(nèi)存分配機制　232
11．3．1　頁面分配器　233
11．3．2　Slab分配器　235
11．3．3　kmalloc分配系列　238
11．3．4　vmalloc分配器　240
11．3．5　后臺的進程內(nèi)存分配　242
11．4　使用I/O內(nèi)存訪問硬件　244
11．4．1　PIO設備訪問　244
11．4．2　MMIO設備訪問　245
11．5　內(nèi)存（重）映射　248
11．5．1　kmap　248
11．5．2　映射內(nèi)核內(nèi)存到用戶空間　249
11．6　Linux緩存系統(tǒng)　253
11．6．1　什么是緩存　253
11．6．2　為什么數(shù)據(jù)延遲寫入磁盤　255
11．7　設備管理的資源—— Devres　256
11．8　總結(jié)　257
第　12章 DMA ——直接內(nèi)存訪問　258
12．1　設置DMA映射　258
12．1．1　緩存一致性和DMA　258
12．1．2　DMA映射　259
12．2　完成的概念　263
12．3　DMA引擎API　264
12．3．1　分配DMA從通道　265
12．3．2　設置從設備和控制器指定參數(shù)　266
12．3．3　獲取事務描述符　269
12．3．4　提交事務　270
12．3．5　發(fā)布待處理DMA請求并等待回調(diào)通知　271
12．4　總結(jié)—— NXP SDMA(i．MX6)　272
12．5　DMA DT綁定　277
12．6　總結(jié)　278
第　13章 Linux設備模型　279
13．1　LDM數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　279
13．1．1　總線　280
13．1．2　設備驅(qū)動程序　285
13．1．3　設備　287
13．2　深入剖析LDM　289
13．2．1　kobject結(jié)構(gòu)　289
13．2．2　kobj_type　291
13．2．3　內(nèi)核對象集合　293
13．2．4　屬性　294
13．3　設備模型和sysfs　296
13．3．1　sysfs文件和屬性　297
13．3．2　允許輪詢sysfs屬性文件　303
13．4　總結(jié)　304
第　14章 引腳控制和GPIO子系統(tǒng)　305
14．1　引腳控制子系統(tǒng)　305
14．2　GPIO子系統(tǒng)　310
14．2．1　基于整數(shù)的GPIO接口：傳統(tǒng)方法　310
14．2．2　基于描述符的GPIO接口：新的推薦方式　315
14．2．3　GPIO接口和設備樹　322
14．2．4　GPIO和sysfs　327
14．3　總結(jié)　329
第　15章 GPIO控制器驅(qū)動程序—— gpio_chip　330
15．1　驅(qū)動程序體系結(jié)構(gòu)和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　330
15．2　引腳控制器指南　334
15．3　GPIO控制器的sysfs接口　335
15．4　GPIO控制器和DT　335
15．5　總結(jié)　336
第　16章 高級IRQ管理　337
16．1　中斷復用和中斷控制器　339
16．2　高級外設IRQ管理　347
16．3　中斷請求和傳播　349
16．3．1　鏈接IRQ　351
16．3．2　案例研究—— GPIO和IRQ芯片　351
16．4　總結(jié)　356
第　17章 輸入設備驅(qū)動程序　357
17．1　輸入設備結(jié)構(gòu)　357
17．2　分配并注冊輸入設備　360
17．3　產(chǎn)生和報告輸入事件　364
17．4　用戶空間接口　366
17．5　回顧　368
17．6　總結(jié)　376
第　18章 RTC驅(qū)動程序　377
18．1　RTC框架數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　377
18．2　RTC和用戶空間　387
18．2．1　sysfs接口　387
18．2．2　hwclock工具　388
18．3　總結(jié)　389
第　19章 PWM驅(qū)動程序　390
19．1　PWM控制器驅(qū)動程序　391
19．1．1　驅(qū)動程序示例　393
19．1．2　PWM控制器綁定　396
19．2　PWM消費者接口　397
19．3　通過sysfs接口使用PWM　401
19．4　總結(jié)　402
第　20章 調(diào)節(jié)器框架　403
20．1　PMIC/生產(chǎn)者驅(qū)動程序接口　404
20．1．1　驅(qū)動程序數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　404
20．1．2　驅(qū)動程序方法　412
20．1．3　驅(qū)動程序示例　418
20．2　調(diào)節(jié)器消費者接口　421
20．2．1　調(diào)節(jié)器設備請求　422
20．2．2　控制調(diào)節(jié)器設備　423
20．3　調(diào)節(jié)器綁定　425
20．4　總結(jié)　426
第　21章 幀緩沖驅(qū)動程序　427
21．1　驅(qū)動程序數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　428
21．2　設備方法　431
21．3　驅(qū)動程序方法　434
21．3．1　fb_ops剖析　436
21．3．2　總結(jié)　440
21．4　用戶空間的幀緩沖　440
21．5　總結(jié)　442
第　22章 網(wǎng)絡接口卡驅(qū)動程序　443
22．1　驅(qū)動程序數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)　443
22．1．1　套接字緩沖區(qū)結(jié)構(gòu)　444
22．1．2　網(wǎng)絡接口結(jié)構(gòu)　446
22．2　設備方法　448
22．2．1　打開和關閉　449
22．2．2　數(shù)據(jù)包處理　452
22．2．3　驅(qū)動程序示例　457
22．2．4　狀態(tài)和控制　460
22．3　驅(qū)動程序方法　463
22．3．1　probe函數(shù)　464
22．3．2　模塊卸載　466
22．4　總結(jié)　466