Linux设备驱动开发详解：基于最新的Linux 4.0内核 Linux内核自其诞生以来，就不断地进化和升级，以适应硬件技术的发展和用户需求的变化。本书《Linux设备驱动开发详解：基于最新的Linux 4.0内核》针对Linux操作系统中的一个重要组成部分——设备驱动进行了深入探讨。在4.0版本的Linux内核发布之际，作者宋宝华对这一重要内核版本中的设备驱动开发技术进行了详细解析。 Linux 4.0内核相较于之前的版本，在多方面进行了优化和改进。它对硬件的支持更加广泛，性能也得到了提升，尤其是在并行处理和内存管理上。本书以这个内核版本为基准，详细介绍了Linux设备驱动的架构、开发方法和编程技术。内容覆盖了字符设备驱动、块设备驱动、网络设备驱动以及USB设备驱动等多种类型，同时对现代Linux驱动开发中不可或缺的并发控制、内存管理、中断处理等内容也有深入讲解。 作者在书中强调了模块化编程的概念，这是因为Linux内核采用的就是模块化的设计思想，通过加载和卸载模块的方式动态管理硬件设备。模块化使得内核可以更加轻量化，同时也提高了系统的可扩展性和稳定性。书中对如何编写可加载的内核模块进行了指导，并且介绍了模块在内核中的注册机制。 针对设备驱动开发中常见的并发控制问题，书中详细阐述了锁的使用、原子操作和无锁编程等技术。并发控制是保证数据一致性和系统稳定性的重要手段，在多处理器系统和中断驱动的场景中尤为重要。作者还讲解了内核中并发控制的高级话题，比如读写锁、顺序锁等。 内存管理是设备驱动开发中另一个核心议题，尤其是在内核空间和用户空间之间传输数据时。作者宋宝华在书中介绍了Linux内核提供的内存分配和释放接口，以及如何安全有效地进行内存操作。同时，书中也不乏对内存池和大页内存使用的讨论。 Linux作为一个以网络为核心的操作系统，对网络设备的支持自然不会缺少。作者花了相当的篇幅讲解网络子系统的架构以及网络设备驱动的开发。内容涵盖了网络接口的注册和注销、数据包的接收和发送机制等。 在硬件接口方面，USB设备因其广泛的使用成为了本书的重点内容之一。宋宝华详细介绍了USB设备的工作原理、USB驱动的结构和USB核心API的使用。此外，对于现代硬件设备中常见的电源管理和热插拔机制也有相应的章节进行讲解。 除了上述内容外，本书还对Linux内核调试技术进行了介绍，这是开发者在开发过程中不可或缺的一部分。作者分享了使用printk、kgdb等工具进行内核调试的经验和技巧。 《Linux设备驱动开发详解：基于最新的Linux 4.0内核》是一本全面覆盖Linux 4.0内核下设备驱动开发的参考资料。无论对于初学者还是有一定基础的开发者，书中丰富的实例和深入的分析都能提供实质性的帮助。

### Linux设备驱动模型详解 #### 一、嵌入式设备基本概念及Linux设备驱动模型概述 在嵌入式系统开发中，理解设备驱动模型是非常重要的一步。本文将围绕AHB/APB/PCI总线以及相关的Linux设备驱动模型展开讨论。 **嵌入式设备基本概念** - **SoC (System on Chip)**：指将一个完整系统的各个主要组成部分整合到单一的集成电路芯片上的技术。 - **AHB (Advanced High-performance Bus)**：这是一种高速总线，通常用于连接高性能的处理器内核和其他高速设备。 - **APB (Advanced Peripheral Bus)**：这是一种低速总线，主要用于连接低速外设。 - **PCI (Peripheral Component Interconnect)**：一种广泛使用的I/O总线标准，用于连接计算机主板和各种扩展卡。 - **UART (Universal Asynchronous Receiver/Transmitter)**：一种常用的串行通信协议，常用于计算机与外部设备之间的数据传输。 - **SPI (Serial Peripheral Interface)**：一种同步串行通信接口标准，用于快速的短距离通信。 - **GPIO (General Purpose Input Output)**：一种可以由软件配置成输入或输出的引脚。 - **MDIO (Management Data Input/Output)**：一种串行通信总线，用于连接管理器件与具备管理功能的收发器。 - **PLL (Phase Locked Loop)**：锁相环，是一种电路，能够锁定输入信号的频率，常用于时钟信号的产生和调整。 - **系统频率的调整**：通过倍频器和分频器来调整时钟频率，为不同的设备提供合适的时钟信号。 #### 二、Linux设备驱动模型 Linux设备驱动模型主要包括三个核心组件：总线、设备和驱动。 1. **总线 (Bus)** - 定义了设备与驱动之间如何交互的标准，如AHB、APB和PCI总线。 - 总线的`match`函数负责匹配驱动与设备。 2. **设备 (Device)** - 代表硬件设备的抽象，包括其属性和操作。 - 当设备被注册时，它会被添加到特定的总线上。 3. **驱动 (Driver)** - 控制设备的具体软件实现。 - 包含了初始化、配置、清理等功能。 **设备驱动模型的工作流程** - **总线注册与初始化** - 在内核启动过程中，总线会被注册。 - 例如，对于SoC平台总线，在内核初始化时，会调用`bus_register(&platform_bus_type)`。 - `platform`总线用于连接各类采用`platform`机制的设备，并且只需要注册和初始化一次。 - **设备注册** - 使用`platform_device_register()`来注册设备。 - 调用`pdev->dev.bus = &platform_bus_type->device_add()`，将设备添加到总线上。 - **驱动注册** - 驱动的注册过程涉及多个步骤。 - 使用`platform_driver_register()`进行注册。 - 注册后会调用`driver_probe_device()`，进一步调用驱动的`probe`函数进行设备探测。 - 探测成功后，设备会被绑定到相应的驱动上。 - `probe`函数的功能包括获取设备资源、内存映射、申请中断等。 #### 三、实例分析 以`ath9k`无线网卡驱动为例： 1. **注册** - 在驱动初始化函数`ath9k_init()`中，使用`module_init`注册驱动。 - 调用`ath_pci_init`和`ath_ahb_init`来进行更具体的初始化工作。 2. **初始化** - 初始化过程中，会调用`ieee80211_alloc_hw`等函数来分配硬件资源。 #### 四、总结 Linux设备驱动模型通过定义一套统一的接口和机制，简化了驱动程序的开发和维护工作。通过对总线、设备和驱动的抽象，使得不同的硬件设备可以通过相似的方式进行管理和控制。了解这些基础概念对于深入学习Linux操作系统和嵌入式系统具有重要意义。

《Linux设备驱动程序》是Linux驱动开发领域的一本权威指南，尤其在第三版中，它为读者提供了详尽且深入的Linux内核设备驱动程序开发知识。这本书是每一位致力于Linux驱动开发的工程师不可或缺的参考资料，它不仅有中文版，也有英文版，便于不同语言背景的开发者学习。此外，书中附带的所有例子源码可以供读者实际操作，加深理解。 Linux设备驱动程序的核心任务是作为操作系统与硬件之间的桥梁，使得操作系统能够有效地控制和管理硬件资源。驱动程序的编写涉及到Linux内核接口、I/O操作、中断处理、内存管理等多个方面。 1. **Linux内核接口**：驱动程序需要与Linux内核进行交互，这包括注册和注销设备，请求和释放资源，以及通过系统调用来实现设备操作。理解内核提供的函数和数据结构是编写驱动的关键，例如`register_chrdev`用于字符设备的注册，`ioremap`用于映射内存地址。 2. **I/O操作**：驱动程序需要处理设备的数据传输，这通常涉及到DMA（直接内存访问）和中断。例如，使用`read`和`write`系统调用实现字符设备的读写操作，或者通过配置DMA控制器进行高速数据传输。 3. **中断处理**：中断是硬件向处理器发送事件通知的主要方式。驱动程序需要设置中断处理程序，对中断请求进行响应。理解中断上下文、软中断和底半部（Bottom Half）的概念对于有效处理中断至关重要。 4. **内存管理**：在Linux系统中，驱动程序需要正确管理内存，包括分配、释放和共享内存。例如，`kmalloc`和`kfree`函数用于动态内存分配，而`get_user_pages`和`put_user_pages`则涉及用户空间和内核空间的内存交互。 5. **设备模型**：Linux内核提供了一种统一的设备模型，使得驱动程序能更好地组织和描述硬件。例如，`device`、`driver`和`bus`的概念，它们构成了设备驱动的基本框架。 6. **模块化编程**：Linux驱动程序往往以模块形式存在，可以动态加载和卸载。了解如何编写模块初始化和退出函数，以及如何使用`module_init`和`module_exit`宏是必要的。 7. **文件系统和块设备**：对于涉及文件操作的驱动，如硬盘驱动，需要理解VFS（虚拟文件系统）和具体的文件系统如EXT4的工作原理。同时，对于块设备，需要熟悉`request_queue`和I/O调度算法。 8. **例程分析**：ldd3_examples目录中的源代码实例涵盖了各种设备驱动的编写，如简单的字符设备驱动、网络设备驱动、PCI设备驱动等。通过分析这些例子，开发者可以逐步掌握驱动开发的实践技巧。 通过学习《Linux设备驱动程序》第三版，开发者不仅能掌握驱动程序的基本架构，还能深入了解Linux内核机制，从而更好地设计和优化设备驱动，提升系统的性能和稳定性。书中的每一个例子都是精心设计的实战练习，鼓励读者动手实践，从而真正掌握Linux驱动开发的精髓。

FT5x06系列触摸屏在Linux下的设备驱动开发是一个重要的技术领域，涉及到嵌入式系统、硬件接口、操作系统内核以及人机交互等多个方面。本文将深入探讨该主题，以便帮助开发者理解并掌握相关知识。 "ft5x06_ts"是FT5x06系列触摸屏控制器的型号，由FocalTech公司生产，广泛应用于各种智能设备的触摸屏。这些控制器通过I2C或SPI接口与主机系统通信，提供触摸事件的数据。 在Linux系统中，设备驱动是连接硬件和操作系统内核的关键层。对于FT5x06这样的触摸屏控制器，驱动程序通常包含以下几个核心部分： 1. **初始化代码**：负责设置硬件接口，如配置I2C或SPI总线，并检测设备是否存在。 2. **数据读取/写入**：实现从触摸屏控制器读取触摸数据和向其发送配置命令的功能。这通常涉及I2C或SPI协议的实现。 3. **中断处理**：当触摸事件发生时，控制器会触发中断，驱动程序需要注册中断处理函数来响应这些事件。 4. **设备节点创建**：在/dev目录下创建设备节点，使得用户空间应用程序可以通过标准的文件操作接口访问驱动。 5. **触摸事件处理**：将接收到的原始触摸数据转换为Linux输入子系统的格式，如座标、压力等，然后通过input子系统上报给系统。 在描述中提到的"5406参考驱动程序"可能是指FT5406的官方驱动，这是一个常见的触摸屏控制器，可以为编写FT5x06驱动提供参考。"ft5x06_ts厂家参考程序"可能包含了FocalTech提供的特定于该芯片的示例代码，有助于理解硬件特性和驱动设计。而"S5PV210触摸屏驱动完整代码"则可能是针对三星S5PV210处理器优化过的驱动，可以直接用于该平台。 标签中的"linux lcd"表明驱动可能还包含了与LCD显示器的集成，这可能涉及到LCD控制器的初始化、帧缓冲管理以及如何同步触摸事件和屏幕显示。 压缩包内的文件"ft5x06_ts触摸屏Linux设备驱动代码"很可能是整个驱动程序的源代码，包含了上述所有组件。开发者可以分析这个代码来学习如何构建一个完整的Linux触摸屏驱动，包括读取触摸数据、解析触摸事件以及与上层应用的交互。 理解和开发FT5x06系列触摸屏的Linux驱动需要熟悉Linux内核机制、I2C或SPI通信协议，以及对触摸屏硬件的工作原理有深入了解。通过研究提供的驱动代码，开发者可以提升在嵌入式Linux系统中实现高效、稳定触摸屏驱动的能力。

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《Linux设备驱动开发详解-基于最新的Linux4.0内核》是一本深入探讨Linux设备驱动程序开发的专业书籍，其源码提供了丰富的实践示例，帮助读者理解如何在Linux操作系统下编写和调试驱动程序。该书涵盖了从基础概念到高级技术的全面知识，包括内核接口、I/O操作、中断处理、DMA、字符设备、块设备、网络设备等多种类型的驱动程序开发。 Linux内核是操作系统的核心，负责管理硬件资源和提供系统服务。设备驱动则是连接硬件和内核的桥梁，它使内核能够控制和管理硬件设备。在Linux4.0内核版本中，设备驱动模型进行了许多改进，比如引入了统一的设备模型（UDEV），使得设备管理更加灵活和自动化。 驱动开发首先需要理解Linux设备模型，包括总线、设备、驱动的抽象概念。书中会介绍如何注册和注销设备，以及如何匹配设备和驱动。此外，还会讲解设备文件的创建和操作，如通过`open()`, `read()`, `write()`等系统调用来与用户空间交互。 对于I/O操作，书中会涉及中断处理机制，包括中断请求（IRQ）的注册和处理，以及中断共享和中断下半部的概念。中断是设备向处理器发送的信号，表明有数据或事件需要处理。中断下半部则用于在中断处理程序执行完毕后，非抢占环境下完成剩余的工作。 DMA（直接内存访问）是一种提高数据传输效率的技术，允许设备直接读写内存，而不需CPU介入。书中会解释如何配置和管理DMA，以及如何解决DMA冲突问题。 字符设备和块设备驱动是驱动开发的两个重要方面。字符设备通常用于提供连续的数据流，如串口或键盘；块设备则处理离散的、块状的数据，如硬盘。开发这些驱动时，需要理解和实现对应的设备文件操作函数，如`read()`, `write()`, `open()`, `close()`等。 网络设备驱动涉及到网络协议栈的交互，包括数据包的接收和发送，以及网络配置和状态管理。理解网络设备驱动，需要熟悉网络层、数据链路层和物理层的概念，以及如何使用`net_device`结构体来表示网络设备。 除了这些基础知识，书中可能还涵盖了其他主题，如PCI设备驱动、USB设备驱动、设备树配置等。通过学习和分析源码，读者不仅可以掌握Linux设备驱动开发的基本技能，还能了解到最新的内核特性和技术趋势。 《Linux设备驱动开发详解-基于最新的Linux4.0内核》的源码提供了丰富的实践案例，是学习Linux驱动开发的宝贵资源。读者可以通过阅读和实践这些代码，深入了解Linux内核工作机制，提高驱动程序设计和调试的能力。

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现在的linux内核(Linux3.X)都已支持设备树机制(dts)，不管你是玩内核还是玩驱动，一定会碰到设备树，而网上虽然有很多博客，但都讲的不够清晰，看了还是不懂，半桶水，学员急需一套讲解设备树比较透彻的课程，所以我们来了，致力于帮助广大学员扫清设备树在驱动以及内核学习中的障碍。

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