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第1章 嵌入式Linux系统开发概述1

1.1嵌入式系统概述1

你身边的嵌入式系统1

什么是嵌入式系统4

嵌入式系统的发展7

嵌入式系统市场规模8

嵌入式系统发展趋势和面临的挑战9

1.2嵌入式操作系统10

嵌入式操作系统的特点10

嵌入式操作系统发展概述11

Linux操作系统特点12

嵌入式Linux系统的特点13

国外嵌入式Linux发展现状16

国内嵌入式Linux发展现状18

1.3 ARM处理器平台介绍20

嵌入式处理器特点与分类20

ARM处理器介绍22

ARM体系结构24

1.4嵌入式Linux的体系结构分析27

嵌入式系统的体系结构27

硬件抽象层的Linux29

1.5基本编辑器vi的使用31

进入和退出vi31

vi的基本编辑命令32

vi的高级编辑命令35

1.6高级编辑器Emacs的使用37

Emacs的启动与退出38

Emacs的基本操作39

Emacs的高级命令41

1.7编译器GCC的使用44

GCC简介44

GCC的编译过程45

GCC的常用模式46

GCC的常用选项47

GCC的警告功能48

1.8调试器GDB的使用50

GDB的调试过程50

GDB的基本命令52

GDB的高级命令55

1.9 Make工程管理器59

Make管理器简介59

Makefile的描述规则60

一个简单示例61

Make如何工作63

指定变量64

自动推导规则65

另类风格的Makefile66

清除工作目录过程文件67

1.10本章小结68

第2章 嵌入式Linux内核分析与移植69

2.1 Linux内核版本69

日新月异的Linux内核版本69

Linux 2.4内核特性71

Linux 2.6内核针对嵌入式系统的改进72

2.2 Linux操作系统内核结构分析73

Linux核心源程序的文件组织结构73

Linux的内核组成75

Linux内核进程管理工作机制78

Linux内存管理工作机制81

Linux虚拟文件系统工作机制82

进程间通信83

2.3搭建嵌入式Linux系统开发环境84

嵌入式平台介绍85

嵌入式Linux系统的组成及设计步骤86

嵌入式Linux开发工具链87

2.4 Linux内核配置基础89

Linux内核所支持的配置方式90

make menuconfig配置方法91

Linux 2.4内核配置文件config.in介绍92

Linux2.6内核Kconfig文件的用法93

Kconfig文件配置实例95

2.5 Linux内核配置选项96

General setup96

Loadable modulesupport99

Processor type andfeatures100

Networking support102

Device Drivers102

2.6 Linux内核编译基础121

Linux内核编译基本步骤121

Rules.make文件用法121

Makefile配置文件的用法122

配置、编译Linux内核命令说明124

Linux内核配置编译实例125

2.7 Linux内核移植128

Bootloader简介129

引导程序原理130

内核移植及代码分析133

VIVI结构分析137

VIVI移植实现140

2.8本章小结142

第3章 Linux设备驱动程序开发概述143

3.1 Linux系统设备概述143

字符设备143

块设备144

网络设备144

Linux设备驱动程序的共性144

3.2设备驱动程序的概念145

3.3设备驱动程序与内核的接口146

3.4内核为驱动程序提供的支持147

内存分配函数147

DMA148

I/O端口148

打印函数148

3.5主要数据结构149

struct device_struct149

struct file_operations149

struct inode150

3.6模块化的概念152

3.7内存管理问题153

Linux内核对内存的管理方法153

kmalloc（）和kfree（）153

面向页的分配技术154

vmalloc（）和相关函数154

3.8中断响应和处理155

中断处理机制155

中断处理的数据结构156

中断处理中的3个重要概念158

申请和释放中断159

自动检测中断号160

快／慢速中断处理160

实现中断处理程序160

驱动程序下半部的设计163

安装共享的处理程序164

3.9 I／O端口164

3.10 DMA处理165

3.11时间流166

时钟的申请与释放167

实现延迟167

任务队列168

3.12编写、编译和调试169

3.13本章小结172

第4章 Linux字符设备驱动程序开发173

4.1 Linux字符设备驱动程序结构173

4.2字符设备驱动的相似点173

4.3主设备号和次设备号174

4.4字符设备驱动程序的组成175

4.5字符驱动程序模型175

4.6可靠性机制176

4.7文件操作176

4.8字符设备驱动程序中用到的主要数据结构177

4.9字符设备的注册和注销181

4.10使用内存和读写I／O端口182

4.11字符设备驱动程序中用到的主要函数183

4.12 chardevxxx设备的驱动程序设计186

4.13 Linux 2.6内核下的字符设备驱动介绍188

cdev结构体188

分配和释放设备号190

file_operations结构体190

字符设备驱动模块加载与卸载函数193

字符设备驱动的file_operations结构体中成员194

4.14 globalmem设备驱动196

头文件、宏及设备结构体196

加载与卸载设备驱动197

读写函数198

seek函数200

globalmem的ioctl（）函数201

ioctl（）命令202

预定义命令203

使用文件私有数据203

globalmem驱动在用户空间的验证211

4.15 本章小结212

第5章 基于DSP的PCI图像采集卡驱动程序213

5.1 PCI总线介绍213

PCI总线概述213

PCI局部总线概述214

PCI局部总线的特点215

PCI总线信号216

PCI总线命令218

PCI总线配置空间218

PCI总线配置过程221

PCI总线的传输控制222

5.2 DSP图像卡的PCI接口设计223

系统结构介绍223

PCI2040的基本特点224

PCI2040芯片的功能单元224

PCI2040配置流程225

PCI总线与DSP的接口实现226

串行E2PROM的初始化227

5.3 DSP图像卡驱动程序实例分析228

主要的数据结构228

驱动程序流程229

初始化设备模块230

打开设备模块232

数据读写和控制信息模块233

中断处理模块233

释放设备模块234

卸载设备模块234

5.4本章小结235

第6章 音频接口设计与Linux驱动程序237

6.1嵌入式音频系统简介237

S3C2410微处理器简介237

S3C2410微处理器的结构框图及其特性238

系统设计概述239

系统时钟电路242

S3C2410存储控制器介绍242

SDRAM电路243

Flash缓冲电路设计245

NOR Flash电路246

NAND Flash接口电路247

IIS数字音频电路247

串口电路249

JTAG接口电路249

LCD和触摸屏接口电路250

6.2 UDA 1341 TS芯片设备驱动程序设计251

UDA 1341 TS芯片介绍251

驱动程序中file_operations数据结构252

驱动程序的加载和卸载253

6.3 SOUND驱动的实现255

SOUND设备的打开和释放255

定义SOUND设备的读写函数258

SOUND设备的控制操作处理262

SOUND设备驱动程序的其他部分267

Mixer驱动的实现268

6.4本章小结270

第7章 显示设备接口设计与Linux驱动程序271

7.1嵌入式显示系统简介271

7.2显示驱动的基础与原理272

时序信号272

TFT LCD的驱动技术272

TFT LCD驱动电路273

像素值的属性274

像素深度、像素值与颜色的映射关系274

像素值与显示内存的映射关系276

调色板的原理276

调色板的作用277

彩色LCD显示驱动的原理277

7.3软、硬件平台简介280

硬件开发平台280

软件平台281

软件开发环境281

7.4基于PXA 255的显示功能的硬件实现281

PXA 255处理器介绍282

PXA 255的LCD控制器的特点282

LCD控制器的使用284

LCD控制寄存器配置285

设定DMA通道288

Sony彩屏的特性289

LCD与处理器的硬件连接方案291

7.5显示驱动开发介绍292

显示驱动与字符设备的关系292

显示驱动的发展292

当前显示驱动的不足294

7.6基于PXA 255的显示驱动的实现294

显示驱动的系统分析295

驱动上层文件的功能295

驱动底层文件的功能296

驱动程序底层文件实现的基础298

7.7基于PXA 255的显示功能的软件方案302

上层文件的实现303

底层文件的实现方案304

驱动底层文件的实现304

针对XScale架构中其余处理器的移植311

7.8本章小结312

第8章 ARM Linux块设备驱动程序开发313

8.1块设备驱动程序开发概述313

块设备特点313

块设备基于缓冲区的数据交换314

块设备读写请求315

块设备驱动程序模型318

基于内存的块设备驱动程序318

8.2 Linux块设备驱动结构319

block_device_operations结构体319

gendisk结构体321

request与bio结构体322

8.3块设备驱动主要函数331

块设备驱动程序的注册与注销331

Linux块设备驱动模块加载与卸载332

块设备的打开与释放334

块设备驱动的ioctl函数335

块设备驱动I／O请求处理336

8.4 RAMDISK驱动开发实例340

RAMDISK的硬件原理340

RAMDISK驱动模块加载与卸载341

RAMDISK设备驱动block_device_operations及成员函数343

8.5 IDE硬盘设备驱动开发实例345

IDE硬盘设备原理345

IDE硬盘设备驱动block_device_operations及成员函数348

IDE硬盘设备驱动I/O请求处理359

在内核中增加对新系统IDE设备的支持368

8.6本章小结371

第9章 嵌入式Linux网络设备驱动程序开发373

9.1嵌入式以太网基础知识373

以太网技术及其嵌入式应用373

嵌入式系统中主要处理的网络协议375

ARP（Address ResolutionProtocol）地址解析协议376

IP（Internet Protocol）网际协议376

TCP（Transfer ControlProtocol）传输控制协议377

UDP（User DatagramProtocol）用户数据包协议378

9.2基于CS8900A芯片的设备驱动设计378

CS8900A芯片结构379

CS8900A芯片特性380

CS8900A芯片工作原理380

CS8900A芯片工作模式380

网络设备驱动程序基本结构383

9.3基于Linux的网络设备驱动开发常用的数据结构385

数据结构struct net_device385

数据结构struct sk_buff393

9.4网络驱动程序的实现模式及系统调用方法397

网络驱动程序的实现模式与模块化397

内存获取与释放399

链路状态改变系统调用400

与网络层交互数据包的函数400

9.5网络驱动程序的基本方法401

网络驱动程序的结构401

初始化（Initialize）401

打开（open）417

关闭（close）425

发送（hard_start_xmit）426

接收（reception）429

中断处理（interrupt）434

硬件帧头（hard_header）438

地址解析（XARP）439

参数设置和统计数据439

多播（set_multicast_list）443

9.6本章小结446

第10章 嵌入式Linux USB驱动程序设计基础449

10.1 USB总线协议背景知识449

USB协议的产生449

USB的特点450

USB的广泛应用451

USB在嵌入式设备中的应用453

计算机常用外部总线比较454

10.2 USB总线技术介绍455

USB系统拓扑结构456

USB总线逻辑结构457

USB总线特性介绍458

USB总线电气机械特性459

USB的即插即用特性460

鲁棒性的实现464

USB电源管理466

总线通道467

传输协议468

传输类型473

设备框架479

USB主机协议482

10.3 Linux USB子系统结构484

文件系统485

Linux中USB子系统的软件结构及实现489

Linux USB内核的主要数据结构490

USB内核函数接口分析497

10.4本章小结516

第11章 USB接口系统软件设计517

11.1 USB系统软件设计概述517

主机端设备驱动程序517

主机控制器驱动程序517

设备端驱动程序518

数据管道和数据块结构518

11.2 USB设备端软件的开发519

USB设备通用模块的软件开发519

USB设备协议模块的软件开发520

控制端点处理程序521

协议层程序524

11.3 USB主机端软件开发525

Linux内核对USB规范的支持525

USB时序527

主机控制器驱动程序设计527

主机控制器的初始化和管理539

传输执行和资源调度541

主机控制器的中断处理545

虚拟根集线器546

主机控制器驱动程序的任务551

URB在驱动软件中运作551

主机端设备驱动程序552

11.4本章小结556

第12章 OTG驱动功能模块的设计与实现557

12.1 OTG概述557

OTG特性简介557

A设备事件558

B设备事件559

状态机560

SRP562

HNP563

12.2设备模块的设计与实现563

USB设备的状态563

OTG驱动功能模块的设计565

ISP1761结构565

HAL的设计和实现567

HCD的设计和实现569

USBD接口模块570

ISP1761读写操作模块578

HCD初始化模块579

中断管理模块580

根集线器模块580

数据传输模块580

设备模块的设计和实现581

OTG FSM的设计和实现583

12.3本章小结588