嵌入式Linux设备驱动程序开发指南

基本信息

• 商品名称：嵌入式Linux设备驱动程序开发指南（原书第2版）
• 作者：[西]阿尔贝托·利贝拉尔·德·洛斯里奥斯(A
• 定价：159
• 出版社：机械工业
• 书号：9787111684558

其他参考信息（以实物为准）

• 出版时间：2021-06-01
• 印刷时间：2021-06-01
• 版次：1
• 印次：1
• 开本：16开
• 包装：平装
• 页数：532

编辑推荐语

1.本书基于三种主流开发板（包括Raspberry Pi 3 Model B）编写了近30个驱动程序的实验，帮助读者学习和掌握在嵌入式Linux系统中开发驱动程序的技巧和方法，这些驱动程序支持NXP i.MX7D、Microchip SAMA5D2和Broadcom BCM2837微处理器。 2.本书作者在嵌入式系统方面有超过15年的丰富工程实践经验，他通过技术研讨会、实践讲习班和本书的方式，将他在嵌入式Linux与Linux设备驱动程序开发的技巧和方法传播和分享。本书中文版译者也是相关领域的专家和爱好者，通过他们的专业翻译，也让读者原汁原味地理解和体会该书的精华。 3.本书配套的开发工具和实验代码都可以从网上获得，或者通过书中作者提供的访问链接下载，方便读者阅读实践。

内容提要

嵌入式微处理器功能强大、节能和低成本与嵌入式Linux系统的灵活性结合，促使业界许多公司基于嵌入式微处理器开发出了很多新产品。本书教读者基于设备树嵌入式Linux系统如何开发设备驱动程序。读者将学习编写不同类型的Linux驱动程序，以及与内核和用户空间交互的应用程序程序接口（API）和方法。本书以实战为核心，阐述了Linux内核基础知识，将编写大约30个驱动程序并移植到三种不同的微处理器上。本书在实验部分中基于NXP i.MX7D、Microchip SAMA5D2和Broadcom BCM2837三种不同微处理器详细阐述了驱动程序的开发的实现，读者可参考实验部分选择开发和测试自己的驱动程序。在阅读本书之前，建议读者先购买一个基于这些微处理器之一的开发板，板上至少应有一个SPI和I2C控制器，例如Raspberry Pi3模型B板。

作者简介

Alberto Liberty是Arrow Electronics的现场应用工程师，在嵌入式系统方面有超过15年的经验。在过去的几年里，他一直在Arrow公司支持 处理器和FPGA产品。Alberto也是Linux爱好者，在过去的几年里，他举办了多场关于嵌入式Linux与Linux设备驱动程序的技术研讨会和实践讲习班。Alberto的专业技能还包括多媒体芯片（SoC）和嵌入式实时操作系统（RTOS）。他目前居住在西班牙马德里，他 的爱好是和女儿一起在马德里市中心散步，他还喜欢阅读电影杂志和观看科幻电影。

目录

译者序<br/>前言<br/>作者简介<br/>第1章　构建系统1<br/>1.1　引导加载程序1<br/>1.2　Linux内核3<br/>1.3　系统调用接口和C运行时库6<br/>1.4　系统共享库7<br/>1.5　根文件系统8<br/>1.6　Linux启动过程9<br/>1.7　构建嵌入式Linux系统10<br/>1.8　设置以太网通信11<br/>1.9　为NXP i.MX7D处理器构建嵌入式Linux系统11<br/>1.9.1　简介12<br/>1.9.2　主机软件包12<br/>1.9.3　设置repo工具13<br/>1.9.4　Yocto工程的安装和映像构建13<br/>1.9.5　Yocto 之外的工作15<br/>1.9.6　构建Linux内核18<br/>1.9.7　安装TFTP服务器20<br/>1.9.8　安装NFS服务器20<br/>1.9.9　设置U-Boot环境变量21<br/>1.10　为Microchip SAMA5D2处理器构建嵌入式Linux系统21<br/>1.10.1　简介22<br/>1.10.2　主机软件包22<br/>1.10.3　Yocto工程的安装和映像构建22<br/>1.10.4　Yocto 之外的工作25<br/>1.10.5　构建Linux内核25<br/>1.10.6　安装TFTP服务器27<br/>1.10.7　安装NFS服务器27<br/>1.10.8　设置U-Boot环境变量28<br/>1.11　为Broadcom BCM2837处理器构建Linux嵌入式系统28<br/>1.11.1　Raspbian28<br/>1.11.2　构建Linux内核29<br/>1.11.3　将文件复制到Raspberry Pi31<br/>1.12　使用Eclipse33<br/>1.12.1　用于内核源码的Eclipse配置33<br/>1.12.2　用于开发Linux驱动程序的Eclipse配置38<br/>第2章　Linux设备与驱动模型42<br/>2.1　总线核心驱动42<br/>2.2　总线控制器驱动45<br/>2.3　设备驱动45<br/>2.4　设备树简介46<br/>第3章　 简驱动程序50<br/>3.1　许可证51<br/>3.2　实验3-1：“helloworld”模块51<br/>3.3　代码清单3-1：helloworld_imx.c52<br/>3.4　代码清单3-2：Makefile52<br/>3.5　helloworld_imx.ko演示53<br/>3.6　实验3-2：“带参数的helloworld”模块53<br/>3.7　代码清单3-3：helloworld_imx_with_parameters.c54<br/>3.8　helloworld_imx_with_parameters.ko演示54<br/>3.9　实验3-3：“helloworld计时”模块55<br/>3.10　代码清单3-4：helloworld_imx_with_timing.c55<br/>3.11　helloworld_imx_with_timing.ko演示56<br/>第4章　字符设备驱动57<br/>4.1　实验4-1：“helloworld字符设备”模块59<br/>4.2　代码清单4-1：helloworld_imx_char_driver.c63<br/>4.3　代码清单4-2：Makefile65<br/>4.4　代码清单 4-3：ioctl_test.c65<br/>4.5　helloworld_imx_char_driver.ko演示66<br/>4.6　将模块添加到内核构建66<br/>4.7　使用设备文件系统创建设备文件67<br/>4.8　实验4-2：“class字符设备”模块68<br/>4.9　代码清单4-4：helloworld_imx_class_driver.c70<br/>4.10　helloworld_imx_class_driver.ko演示72<br/>4.11　杂项字符设备驱动72<br/>4.12　实验4-3：“杂项字符设备”模块73<br/>4.13　代码清单4-5：misc_imx_driver.c74<br/>4.14　misc_imx_driver.ko演示75<br/>第5章　平台设备驱动76<br/>5.1　实验5-1：“平台设备”模块78<br/>5.2　代码清单5-1：hellokeys_imx.c81<br/>5.3　hellokeys_imx.ko演示82<br/>5.4　操作硬件的文档82<br/>5.5　硬件命名约定83<br/>5.6　引脚控制器84<br/>5.7　引脚控制子系统86<br/>5.8　设备树引脚控制器绑定92<br/>5.9　GPIO 控制器驱动96<br/>5.10　GPIO描述符使用者接口98<br/>5.10.1　获取和释放GPIO98<br/>5.10.2　使用GPIO99<br/>5.10.3　GPIO映射到中断99<br/>5.10.4　GPIO设备树100<br/>5.11　在内核和用户态之间交换数据100<br/>5.12　MMIO（内存映射I/O）设备访问101<br/>5.13　实验5-2：“RGB LED平台设备”模块103<br/>5.13.1　i.MX7D处理器的硬件描述103<br/>5.13.2　SAMA5D2处理器的硬件描述105<br/>5.13.3　BCM2837处理器的硬件描述107<br/>5.13.4　i.MX7D处理器的设备树107<br/>5.13.5　SAMA5D2处理器的设备树111<br/>5.13.6　BCM2837处理器的设备树114<br/>5.13.7　“RGB LED平台设备”模块的代码描述115<br/>5.14　代码清单5-2：ledRGB_sam_platform.c119<br/>5.15　ledRGB_sam_platform.ko演示124<br/>5.16　平台驱动资源124<br/>5.17　Linux LED类126<br/>5.18　实验5-3：“RGB LED类”模块128<br/>5.18.1　i.MX7D、SAMA5D2和BCM2837处理器的设备树128<br/>5.18.2　“RGB LED类”模块的代码描述130<br/>5.19　代码清单5.3：ledRGB_sam_class_platform.c134<br/>5.20　ledRGB_sam_class_platform.ko演示137<br/>5.21　用户态中的平台设备驱动137<br/>5.22　用户定义的I/O：UIO139<br/>5.22.1　UIO如何运转140<br/>5.22.2　内核中的UIO API141<br/>5.23　实验5-4：“LED UIO平台”模块142<br/>5.23.1　i.MX7D、SAMA5D2和BCM2837处理器的设备树143<br/>5.23.2　“LED UIO平台”模块的代码描述144<br/>5.24　代码清单5-4：led_sam_UIO_platform.c146<br/>5.25　代码清单5-5：UIO_app.c148<br/>5.26　led_sam_UIO_platform.ko及UIO_app演示150<br/>第6章　I2C从端驱动151<br/>6.1　Linux I2C 子系统152<br/>6.2　编写I2C 从端驱动155<br/>6.2.1　注册I2C从端驱动155<br/>6.2.2　在设备树中声明I2C设备157<br/>6.3　实验6-1：“I2C I/O 扩展设备”模块159<br/>6.3.1　i.MX7D处理器的硬件描述159<br/>6.3.2　SAMA5D2 处理器的硬件描述159<br/>6.3.3　BCM2837处理器的硬件描述160<br/>6.3.4　i.MX7D处理器的设备树161<br/>6.3.5　SAMA5D2处理器的设备树162<br/>6.3.6　BCM2837处理器的设备树163<br/>6.3.7　“I2C I/O扩展设备”模块的代码描述164<br/>6.4　代码清单6-1：io_imx_expander.c167<br/>6.5　io_imx_expander.ko演示170<br/>6.6　sysfs文件系统171<br/>6.7　实验6-2：“I2C多显LED”模块174<br/>6.7.1　i.MX7D处理器的硬件描述175<br/>6.7.2　SAMA5D2处理器的硬件描述176<br/>6.7.3　BCM2837处理器的硬件描述176<br/>6.7.4　i.MX7D处理器的设备树177<br/>6.7.5　SAMA5D2处理器的设备树178<br/>6.7.6　BCM2837处理器的设备树180<br/>6.7.7　ACPI和设备树的统一设备属性接口181<br/>6.7.8　“I2C多显LED”模块的代码描述182<br/>6.8　代码清单6-2：ltc3206_imx_led_class.c186<br/>6.9　ltc3206_imx_led_class.ko演示192<br/>第7章　处理设备驱动中的中断194<br/>7.1　GPIO控制器在Linux内核的中断域196<br/>7.2　设备树中断处理203<br/>7.3　在Linux设备驱动中申请中断206<br/>7.4　实验7-1：“按钮中断设备”模块207<br/>7.4.1　i.MX7D处理器的硬件描述208<br/>7.4.2　SAMA5D2处理器的硬件描述208<br/>7.4.3　BCM2837处理器的硬件描述208<br/>7.4.4　i.MX7D 处理器的设备树208<br/>7.4.5　SAMA5D2 处理器的设备树209<br/>7.4.6　BCM2837 处理器的设备树210<br/>7.4.7　“按钮中断设备”模块的代码描述211<br/>7.5　代码清单7-1：int_imx_key.c213<br/>7.6　int_imx_key.ko演示215<br/>7.7　延迟工作215<br/>7.7.1　软中断216<br/>7.7.2　tasklet217<br/>7.7.3　定时器218<br/>7.7.4　线程化的中断221<br/>7.7.5　工作队列223<br/>7.8　内核中的锁226<br/>7.8.1　锁和单处理器内核227<br/>7.8.2　在中断和进程上下文之间共享自旋锁227<br/>7.8.3　在用户上下文使用锁227<br/>7.9　内核中的睡眠228<br/>7.10　实验7-2：“睡眠设备”模块229<br/>7.10.1　i.MX7D处理器的设备树230<br/>7.10.2　SAMA5D2处理器的设备树231<br/>7.10.3　BCM2837处理器的设备树232<br/>7.10.4　“睡眠设备”模块的代码描述233<br/>7.11　代码清单7-2：int_imx_key_wait.c236<br/>7.12　int_imx_key_wait.ko演示239<br/>7.13　内核线程239<br/>7.14　实验7-3：“keyled类”模块240<br/>7.14.1　i.MX7D处理器的硬件描述240<br/>7.14.2　SAMA5D2处理器的硬件描述241<br/>7.14.3　BCM2837处理器的硬件描述241<br/>7.14.4　i.MX7D 处理器的设备树242<br/>7.14.5　SAMA5D2处理器的设备树245<br/>7.14.6　BCM2837处理器的设备树247<br/>7.14.7　“keyled类”模块的代码描述249<br/>7.15　代码清单7-3：keyled_imx_class.c255<br/>7.16　keyled_imx_class.ko演示264<br/>第8章　在Linux驱动中分配内存266<br/>8.1　查询ARM的MMU转换表267<br/>8.2　Linux地址的类型271<br/>8.3　用户进程的虚拟地址到物理地址的映射273<br/>8.4　内核的虚拟地址到物理地址的映射273<br/>8.5　内核内存分配器275<br/>8.5.1　页面分配器275<br/>8.5.2　页面分配器接口275<br/>8.5.3　SLAB分配器276<br/>8.5.4　SLAB分配器接口278<br/>8.5.5　kmalloc内存分配器279<br/>8.6　实验8-1：“链表内存分配”模块280<br/>8.7　代码清单8-1：linkedlist_imx_platform.c283<br/>8.8　linkedlist_imx_platform.ko演示287<br/>第9章　在Linux设备驱动中使用DMA288<br/>9.1　缓存一致性288<br/>9.2　Linux DMA引擎API289<br/>9.3　实验9-1：“流式DMA”模块295<br/>9.4　代码清单9-1：sdma_imx_m2m.c302<br/>9.5　sdma_imx_m2m.ko演示 306<br/>9.6　DMA分散/聚集映射306<br/>9.7　实验9-2：“分散／聚集DMA设备”模块 307<br/>9.8　代码清单9-2：sdma_imx_sg_m2m.c310<br/>9.9　sdma_imx_sg_m2m.ko演示 315<br/>9.10　用户态DMA315<br/>9.11　实验9-3：“用户态DMA”模块317<br/>9.12　代码清单9-3：sdma_imx_mmap.c319<br/>9.13　代码清单9-4：sdma.c323<br/>9.14　sdma_imx_mmap.ko演示324<br/> 0章　输入子系统设备驱动框架325<br/>10.1　输入子系统驱动程序326<br/>10.2　实验10-1：“输入子系统加速度计”模块327<br/>10.2.1　设备树329<br/>10.2.2　使用I2C交互的输入框架330<br/>10.2.3　使用输入设备的输入框架331<br/>10.3　代码清单10-1：i2c_imx_accel.c334<br/>10.4　i2c_imx_accel.ko演示336<br/>10.5　在Linux中使用SPI337<br/>10.6　Linux的SPI子系统339<br/>10.7　编写SPI从设备驱动程序 342<br/>10.7.1　注册SPI从设备驱动程序 342<br/>10.7.2　在设备树中声明SPI设备343<br/>10.8　实验10-2：“SPI加速度计输入设备”模块346<br/>10.8.1　i.MX7D 处理器的硬件描述347<br/>10.8.2　SAMA5D2处理器的硬件描述 347<br/>10.8.3　BCM2837处理器的硬件描述 348<br/>10.8.4　i.MX7D处理器的设备树348<br/>10.8.5　SAMA5D2处理器的设备树 349<br/>10.8.6　BCM2837处理器的设备树350<br/>10.8.7　“SPI加速度计输入设备”模块的代码描述351<br/>10.9　代码清单10-2：adxl345_imx.c360<br/>10.10　adxl345_imx.ko演示371<br/> 1章　设备驱动中的工业IO　子系统373<br/>11.1　IIO设备的sysfs接口375<br/>11.2　IIO设备通道375<br/>11.3　iio_info数据结构377<br/>11.4　缓冲区378<br/>11.4.1　IIO缓冲区的sysfs接口378<br/>11.4.2　设置IIO缓冲区379<br/>11.4.3　触发器380<br/>11.4.4　触发式缓冲区380<br/>11.5　工业I/O事件382<br/>11.6　IIO工具386<br/>11.7　实验11-1：“IIO子系统DAC”模块386<br/>11.7.1　设备树387<br/>11.7.2　用作I2C交互的工业框架389<br/>11.7.3　用作IIO设备的工业框架389<br/>11.8　代码清单11-1：ltc2607_imx_dual_device.c394<br/>11.9　实验11-2：“SPIDEV双通道ADC用户”应用程序的“IIO子系统DAC”模块397<br/>11.9.1　i.MX7D处理器的硬件描述399<br/>11.9.2　SAMA5D2处理器的硬件描述399<br/>11.9.3　BCM2837处理器的硬件描述399<br/>11.9.4　i.MX7D处理器的设备树400<br/>11.9.5　SAMA5D2处理器的设备树400<br/>11.9.6　BCM2837处理器的设备树401<br/>11.10　代码清单 11-2：LTC2422_spidev.c401<br/>11.11　ltc2607_imx_dual_device.ko配合LTC2422_spidev使用演示404<br/>11.12　实验11-3：“IIO子系统ADC”模块406<br/>11.12.1　设备树406<br/>11.12.2　用作SPI交互的工业框架407<br/>11.12.3　用作IIO设备的工业框架408<br/>11.13　代码清单11-3：ltc2422_imx_dual.c411<br/>11.14　代码清单11-4：ltc2422_app.c413<br/>11.15　ltc2422_imx_dual.ko配合ltc2422_app使用演示414<br/>11.16　实验11-4：“具备硬件触发功能的IIO子系统ADC”模块415<br/>11.16.1　i.MX7D、SAMA5D2和BCM2837处理器的设备树415<br/>11.16.2　驱动里的睡眠和唤醒418<br/>11.16.3　中断管理420<br/>11.17　代码清单11-5：ltc2422_imx_trigger.c420<br/>11.18　ltc2422_imx_trigger.ko配合LTC2422_app使用演示423<br/> 2章　在Linux设备驱动程序中使用regmap API424<br/>12.1　regmap的实现425<br/>12.2　实验12-1：“SPI regmap IIO 设备”模块428<br/>12.3　代码清单12-1：adxl345_imx_iio.c437<br/>12.4　adxl345_imx_iio.ko演示446<br/> 3章　Linux USB设备驱动450<br/>13.1　USB 2.0总线拓扑450<br/>13.2　USB总线枚举和设备布局451<br/>13.3　USB数据传输453<br/>13.4　USB设备类别454<br/>13.5　USB描述符454<br/>13.5.1　USB设备描述符455<br/>13.5.2　USB配置描述符456<br/>13.5.3　USB接口描述符457<br/>13.5.4　USB端点描述符458<br/>13.5.5　USB字符串描述符459<br/>13.5.6　USB HID描述符459<br/>13.6　Linux USB子系统461<br/>13.7　编写Linux USB设备驱动程序462<br/>13.7.1　注册USB设备驱动程序462<br/>13.7.2　Linux主机端数据类型463<br/>13.7.3　USB请求块465<br/>13.8　实验13-1：USB HID设备应用程序468<br/>13.8.1　步骤1：创建一个新工程468<br/>13.8.2　步骤2：配置Harmony469<br/>13.8.3　步骤3：修改生成的代码471<br/>13.8.4　步骤4：声明USB状态机的状态471<br/>13.8.5　步骤5：添加新成员到APP_DATA类型472<br/>13.8.6　步骤6：声明接收缓冲区和发送缓冲区473<br/>13.8.7　步骤7：初始化新成员473<br/>13.8.8　步骤8：处理弹出474<br/>13.8.9　步骤9：处理HID事件474<br/>13.8.10　步骤10：创建USB状态机475<br/>13.8.11　步骤11：调度新的报告接收请求477<br/>13.8.12　步骤12：接收、准备和发送报告478<br/>13.8.13　步骤13：烧写应用程序479<br/>13.9　实验13-2：“USB LED”模块479<br/>13.10　代码清单13-1：usb_led.c483<br/>13.11　usb_led.ko演示485<br/>13.12　实验13-3：“USB LED和开关”模块486<br/>13.13　码清单13-2：usb_urb_int_led.c490<br/>13.14　usb_urb_int_led.ko演示495<br/>13.15　实验13-4：“连接到USB多显LED的I2C”模块496<br/>13.16　代码清单13-3：usb_ltc3206.c505<br/>13.17　usb_ltc3206.ko演示510<br/>附录　将内核模块移植到MicrochipSAMA5D27-SOM1上513<br/>参考文献526<br/>术语表528