LINUX 驅動程式 LDD3



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目錄




1. 第一章 設備驅動簡介


1.1. 驅動程式的角色
1.2. 劃分核心


1.2.1. 可加載模組

1.3. 設備和模組的分類
1.4. 安全問題
1.5. 版本編號
1.6. 版權條款
1.7. 加入核心開發社團
1.8. 本書的內容
2. 建立和執行模組


2.1. 設定你的測試系統
2.2. Hello World 模組
2.3. 核心模組相比於應用程式


2.3.1. 用戶空間和核心空間
2.3.2. 核心的並發
2.3.3. 當前進程
2.3.4. 幾個別的細節
2.4. 編譯和加載


2.4.1. 編譯模組
2.4.2. 加載和卸載模組
2.4.3. 版本倚賴
2.4.4. 平台倚賴性
2.5. 核心符號表
2.6. 預備知識
2.7. 初始化和關停


2.7.1. 清理函數
2.7.2. 初始化中的錯誤處理
2.7.3. 模組加載競爭
2.8. 模組參數
2.9. 在用戶空間做
2.10. 快速參考
3. 字元驅動


3.1. scull 的設計
3.2. 主次編號


3.2.1. 設備編號的內部表示
3.2.2. 分發和釋放設備編號
3.2.3. 主編號的動態分發
3.3. 一些重要數據架構


3.3.1. 檔案操作
3.3.2. 檔案架構
3.3.3. inode 架構
3.4. 字元設備註冊


3.4.1. scull 中的設備註冊
3.4.2. 老方法
3.5. open 和 release


3.5.1. open 方法
3.5.2. release 方法
3.6. scull 的記憶體使用
3.7. 讀和寫


3.7.1. read 方法
3.7.2. write 方法
3.7.3. readv 和 writev
3.8. 使用新設備
3.9. 快速參考
4. 調試技術


4.1. 核心中的調試支援
4.2. 用列印調試


4.2.1. printk
4.2.2. 重定向控制台消息
4.2.3. 消息是如何記錄的
4.2.4. 打開和關閉消息
4.2.5. 速率限制
4.2.6. 列印設備編號
4.3. 用查詢來調試


4.3.1. 使用 /proc 檔案系統
4.3.2. ioctl 方法
4.4. 使用觀察來調試
4.5. 調試系統故障


4.5.1. oops 消息
4.5.2. 系統掛起
4.6. 調試器和相關工具


4.6.1. 使用 gdb
4.6.2. kdb 核心調試器
4.6.3. kgdb 補丁
4.6.4. 用戶模式 Linux 移植
4.6.5. Linux 追蹤工具
4.6.6. 動態探針
5. 並發和競爭情況


5.1. scull 中的缺陷
5.2. 並發和它的管理
5.3. 旗標和互斥體


5.3.1. Linux 旗標實現
5.3.2. 在 scull 中使用旗標
5.3.3. 讀者/寫者旗標
5.4. Completions 機制
5.5. 自旋鎖


5.5.1. 自旋鎖 API 簡介
5.5.2. 自旋鎖和原子上下文
5.5.3. 自旋鎖函數
5.5.4. 讀者/寫者自旋鎖
5.6. 鎖陷阱


5.6.1. 模糊的規則
5.6.2. 加鎖順序規則
5.6.3. 細 -粗- 粒度加鎖
5.7. 加鎖的各種選擇


5.7.1. 不加鎖算法
5.7.2. 原子變量
5.7.3. 位操作
5.7.4. seqlock 鎖
5.7.5. 讀取-拷貝-更新
5.8. 快速參考
6. 進階字元驅動操作


6.1. ioctl 界面


6.1.1. 選擇 ioctl 命令
6.1.2. 返回值
6.1.3. 預定義的命令
6.1.4. 使用 ioctl 參數
6.1.5. 兼容性和受限操作
6.1.6. ioctl 命令的實現
6.1.7. 不用 ioctl 的設備控制
6.2. 阻塞 I/O


6.2.1. 睡眠的介紹
6.2.2. 簡單睡眠
6.2.3. 阻塞和非阻塞操作
6.2.4. 一個阻塞 I/O 的例子
6.2.5. 進階睡眠
6.2.6. 測試 scullpipe 驅動
6.3. poll 和 select


6.3.1. 與 read 和 write 的交互
6.3.2. 底層的數據架構
6.4. 異步通知


6.4.1. 驅動的觀點

6.5. 移位一個設備


6.5.1. llseek 實現

6.6. 在一個設備檔案上的存取控制


6.6.1. 單 open 設備
6.6.2. 一次對一個用戶限制存取
6.6.3. 阻塞 open 作為對 EBUSY 的替代
6.6.4. 在 open 時複製設備
6.7. 快速參考
7. 時間, 延時, 和延後工作


7.1. 測量時間流失


7.1.1. 使用 jiffies 計數器
7.1.2. 處理器特定的暫存器
7.2. 獲知當前時間
7.3. 延後執行


7.3.1. 長延時
7.3.2. 短延時
7.4. 核心定時器


7.4.1. 定時器 API
7.4.2. 核心定時器的實現
7.5. Tasklets 機制
7.6. 工作隊列


7.6.1. 共享隊列

7.7. 快速參考


7.7.1. 時間管理
7.7.2. 延遲
7.7.3. 核心定時器
7.7.4. Tasklets 機制
7.7.5. 工作隊列
8. 分發記憶體


8.1. kmalloc 的真實故事


8.1.1. flags 參數
8.1.2. size 參數
8.2. 後備緩存


8.2.1. 一個基於 Slab 緩存的 scull: scullc
8.2.2. 記憶體池
8.3. get_free_page 和其友


8.3.1. 一個使用整頁的 scull: scullp
8.3.2. alloc_pages 界面
8.3.3. vmalloc 和 其友
8.3.4. 一個使用虛擬位址的 scull : scullv
8.4. 每-CPU 的變量
8.5. 獲得大量緩衝


8.5.1. 在啟動時獲得專用的緩衝

8.6. 快速參考
9. 與硬體通訊


9.1. I/O 端口和 I/O 記憶體


9.1.1. I/O 暫存器和常規記憶體

9.2. 使用 I/O 端口


9.2.1. I/O 端口分發
9.2.2. 操作 I/O 端口
9.2.3. 從用戶空間的 I/O 存取
9.2.4. 字串操作
9.2.5. 暫停 I/O
9.2.6. 平台倚賴性
9.3. 一個 I/O 端口例子


9.3.1. 並口縱覽
9.3.2. 一個例子驅動
9.4. 使用 I/O 記憶體


9.4.1. I/O 記憶體分發和映射
9.4.2. 存取 I/O 記憶體
9.4.3. 作為 I/O 記憶體的端口
9.4.4. 重用 short 為 I/O 記憶體
9.4.5. 在 1 MB 之下的 ISA 記憶體
9.4.6. isa_readb 和其友
9.5. 快速參考
10. 中斷處理


10.1. 準備並口
10.2. 安裝一個中斷處理


10.2.1. /proc 界面
10.2.2. 自動檢測 IRQ 號
10.2.3. 快速和慢速處理
10.2.4. 實現一個處理
10.2.5. 處理者的參數和返回值
10.2.6. 使能和禁止中斷
10.3. 前和後半部


10.3.1. Tasklet 實現
10.3.2. 工作隊列
10.4. 中斷共享


10.4.1. 安裝一個共享的處理者
10.4.2. 執行處理者
10.4.3. /proc 界面和共享中斷
10.5. 中斷驅動 I/O


10.5.1. 一個寫緩存例子

10.6. 快速參考
11. 核心中的數據類型


11.1. 標準 C 類型的使用
11.2. 安排一個明確大小給數據項
11.3. 界面特定的類型
11.4. 其他移植性問題


11.4.1. 時間間隔
11.4.2. 頁大小
11.4.3. 位元組序
11.4.4. 數據對齊
11.4.5. 指標和錯誤值
11.5. 連結表
11.6. 快速參考
12. PCI 驅動


12.1. PCI 界面


12.1.1. PCI 尋址
12.1.2. 啟動時間
12.1.3. 配置暫存器和初始化
12.1.4. MODULEDEVICETABLE巨集
12.1.5. 註冊一個 PCI 驅動
12.1.6. 老式 PCI 探測
12.1.7. 使能 PCI 設備
12.1.8. 存取配置空間
12.1.9. 存取 I/O 和記憶體空間
12.1.10. PCI 中斷
12.1.11. 硬體抽象
12.2. 回顧: ISA


12.2.1. 硬體資源
12.2.2. ISA 編程
12.2.3. 即插即用規範
12.3. PC/104 和 PC/104+
12.4. 其他的 PC 匯流排


12.4.1. MCA 匯流排
12.4.2. EISA 匯流排
12.4.3. VLB 匯流排
12.5. SBus
12.6. NuBus 匯流排
12.7. 外部匯流排
12.8. 快速參考
13. USB 驅動


13.1. USB 設備基礎知識


13.1.1. 端點
13.1.2. 界面
13.1.3. 配置
13.2. USB 和 sysfs
13.3. USB 的 Urbs


13.3.1. 架構 struct urb
13.3.2. 建立和銷毀 urb
13.3.3. 提交 urb
13.3.4. 完成 urb: 完成回調處理者
13.3.5. 取消 urb
13.4. 編寫一個 USB 驅動


13.4.1. 驅動支援什麼設備
13.4.2. 註冊一個 USB 驅動
13.4.3. 提交和控制一個 urb
13.5. 無 urb 的 USB 傳送


13.5.1. usb_bulk_msg 界面
13.5.2. usb_control_msg 界面
13.5.3. 使用 USB 數據函數
13.6. 快速參考
14. Linux 設備模型


14.1. Kobjects, Ksets 和 Subsystems


14.1.1. Kobject 基礎
14.1.2. kobject 層次, kset, 和子系統
14.2. 低級 sysfs 操作


14.2.1. 預設屬性
14.2.2. 非預設屬性
14.2.3. 二進製屬性
14.2.4. 符號連接
14.3. 熱插拔事件產生


14.3.1. 熱插拔操作

14.4. 匯流排, 設備, 和驅動


14.4.1. 匯流排
14.4.2. 設備
14.4.3. 設備驅動
14.5. 類


14.5.1. class_simple 界面
14.5.2. 完整的類界面
14.6. 集成起來


14.6.1. 添加一個設備
14.6.2. 去除一個設備
14.6.3. 添加一個驅動
14.6.4. 去除一個驅動
14.7. 熱插拔


14.7.1. 動態設備
14.7.2. /sbin/hotplug 工具
14.7.3. 使用 /sbin/hotplug
14.8. 處理固件


14.8.1. 核心固件界面
14.8.2. 它如何工作
14.9. 快速參考


14.9.1. Kobjects架構
14.9.2. sysfs 操作
14.9.3. 匯流排, 設備, 和驅動
14.9.4. 類
14.9.5. 固件
15. 記憶體映射和 DMA


15.1. Linux 中的記憶體管理


15.1.1. 位址類型
15.1.2. 物理位址和頁
15.1.3. 高和低記憶體
15.1.4. 記憶體映射和 struct page
15.1.5. 頁表
15.1.6. 虛擬記憶體區
15.1.7. 進程記憶體映射
15.2. mmap 設備操作


15.2.1. 使用 remap_pfn_range
15.2.2. 一個簡單的實現
15.2.3. 添加 VMA 的操作
15.2.4. 使用 nopage 映射記憶體
15.2.5. 重新映射特定 I/O 區
15.2.6. 重新映射 RAM
15.2.7. 重映射核心虛擬位址
15.3. 進行直接 I/O


15.3.1. 異步 I/O

15.4. 直接記憶體存取


15.4.1. 一個 DMA 數據傳輸的概況
15.4.2. 分發 DMA 緩衝
15.4.3. 匯流排位址
15.4.4. 通用 DMA 層
15.4.5. ISA 設備的 DMA
15.5. 快速參考


15.5.1. 介紹性材料
15.5.2. 實現 mmap
15.5.3. 實現直接 I/O
15.5.4. 直接記憶體存取
16. 塊驅動


16.1. 註冊


16.1.1. 塊驅動註冊
16.1.2. 磁片註冊
16.1.3. 在 sbull 中的初始化
16.1.4. 注意扇區大小
16.2. 塊設備操作


16.2.1. open 和 release 方法
16.2.2. 支援可移出的介質
16.2.3. ioctl 方法
16.3. 請求處理


16.3.1. 對請求方法的介紹
16.3.2. 一個簡單的請求方法
16.3.3. 請求隊列
16.3.4. 請求的分析
16.3.5. 請求完成函數
16.4. 一些其他的細節


16.4.1. 命令預準備
16.4.2. 被標識的命令排隊
16.5. 快速參考

17. 網路驅動


17.1. snull 是如何設計的


17.1.1. 分發 IP 號
17.1.2. 報文的物理傳送
17.2. 連接到核心


17.2.1. 設備註冊
17.2.2. 初始化每一個設備
17.2.3. 模組卸載
17.3. net_device 架構的詳情


17.3.1. 全域訊息
17.3.2. 硬體訊息
17.3.3. 界面訊息
17.3.4. 設備方法
17.3.5. 公用成員
17.4. 打開與關閉
17.5. 報文傳送


17.5.1. 控制發送並發
17.5.2. 傳送超時
17.5.3. 發散/匯聚 I/O
17.6. 報文接收
17.7. 中斷處理
17.8. 接收中斷緩解
17.9. 連接狀態的改變
17.10. Socket 緩存


17.10.1. 重要成員變量
17.10.2. 作用於 socket 緩存的函數
17.11. MAC 位址解析


17.11.1. 以太網使用 ARP
17.11.2. 不考慮 ARP
17.11.3. 非以太網頭部
17.12. 定製 ioctl 命令
17.13. 統計訊息
17.14. 多播


17.14.1. 多播的核心支援
17.14.2. 典型實現
17.15. 幾個其他細節


17.15.1. 獨立於媒介的界面支援
17.15.2. ethtool 支援
17.15.3. netpoll
17.16. 快速參考
18. TTY 驅動


18.1. 一個小 TTY 驅動


18.1.1. 架構 struct termios

18.2. tty_driver 函數指標


18.2.1. open 和 close
18.2.2. 數據流
18.2.3. 其他緩衝函數
18.2.4. 無 read 函數?
18.3. TTY 線路設定


18.3.1. set_termios 函數
18.3.2. tiocmget 和 tiocmset
18.4. ioctls 函數
18.5. TTY 設備的 proc 和 sysfs 處理
18.6. tty_driver 架構的細節
18.7. tty_operaions 架構的細節
18.8. tty_struct 架構的細節
18.9. 快速參考
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