嵌入式Linux驅(qū)動程序和系統(tǒng)開發(fā)實例精講

第1篇　Linux基礎(chǔ)知識
第1章　嵌入式基礎(chǔ)入門 2
1.1　嵌入式操作系統(tǒng)簡介 2
1.1.1　嵌入式系統(tǒng)的基本概念 2
1.1.2　嵌入式系統(tǒng)的內(nèi)核介紹 3
1.1.3　嵌入式系統(tǒng)的應(yīng)用領(lǐng)域 4
1.2　Linux操作系統(tǒng)概述 5
1.2.1　嵌入式Linux發(fā)展現(xiàn)狀 5
1.2.2　Linux相關(guān)的常用術(shù)語 6
1.3　Linux操作系統(tǒng)的移植 8
1.3.1　BootLoader技術(shù)詳解 8
1.3.2　Linux內(nèi)核基本結(jié)構(gòu) 17
1.3.3　移植Linux操作系統(tǒng) 28
1.4　本章總結(jié) 32
第2章　Linux系統(tǒng)開發(fā)環(huán)境平臺 33
2.1　進程/線程管理 33
2.1.1　進程/線程的概念 33
2.1.2　進程基本操作 37
2.1.3　進程通信與同步 49
2.1.4　線程基本操作 57
2.1.5　簡單的多線程編程 59
2.2　文件系統(tǒng)結(jié)構(gòu)和類型 62
2.2.1　FAT文件系統(tǒng) 62
2.2.2　RAMFS內(nèi)核文件系統(tǒng) 66
2.2.3　JFFS與YAFFS文件系統(tǒng) 68
2.2.4　EXT2/EXT3文件系統(tǒng) 71
2.2.5　/proc文件系統(tǒng) 74
2.2.6　Linux文件操作函數(shù) 75
2.3　存儲管理 79
2.3.1　MTD內(nèi)存管理 79
2.3.2　Linux內(nèi)存管理 83
2.4　設(shè)備管理 84
2.4.1　概述 84
2.4.2　字符設(shè)備與塊設(shè)備 84
2.4.3　主設(shè)備號和次設(shè)備號 87
2.5　本章總結(jié) 88
第3章　嵌入式Linux程序設(shè)計基礎(chǔ) 89
3.1　建立嵌入式Linux交叉編譯環(huán)境 89
3.1.1　編譯環(huán)境概述 89
3.1.2　建立交叉編譯環(huán)境流程 92
3.2　工程管理器make 97
3.2.1　make概述 97
3.2.2　Makfile文件書寫規(guī)則 101
3.3　Linux C/C++程序設(shè)計 104
3.3.1　C/C++程序結(jié)構(gòu) 104
3.3.2　C/C++數(shù)據(jù)類型 107
3.3.3　表達(dá)式/語句、函數(shù) 108
3.3.4　C/C++設(shè)計注意事項 111
3.4　Linux匯編程序設(shè)計 117
3.4.1　Linux匯編語法格式 118
3.4.2　匯編程序?qū)嵗?119
3.5　Linux Shell語言編程 120
3.5.1　Shell環(huán)境變量及配置文件 121
3.5.2　Shell編程實例 123
3.6　Linux Perl語言編程 124
3.6.1　Perl基本程序 124
3.6.2　Perl變量 125
3.6.3　文件句柄和文件操作 128
3.6.4　循環(huán)結(jié)構(gòu) 129
3.6.5　條件結(jié)構(gòu) 130
3.7　本章總結(jié) 131
第4章　Linux常用開發(fā)工具 132
4.1　GCC編譯器 132
4.1.1　GCC版本信息 132
4.1.2　GCC目錄結(jié)構(gòu) 132
4.1.3　GCC執(zhí)行過程 133
4.1.4　GCC的基本用法和選項 134
4.1.5　g++ 134
4.2　gdb調(diào)試器 135
4.2.1　基本用法和選項 135
4.2.2　gdb常用命令 135
4.3　Linux匯編工具 136
4.3.1　匯編器 136
4.3.2　鏈接器 136
4.3.3　調(diào)試器 137
4.3.4　系統(tǒng)調(diào)用 137
4.3.5　命令行參數(shù) 137
4.3.6　GCC內(nèi)聯(lián)匯編 138
4.4　Linux調(diào)試工具 139
4.4.1　JTAG調(diào)試工具 139
4.4.2　kgdb內(nèi)核調(diào)試環(huán)境 144
4.5　Linux圖形開發(fā)工具 149
4.5.1　GUI圖形界面開發(fā) 149
4.5.2　GTK圖形開發(fā)工具 157
4.5.3　QT圖形開發(fā)工具 161
4.6　本章總結(jié) 167
第2篇　Linux驅(qū)動程序開發(fā)與實例
第5章　Linux設(shè)備驅(qū)動基礎(chǔ) 170
5.1　驅(qū)動程序基本概念 170
5.1.1　驅(qū)動程序與應(yīng)用程序的區(qū)別 170
5.1.2　內(nèi)核版本與編譯器的版本依賴 171
5.2　設(shè)備驅(qū)動模塊概述 171
5.2.1　模塊的基本概念 171
5.2.2　模塊的初始化和退出 172
5.2.3　Linux內(nèi)核模塊加載 174
5.3　Linux設(shè)備驅(qū)動結(jié)構(gòu)分析 176
5.3.1　內(nèi)核和用戶接口 176
5.3.2　inode節(jié)點 177
5.3.3　File結(jié)構(gòu) 178
5.4　常用接口函數(shù)介紹 181
5.5　驅(qū)動程序的調(diào)試 187
5.6　本章總結(jié) 189
第6章　網(wǎng)卡驅(qū)動程序開發(fā) 190
6.1　網(wǎng)卡概述 190
6.2　RTL8193網(wǎng)卡驅(qū)動 190
6.2.1　網(wǎng)卡驅(qū)動的初始化 191
6.2.2　網(wǎng)卡數(shù)據(jù)收發(fā) 197
6.3　典型實例——Ralink無線網(wǎng)卡驅(qū)動開發(fā) 198
6.3.1　Ralink無線網(wǎng)卡 198
6.3.2　802.11無線通信協(xié)議的選用 199
6.3.3　設(shè)備驅(qū)動關(guān)鍵數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 200
6.3.4　rt2500無線網(wǎng)卡驅(qū)動分析 202
6.3.5　rt2500程序源代碼 207
6.4　本章總結(jié) 215
第7章　顯卡驅(qū)動程序開發(fā) 216
7.1　顯卡驅(qū)動概述 216
7.1.1　Linux　framebuffer 216
7.1.2　幀緩沖設(shè)備數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu) 220
7.2　典型實例——顯卡Framebuffer驅(qū)動實現(xiàn) 225
7.2.1　Framebuffer驅(qū)動框架程序 225
7.2.2　NVDIA顯卡設(shè)備驅(qū)動文件 231
7.3　本章總結(jié) 233
第8章　聲卡驅(qū)動程序開發(fā) 234
8.1　聲卡驅(qū)動概述 234
8.2　OSS聲卡驅(qū)動 234
8.3　ALSA聲卡驅(qū)動 235
8.4　典型實例——AC97聲卡驅(qū)動實現(xiàn) 237
8.4.1　AC97驅(qū)動分析 237
8.4.2　Realtek聲卡驅(qū)動配置 241
8.5　本章總結(jié) 243
第9章　USB驅(qū)動程序開發(fā) 244
9.1　USB設(shè)備驅(qū)動概述 244
9.2　USB驅(qū)動設(shè)備示例 245
9.2.1　Linux驅(qū)動程序概述 245
9.2.2　驅(qū)動程序分析 246
9.3　典型實例——單片機的主從通信實例 253
9.3.1　主從通信介紹 253
9.3.2　USB設(shè)備驅(qū)動程序 254
9.3.3　主機程序源代碼 260
9.4　本章總結(jié) 261
第10章　閃存Flash驅(qū)動程序開發(fā) 262
10.1　Flash閃存基礎(chǔ) 262
10.2　Flash MTD技術(shù) 264
10.3　典型實例1——NAND Flash驅(qū)動實例 265
10.3.1　NAND Flash驅(qū)動設(shè)備 265
10.3.2　NAND Flash驅(qū)動源代碼 266
10.4　典型實例2——NOR Flash驅(qū)動實例 270
10.4.1　芯片驅(qū)動與MTD原始設(shè)備 270
10.4.2　NOR Flash驅(qū)動分析 270
10.4.3　NOR Flash驅(qū)動源代碼 274
10.5　本章總結(jié) 276
第3篇　Linux系統(tǒng)開發(fā)實例
第11章　嵌入式系統(tǒng)開發(fā)的模式與流程 278
11.1　嵌入式系統(tǒng)的結(jié)構(gòu) 278
11.1.1　嵌入式系統(tǒng)的硬件架構(gòu) 278
11.1.2　嵌入式系統(tǒng)的軟件結(jié)構(gòu) 278
11.2　嵌入式開發(fā)的模式及流程 279
11.2.1　嵌入式系統(tǒng)開發(fā)模式 279
11.2.2　嵌入式系統(tǒng)開發(fā)流程 280
11.3　本章總結(jié) 282
第12章　工業(yè)溫度監(jiān)控設(shè)備開發(fā)實例 283
12.1　應(yīng)用環(huán)境與硬件設(shè)計概要 283
12.1.1　嵌入式Linux在工業(yè)控制領(lǐng)域的應(yīng)用 283
12.1.2　工控串行通信協(xié)議標(biāo)準(zhǔn) 286
12.2　相關(guān)開發(fā)技術(shù)——異步串行通信接口 288
12.2.1　異步串行通信標(biāo)準(zhǔn) 288
12.2.2　設(shè)置串口控制信號 290
12.2.3　讀入串口控制信號 291
12.2.4　文件Open()系統(tǒng)調(diào)用 292
12.3　實例——基于DS1820的實時溫度監(jiān)控系統(tǒng) 292
12.3.1　系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) 293
12.3.2　系統(tǒng)工作流程 296
12.3.3　系統(tǒng)模塊源代碼實現(xiàn) 298
12.4　本章總結(jié) 306
第13章　實時視頻采集系統(tǒng)開發(fā)實例 307
13.1　應(yīng)用環(huán)境與硬件設(shè)計概要 307
13.2　相關(guān)開發(fā)技術(shù) 308
13.2.1　視頻圖像壓縮技術(shù) 308
13.2.2　視頻采集驅(qū)動 310
13.2.3　視頻驅(qū)動加載運行 313
13.3　實例——基于MV86S02實時視頻采集系統(tǒng)設(shè)計 313
13.3.1　系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) 313
13.3.2　系統(tǒng)工作流程 316
13.3.3　系統(tǒng)模塊源代碼實現(xiàn) 319
13.3.4　視頻數(shù)據(jù)比較及分析 335
13.4　本章總結(jié) 336
第14章　指紋識別門禁系統(tǒng)開發(fā)實例 337
14.1　應(yīng)用環(huán)境與硬件設(shè)計概要 338
14.2　相關(guān)開發(fā)技術(shù) 340
14.2.1　指紋識別原理 340
14.2.2　設(shè)備驅(qū)動編寫框架 344
14.2.3　指紋芯片驅(qū)動 346
14.3　實例——基于ARM Linux的指紋識別門禁系統(tǒng) 347
14.3.1　系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) 347
14.3.2　系統(tǒng)工作流程 349
14.3.3　系統(tǒng)模塊源代碼實現(xiàn) 350
14.4　本章總結(jié) 360
第15章　基于RTL8019的以太網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)開發(fā)實例 361
15.1　以太網(wǎng)應(yīng)用技術(shù)概述 361
15.2　相關(guān)開發(fā)技術(shù) 362
15.2.1　基于RTL8019的以太網(wǎng)幀傳輸原理 362
15.2.2　RTL8019的初始化 363
15.2.3　RTL8019驅(qū)動程序的框架 364
15.2.4　數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和函數(shù) 365
15.2.5　RTL8109驅(qū)動程序的加載 368
15.3　實例——基于RTL8019的以太網(wǎng)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計 368
15.3.1　系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) 368
15.3.2　系統(tǒng)工作流程 371
15.3.3　系統(tǒng)模塊源代碼實現(xiàn) 372
15.3.4　系統(tǒng)調(diào)試 380
15.4　本章總結(jié) 381
第16章　無線網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)開發(fā)實例 382
16.1　無線網(wǎng)絡(luò)傳輸系統(tǒng)簡介 382
16.2　相關(guān)開發(fā)技術(shù) 383
16.2.1　無線網(wǎng)絡(luò)接入技術(shù) 383
16.2.2　基于PCMCIA的無線網(wǎng)卡接口 385
16.2.3　PCMCIA驅(qū)動程序 386
16.3　實例——基于PCMCIA的
16.3　無線網(wǎng)絡(luò)嵌入式前端系統(tǒng)設(shè)計 387
16.3.1　系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) 387
16.3.2　系統(tǒng)工作流程 389
16.3.3　系統(tǒng)模塊源代碼實現(xiàn) 391
16.3.4　系統(tǒng)調(diào)試 398
16.4　本章總結(jié) 398
第17章　基于PDIUSBD12的數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)實例 399
17.1　USB應(yīng)用環(huán)境與硬件設(shè)計概要 400
17.2　相關(guān)開發(fā)技術(shù)——USB系統(tǒng)與總線驅(qū)動 401
17.2.1　USB系統(tǒng)組成 401
17.2.2　USB Host總線驅(qū)動 402
17.2.3　USB Device總線驅(qū)動 403
17.3　實例——基于PDIUSBD12的數(shù)據(jù)傳輸設(shè)計 406
17.3.1　系統(tǒng)基本結(jié)構(gòu) 406
17.3.2　系統(tǒng)工作流程 412
17.3.3　系統(tǒng)模塊源代碼實現(xiàn) 412
17.4　本章總結(jié) 424
第18章　家庭安全監(jiān)控系統(tǒng)設(shè)計實例 425
18.1　應(yīng)用環(huán)境與硬件設(shè)計概要 425
18.1.1　系統(tǒng)功能和組成 425
18.1.2　系統(tǒng)模塊功能描述 426
18.2　系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 430
18.2.1　Linux客戶端系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 430
18.2.2　傳感器系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 433
18.3　系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 435
18.3.1　Linux客戶端系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 435
18.3.2　傳感器系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 438
18.4　Linux客戶端系統(tǒng)設(shè)計實現(xiàn) 440
18.4.1　系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計 440
18.4.2　通信模塊設(shè)計說明 441
18.4.3　顯示模塊設(shè)計說明 442
18.4.4　用戶管理模塊設(shè)計說明 443
18.4.5　系統(tǒng)設(shè)置模塊設(shè)計說明 445
18.4.6　客戶端主要代碼與注釋 445
18.5　系統(tǒng)主要模塊設(shè)計實現(xiàn) 447
18.5.1　紅外監(jiān)控模塊設(shè)計說明 447
18.5.2　報警模塊（warnning） 448
18.5.3　觸發(fā)監(jiān)控模塊 449
18.5.4　管理模塊 450
18.5.5　主要代碼與注釋 453
18.6　本章總結(jié) 459
第19章　移動校園系統(tǒng)設(shè)計實例 460
19.1　應(yīng)用環(huán)境與硬件設(shè)計概要 460
19.1.1　系統(tǒng)功能和組成 460
19.1.2　系統(tǒng)模塊功能和軟件圖 460
19.2　系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu) 462
19.3　系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu) 463
19.3.1　軟件整體結(jié)構(gòu) 463
19.3.2　軟件模塊結(jié)構(gòu) 464
19.3.3　接口設(shè)計 467
19.3.4　運行過程設(shè)計 468
19.3.5　系統(tǒng)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計 469
19.3.6　搭建開發(fā)環(huán)境 470
19.4　系統(tǒng)模塊程序代碼 472
19.4.1　主函數(shù) 472
19.4.2　Syllabus課表模塊 472
19.4.3　BBS論壇模塊 474
19.4.4　Map地圖模塊 476
19.4.5　Message系統(tǒng)消息模塊 478
19.5　本章總結(jié) 478