Linux系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動開發(fā)，一直給人門檻較高的印象，主要因內(nèi)核機制抽象、需深度理解硬件原理、開發(fā)調(diào)試難度大所致。2021年，一本講解驅(qū)動開發(fā)的專著問世即獲市場青睞，暢銷近萬冊——這便是《Linux 設(shè)備驅(qū)動開發(fā)》。

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Part.1

成為硬核Linux開發(fā)者

Linux系統(tǒng)的設(shè)備驅(qū)動開發(fā)，一直給人門檻較高的印象，主要因內(nèi)核機制抽象、需深度理解硬件原理、開發(fā)調(diào)試難度大所致。2021年，一本講解驅(qū)動開發(fā)的專著問世即獲市場青睞，暢銷近萬冊——這便是《Linux 設(shè)備驅(qū)動開發(fā)》。

本書從基礎(chǔ)知識出發(fā)，分專題透徹講解Linux環(huán)境下的設(shè)備驅(qū)動開發(fā)知識，幫助讀者從零構(gòu)建驅(qū)動程序。如今4年過去，作者緊跟技術(shù)發(fā)展，對內(nèi)容進行了大量更新，推出《Linux 設(shè)備驅(qū)動開發(fā)（第 2 版）》。

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【書籍評測活動NO.67】成為硬核Linux開發(fā)者：《Linux 設(shè)備驅(qū)動開發(fā)（第 2 版）》

第2版系統(tǒng)講解內(nèi)存管理、IRO管理、加鎖機制等嵌入式系統(tǒng)關(guān)鍵內(nèi)容，透徹分析時鐘源、DMA引擎等核心機制，引入Regmap API等現(xiàn)代驅(qū)動開發(fā)框架，新增大量綜合案例與API詳解。

通過本書，讀者可以實現(xiàn)從內(nèi)核到驅(qū)動的一站式學(xué)習：精通內(nèi)核配置與編譯、字符設(shè)備及I2C/SPI驅(qū)動開發(fā)，構(gòu)建完整知識體系。全書在章節(jié)結(jié)構(gòu)上也做了調(diào)整，方便讀者循序漸進地學(xué)習內(nèi)容。

學(xué)習Linux驅(qū)動開發(fā)在當下也有著重要意義，從工業(yè)物聯(lián)網(wǎng)（IIoT）的傳感器控制、智能汽車的車載系統(tǒng)硬件適配，到邊緣計算節(jié)點的資源調(diào)度，都需要Linux驅(qū)動深度參與。具備驅(qū)動開發(fā)能力，正是程序員在智能互聯(lián)網(wǎng)時代的硬核技能。

現(xiàn)在，我們從零起步，進入Linux設(shè)備驅(qū)動開發(fā)的世界吧。

Part.2

從零開始學(xué)會Linux設(shè)備驅(qū)動開發(fā)

要快速上手Linux驅(qū)動開發(fā)，讀者需要預(yù)備一些基礎(chǔ)知識，首先是基本的C語言編程能力，了解數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)、指針處理和內(nèi)存分配；然后是掌握Linux系統(tǒng)的命令行操作，能夠搭建開發(fā)環(huán)境。

本書在結(jié)構(gòu)上按“入門——進階——實戰(zhàn)”順序編排，分為四大核心模塊，建議初學(xué)者循序漸進逐個模塊學(xué)習，并同步進行真機操作實踐，以獲得最佳學(xué)習效果。

第1篇：Linux內(nèi)核開發(fā)基礎(chǔ)

開篇從環(huán)境搭建入手，詳細講解如何獲取Linux內(nèi)核源碼，在x86宿主機上配置ARM的Linux內(nèi)核交叉編譯選項并完成內(nèi)核編譯。接著深入內(nèi)核模塊知識，解析模塊的構(gòu)建邏輯，重點介紹樹外構(gòu)建與樹內(nèi)構(gòu)建，講解Linux內(nèi)核編程技巧。

▲內(nèi)核配置界面

系統(tǒng)講解并發(fā)與同步、延遲與中斷處理等核心輔助函數(shù)，包括自旋鎖與互斥鎖的區(qū)別及適用場景、等待隊列實現(xiàn)進程休眠等待的機制。以字符設(shè)備驅(qū)動為實例，涵蓋設(shè)備號管理、核心數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)填充及用戶與內(nèi)核空間數(shù)據(jù)交互，幫助讀者完成從理論到簡單驅(qū)動開發(fā)的跨越。

▲時鐘事件和時鐘事件設(shè)備的關(guān)聯(lián)

第2篇：平臺抽象與設(shè)備驅(qū)動

本篇章先從設(shè)備樹展開，詳細介紹設(shè)備樹的語法規(guī)則，包括節(jié)點、屬性、phandle的含義與使用，為I2C、SPI等設(shè)備編寫設(shè)備樹節(jié)點并指定硬件資源，同時講解如何利用內(nèi)核API讀取設(shè)備樹信息，實現(xiàn)驅(qū)動與硬件的動態(tài)適配。

在平臺驅(qū)動部分，描述平臺驅(qū)動程序的一般架構(gòu)，以及如何處理平臺數(shù)據(jù)，深入剖析設(shè)備與驅(qū)動的匹配機制，幫助讀者理解內(nèi)核如何自動加載匹配的驅(qū)動。

針對嵌入式常用的I2C與SPI總線，拆解總線驅(qū)動框架，分別講解i2c_adapter、i2c_client、i2c_driver和spi_controller、spi_device、spi_driver的核心作用，滿足不同總線設(shè)備的驅(qū)動開發(fā)需求。

▲將SPI從設(shè)備和主設(shè)備互連

第3篇：充分發(fā)揮硬件的潛力

本篇章聚焦硬件性能優(yōu)化，深入底層機制。在內(nèi)核內(nèi)存分配部分，詳細講解32位系統(tǒng)低端內(nèi)存與高端內(nèi)存的區(qū)別，分析kmalloc、vmalloc、alloc_pages等不同分配器的特點與適用場景。

▲高端內(nèi)存和低端內(nèi)存的劃分

DMA技術(shù)是提升數(shù)據(jù)傳輸效率的關(guān)鍵，本書講解了DMA一致性映射與流映射的區(qū)別及應(yīng)用場景；通過設(shè)備樹指定DMA通道，申請通道并借助DMA引擎API完成數(shù)據(jù)傳輸；給出單緩沖區(qū)的DMA綜合示例，在實際應(yīng)用中添加DMA支持，可以大幅降低CPU占用率。

▲DMA引擎布局

還介紹了Regmap抽象層，展示如何使用Regmap寄存器訪問函數(shù)，給出基于Regmap的SPI設(shè)備驅(qū)動程序示例。詳解內(nèi)核IRQ框架，說明中斷控制器和中斷多路復(fù)用，深入研究高級外設(shè)IRQ管理。

解析Linux設(shè)備模型（LDM），助力讀者理解kobject/kset的設(shè)備管理邏輯及sysfs暴露設(shè)備屬性的方式，為開發(fā)高效穩(wěn)定的驅(qū)動提供理論與實踐支撐。

第4篇：嵌入式領(lǐng)域內(nèi)的多種內(nèi)核子系統(tǒng)

本篇章將前面的理論知識與嵌入式高頻場景結(jié)合，聚焦具體子系統(tǒng)的驅(qū)動開發(fā)。IIO框架部分，講解struct iio_dev與struct iio_info結(jié)構(gòu)體、IIO通道的核心作用，指導(dǎo)編寫虛擬IIO驅(qū)動，實現(xiàn)數(shù)據(jù)采集與緩沖區(qū)功能。

GPIO是嵌入式基礎(chǔ)硬件接口，本篇章講解如何編寫GPIO控制器驅(qū)動程序，以及如何在GPIO控制器中啟用IRQ芯片。文中強調(diào)棄用舊的整數(shù)接口，改用基于描述符的GPIO接口；同時說明棄用sysfs接口，使用libgpiod庫在用戶空間便捷操作GPIO。

▲多路復(fù)用IRQ

還介紹了Linux內(nèi)核輸入子系統(tǒng)，強調(diào)輪詢輸入設(shè)備與中斷驅(qū)動輸入設(shè)備的區(qū)別，討論了用戶空間接口并提供示例。至此，讀者已經(jīng)具備編寫各類輸入設(shè)備驅(qū)動程序所需的必要知識，并能夠支持所有輸入事件。

Part.3

作者介紹

本書作者約翰·馬迪厄，是生活在法國巴黎的嵌入式Linux及內(nèi)核工程師。他的主要工作是為物聯(lián)網(wǎng)、交通、醫(yī)療、能源和軍事等領(lǐng)域的企業(yè)，開發(fā)設(shè)備驅(qū)動和板級支持包。

截至目前，Linux仍是嵌入式系統(tǒng)領(lǐng)域的主流內(nèi)核，幾乎廣泛應(yīng)用于工業(yè)界的所有領(lǐng)域，這主要得益于其功能強大的子系統(tǒng)。因此，約翰·馬迪厄編寫本書，向廣大開發(fā)者普及驅(qū)動編程知識，助力讀者學(xué)習后能獨立完成驅(qū)動程序開發(fā)。

Part.4

結(jié)語

在當前人工智能與物聯(lián)網(wǎng)緊密結(jié)合的AIoT時代，各類傳感器、可穿戴設(shè)備要在低功耗狀態(tài)下承載智能計算，高效的驅(qū)動程序是關(guān)鍵環(huán)節(jié)。《Linux 設(shè)備驅(qū)動開發(fā)（第 2 版）》降低了驅(qū)動開發(fā)的學(xué)習門檻，是初學(xué)者的入門必備寶典。

本書一大特點是內(nèi)容系統(tǒng)全面，覆蓋驅(qū)動開發(fā)的理論與實踐知識，書中以 “基礎(chǔ)——進階——實戰(zhàn)” 為核心邏輯，分為4篇17章，構(gòu)建了從內(nèi)核底層到場景化應(yīng)用的完整體系。

從Linux內(nèi)核開發(fā)的環(huán)境搭建、模塊編程，到設(shè)備樹、總線驅(qū)動，再到內(nèi)存優(yōu)化、DMA 技術(shù)，最后到IIO、GPIO、輸入子系統(tǒng)實戰(zhàn)，每一篇都以前一篇為基礎(chǔ)，既適合零基礎(chǔ)讀者入門，也能滿足進階開發(fā)者深化學(xué)習的需求。

▲精彩書摘

本書另一大特點是以實戰(zhàn)為導(dǎo)向，強調(diào)技術(shù)的實用性。所有源代碼均在x86 PC 和 UDOO QUAD 開發(fā)板上測試驗證，同時兼容Raspberry Pi、Jetson Nano等主流 Cortex-A 架構(gòu)嵌入式板，確保代碼可直接復(fù)現(xiàn)。

▲代碼示例

此外，書中還提供廉價易得的硬件組件驅(qū)動示例，并配套講解開發(fā)環(huán)境搭建、代碼編譯與調(diào)試步驟，幫助讀者快速將理論轉(zhuǎn)化為實踐。

本書適合嵌入式工程師、Linux系統(tǒng)管理員及開發(fā)人員學(xué)習，助力其從零開始掌握嵌入式設(shè)備驅(qū)動編寫。

吃透《Linux 設(shè)備驅(qū)動開發(fā)（第 2 版）》，驅(qū)動程序開發(fā)全拿下，成為硬核程序員，挺立智能互聯(lián)時代的潮頭！

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