《嵌入式系统Linux核心开发实战指南》由电子工业出版社2009-1-1出版。作者王洪辉。主要讲述了嵌入式系统Linux核心开发的各种知识。
基本介绍
- 书名：《嵌入式系统Linux核心开发实战指南》
- 作者：王洪辉
- ISBN： 9787121079191
- 类别： 计算机/嵌入式系统开发>>ARM
- 页数：1156页
- 定价：￥168.00元（含光碟1张）
- 出版社：电子工业出版社
- 出版时间：2009-1-1
- 开本：16开
编辑推荐
《嵌入式系统Linux核心开发实战指南（ARM平台）》凝聚了作者12年的工作经验和学习心得与体会，内容覆盖了嵌入式系统Linux核心开发的各个方面。作者根据自己11年的一线工作经验，介绍了嵌入式系统的概念、组织架构、工作原理、软硬体设计流程、开发调试方法以及嵌入式Linux的开发方法与技能，其中列举了许多作者工作中的实际案例；
宣传语
技术总监辞职一年精心写作！
●作者希望认识技术水平超越本书内容的顶尖专家
●对于经验非常丰富的高手，可以参照详细目录直接阅读代码透析Linux核心实现原理的相关章节
●对于入行多年的工程师，本书包含作者10多年的实战经验与技能，让你遇到难题不求人
●对于刚起步的初学者，本书详细介绍了嵌入式Linux开发流程和方法，让你快速入门，不走弯路
内容简介
作者根据自己反覆阅读Linux2.6核心原始码和Linux核心参考书的笔记与心得，用很大篇幅深入剖析了Linux核心的组成结构以及各组件的实现原理，在阐述理论的同时对核心原始码进行详细注释，这样既加深了对Linux核心原理的理解，又可引导读者自行阅读、分析核心原始码；
该书共32章，分为四部分，每一部分的内容既相互独立，又彼此关联，读者可以根据自己的实际情况有选择地阅读，不必严格依照书中的章节顺序。
作者简介
王洪辉，江西丰城人，1996年毕业于华北航天工业学院，被分配到中航北京青云航空仪表公司工作，2000年从青云离职后先后在6家公司工作过；作者一直从事嵌入式系统Linux核心开发工作，在当今各种流行的嵌入式处理器平台和作业系统上都做过开发，编写、移植或者调试过各种设备、接口的驱动程式；作者在职期间即使担任硬体部主管或技术总监职务，只要有时间仍坚持亲自参与一线技术开发工作，积累经验，精益求精，是嵌入式系统Linux核心开发领域名副其实的技术专家；现在作者主要从事嵌入式系统Linux核心研究与教学工作，并计画将来组织开发自己的作业系统。
目录
第1部分 嵌入式系统硬体开发
第1章 嵌入式系统概述 2
这一章对嵌入式系统的概念及其特点和套用作了概括介绍，笔者根据自己多年的经验阐述了对嵌入式系统的理解，并对一些常见的嵌入式处理器的硬体数据进行了比较。
1.1 嵌入式系统概念 2
1.2 嵌入式处理器 3
1.3 嵌入式系统套用 4
1.4 嵌入式系统发展 4
1.5 一些嵌入式处理器的硬体特性比较 5
第2章 ARM处理器概述 16
为了使本书内容完整，从第2章到第7章中的内容大部分是笔者阅读《ARM体系结构与编程》（详情参见附录中的参考文献）的笔记和心得，把与嵌入式系统开发和Linux核心密切相关的硬体知识进行了概括和整理，本章主要介绍了ARM处理器的特点、ARM处理器的体系架构版本和ARM处理器系列。
2.1 ARM发展历程 16
2.2 ARM处理器特点 17
2.3 ARM处理器套用 17
2.4 ARM体系架构 18
2.4.1 ARM体系架构版本 18
2.4.2 ARM体系架构变种（Variant） 20
2.4.3 ARM体系架构版本命名格式 22
2.5 ARM处理器 22
2.5.1 ARM7系列处理器 23
2.5.2 ARM9系列处理器 24
2.5.3 ARM9E系列处理器 24
2.5.4 ARM10E系列处理器 25
2.5.5 SecurCore系列处理器 25
2.5.6 StrongARM处理器 26
2.5.7 Xscale处理器 26
第3章 ARM指令及其定址方式 27
本章主要介绍了ARM处理器的指令和定址方式以及ARM彙编伪指令，这是做ARM处理器套用系统底层软体开发必备的知识。
3.1 ARM处理器的程式状态暂存器（PSR） 27
3.2 ARM指令的条件码 28
3.3 ARM指令介绍 29
3.3.1 跳转指令 29
3.3.2 数据处理指令 30
3.3.3 乘法指令 31
3.3.4 杂类算术指令 32
3.3.5 状态暂存器访问指令 32
3.3.6 Load/Store记忆体访问指令 33
3.3.7 批量Load/Store记忆体访问指令 34
3.3.8 LDREX和STREX指令 35
3.3.9 信号量操作指令 37
3.3.10 异常中断产生指令 37
3.3.11 ARM协处理器指令 37
3.4 ARM指令定址方式 39
3.4.1 数据处理指令的运算元的定址方式 39
3.4.2 字及无符号位元组的Load/Store指令的定址方式 43
3.4.3 杂类Load/Store指令的定址方式 47
3.4.4 批量Load/Store指令的定址方式 49
3.4.5 协处理器Load/Store指令的定址方式 51
3.4.6 ARM指令的定址方式总结 52
3.5 ARM彙编伪操作（Directive） 53
3.5.1 符号定义伪操作 54
3.5.2 数据定义伪操作 54
3.5.3 彙编控制伪操作 56
3.5.4 栈中数据帧描述伪操作 57
3.5.5 信息报告伪操作 57
3.5.6 其他伪操作 58
3.6 ARM彙编伪指令 59
3.7 Thumb指令介绍 60
第4章 ARM处理器记忆体管理单元（MMU） 61
本章主要介绍了ARM处理器记忆体管理单元（MMU）的工作原理，Linux记忆体管理功能是通过处理器硬体MMU实现的，在没有MMU的处理器系统中，Linux只能工作在物理地址模式，没有虚拟（线性）地址空间的概念。
4.1 ARM处理器中CP15协处理器的暂存器 61
4.1.1 访问CP15暂存器的指令 61
4.1.2 CP15暂存器介绍 62
4.2 MMU简介 70
4.3 系统访问存储空间的过程 71
4.3.1 使能MMU时的情况 71
4.3.2 禁止MMU时的情况 71
4.3.3 使能/禁止MMU时应注意的问题 72
4.4 ARM处理器地址变换过程 72
4.4.1 MMU的一级映射描述符 73
4.4.2 MMU的二级映射描述符 74
4.4.3 基于段的地址变换过程 75
4.4.4 粗粒度大页地址变换过程 75
4.4.5 粗粒度小页地址变换过程 76
4.4.6 细粒度大页地址变换过程 76
4.4.7 细粒度小页地址变换过程 77
4.4.8 细粒度极小页地址变换过程 77
4.5 ARM存储空间访问许可权控制 78
4.6 TLB操作 79
4.6.1 使TLB内容无效 79
4.6.2 锁定TLB内容 79
4.6.3 解除TLB中被锁定的地址变换条目 80
4.7 存储访问失效 80
4.7.1 MMU失效（MMU Fault） 80
4.7.2 外部存储访问失效（External Abort） 81
第5章 ARM处理器的Cache和Write Buffer 82
本章主要介绍了ARM处理器高速快取（Cache）和写快取（Write Buffer）的工作原理，使读者了解如何提高处理器的性能。
5.1 Cache和Write Buffer一般性介绍 82
5.1.1 Cache工作原理 82
5.1.2 地址映像方式 83
5.1.3 Cache写入方式原理简介 84
5.1.4 关于Write-through和Write-back 85
5.1.5 Cache替换策略 86
5.1.6 使用Cache的必要性 87
5.1.7 使用Cache的可行性 87
5.2 ARM处理器中的Cache和Write Buffer 88
5.2.1 基本概念 88
5.2.2 Cache工作原理 88
5.2.3 Cache地址映射和变换方法 89
5.2.4 Cache分类 90
5.2.5 Cache替换算法 91
5.2.6 Cache内容锁定 91
5.2.7 MMU映射描述符中B位和C位的含义 92
5.2.8 Cache和Writer Buffer编程接口 93
5.3 ARM处理器的快速上下文切换技术 94
5.3.1 FCSE概述 94
5.3.2 FCSE原理 94
5.3.3 FCSE编程接口 95
第6章 ARM处理器存储访问一致性问题 97
本章介绍了在支持MMU、Cache和DMA的系统中可能出现的存储访问一致性问题，以及Linux中解决类似问题的方法。
6.1 存储访问一致性问题介绍 97
6.1.1 地址映射关係变化造成的数据不一致性 97
6.1.2 指令cache的数据不一致性问题 98
6.1.3 DMA造成的数据不一致问题 99
6.1.4 指令预取和自修改代码 99
6.2 Linux中解决存储访问一致性问题的方法 99
第7章 ARM处理器工作模式与异常中断处理 101
本章主要介绍了ARM处理器的工作模式和异常中断处理过程，这是ARM处理器系统启动程式编写者或Bootloader开发人员的必备知识。
7.1 ARM处理器工作模式 101
7.2 ARM处理器异常中断向量表和优先权 103
7.3 ARM处理器异常中断处理 104
7.3.1 进入异常中断处理 104
7.3.2 退出异常中断处理 105
7.4 ARM处理器的中断（IRQ或FIQ） 109
第8章 ARM处理器启动过程 110
本章根据笔者的开发经验介绍了ARM处理器系统的启动过程以及编写ARM处理器系统启动程式需要注意的事项。
8.1 ARM处理器上电/复位操作 110
8.2 ARM处理器系统初始化过程 111
8.3 ARM处理器系统初始化编程注意事项 111
第9章 嵌入式系统设计与调试 113
本章根据笔者10多年的开发经验介绍了嵌入式系统的设计流程和调试方法，列举了大量笔者工作中碰到的实际案例。本章内容对于嵌入式系统硬体开发和调试有较高的参考、指导价值。
9.1 嵌入式系统设计流程 113
9.2 嵌入式系统硬体原理设计与审核 114
9.3 硬体设计工具软体 117
9.4 嵌入式系统调试仿真工具 117
9.5 嵌入式系统调试诊断方法 118
第10章 自製简易JTAG下载烧写工具 123
本章根据笔者自己製作简易JTAG线缆的经验，介绍了简易JTAG线缆的硬体原理和软体流程，这是初学者必备的最廉价的工具，必须掌握。
10.1 JTAG简介 123
10.1.1 一些基本概念 124
10.1.2 JTAG接口信号 124
10.1.3 TAP控制器的状态机 125
10.1.4 JTAG接口指令集 129
10.2 简易JTAG线缆原理 130
10.2.1 PC并口定义 130
10.2.2 PC并口的暂存器 131
10.2.3 简易JTAG线缆原理图 133
10.2.4 简易JTAG线缆烧写连线图（见图10-5） 134
10.3 简易JTAG烧写代码分析 135
10.3.1 简易JTAG烧写程式（flashp）使用说明 135
10.3.2 flash与CPU连线及flash属性描述档案 136
10.3.3 简易JTAG烧写程式的执行逻辑和流程 138
第2部分 Linux核心开发初步
第11章 Bootloader 142
本章根据笔者的工作经验介绍了流行的几种Bootloader、Bootloader应该具备的基本功能以及Bootloader的裁剪与移植。
11.1 Bootloader的任务和作用 142
11.2 各种各样的Bootloader 143
11.3 Bootloader编译环境 144
11.4 Bootloader的移植与裁减 145
11.5 编译Bootloader 145
11.6 烧写Bootloader 146
11.7 Bootloader使用举例 148
11.8 Bootloader修改举例 149
第12章 创建嵌入式Linux开发环境 151
本章介绍了如何创建嵌入式系统Linux核心交叉开发环境，本章和后续3章的内容是嵌入式系统Linux核心开发的基础，必须掌握。
12.1 安装Linux host 151
12.2 在虚拟机中安装Linux host 152
12.3 安装Linux交叉编译环境 157
12.4 在主机上设定TFTP Server 160
12.5 在主机上设定DHCP Server 161
12.6 在主机上设定Telnet server 161
12.7 在开发过程中使用NFS 162
12.8 设定超级终端 163
第13章 编译Linux核心 166
本章介绍了Linux核心的配置和编译方法。
13.1 获取Linux核心原始码 166
13.2 Linux核心目录结构 166
13.3 配置Linux核心 167
13.4 编译Linux核心 168
第14章 创建Linux根档案系统 170
本章介绍了Linux的根档案系统的结构以及创建根档案系统的方法。
14.1 根档案系统概述 170
14.2 根档案系统目录结构 171
14.3 获取根档案系统组件原始码 171
14.4 编译根档案系统原始码 171
14.5 创建一个32MB的RAMDISK根档案系统 173
14.6 在根档案系统中添加驱动模组或者应用程式 173
第15章 固化Linux核心和根档案系统 174
本章介绍了固化（烧写）Linux核心和根档案系统的方法。
第16章 关于Clinux 176
本章简要介绍了Clinux与标準Linux的区别。
16.1 Clinux简介 176
16.2 Clinux原始码目录结构 177
16.3 Clinux与标準Linux的区别 178
16.4 编译Clinux 179
第3部分 Linux 2.6核心原理
第17章 Linux 2.6.10@ARM启动过程 182
本章以start_kernel()和init()函式中调用到的函式说明的方式，介绍了从Linux彙编代码入口到init核心进程最后调用用户空间init命令的Linux整个启动过程。本章内容是笔者第一次阅读Linux核心原始码时对这些函式的注释，仅供读者了解start_kernel()和init()函式中调用到的每个函式的大致功能时使用。
17.1 Linux 2.6.10中与ARM处理器平台硬体相关的结构和全局变数 182
17.1.1 相关数据结构 182
17.1.2 相关全局变数 187
17.2 Linux彙编代码入口 189
17.3 Linux彙编入口处CPU的状态 189
17.4 start_kernel()函式之前的彙编代码执行过程 190
17.5 start_kernel()函式中调用的函式介绍 192
17.5.1 lock_kernel()函式 192
17.5.2 page_address_init()函式 192
17.5.3 printk(linux_banner) 193
17.5.4 setup_arch(&command_line)函式 193
17.5.5 setup_per_cpu_areas()函式 198
17.5.6 smp_prepare_boot_cpu()函式 199
17.5.7 sched_init()函式 199
17.5.8 build_all_zonelists()函式 200
17.5.9 page_alloc_init()函式 200
17.5.10 printk("Kernel command line: %s\n", saved_command_line) 201
17.5.11 parse_early_param()函式 201
17.5.12 parse_args()函式 201
17.5.13 sort_main_extable()函式 202
17.5.14 trap_init()函式 202
17.5.15 rcu_init()函式 202
17.5.16 init_IRQ()函式 203
17.5.17 pidhash_init()函式 203
17.5.18 init_timers()函式 203
17.5.19 softirq_init()函式 204
17.5.20 time_init()函式 204
17.5.21 console_init()函式 205
17.5.22 profile_init()函式 206
17.5.23 local_irq_enable()函式 207
17.5.24 vfs_caches_init_early()函式 207
17.5.25 mem_init()函式 208
17.5.26 kmem_cache_init()函式 210
17.5.27 numa_policy_init()函式 225
17.5.28 calibrate_delay()函式 227
17.5.29 pidmap_init()函式 228
17.5.30 pgtable_cache_init()函式 229
17.5.31 prio_tree_init()函式 229
17.5.32 anon_vma_init()函式 229
17.5.33 fork_init(num_physpages)函式 229
17.5.34 proc_caches_init()函式 230
17.5.35 buffer_init()函式 231
17.5.36 unnamed_dev_init()函式 231
17.5.37 security_init()函式 231
17.5.38 vfs_caches_init(num_physpages)函式 232
17.5.39 radix_tree_init()函式 237
17.5.40 signals_init()函式 237
17.5.41 page_writeback_init()函式 237
17.5.42 proc_root_init()函式 238
17.5.43 check_bugs()函式 240
17.5.44 acpi_early_init()函式 244
17.5.45 rest_init()函式 244
17.6 init()进程执行过程 265
17.6.1 smp_prepare_cpus(max_cpus)函式 265
17.6.2 do_pre_smp_initcalls()函式 265
17.6.3 fixup_cpu_present_map()函式 267
17.6.4 smp_init()函式 267
17.6.5 sched_init_smp()函式 268
17.6.6 populate_rootfs()函式 268
17.6.7 do_basic_setup()函式 283
17.6.8 sys_access()函式 292
17.6.9 free_initmem()函式 301
17.6.10 unlock_kernel()函式 301
17.6.11 numa_default_policy()函式 302
17.6.12 sys_dup()函式 302
17.6.13 execve()函式 302
第18章 Linux记忆体管理 305
从本章开始，笔者将带领读者走进神秘的Linux核心世界。笔者在阅读核心原始码以及两本相关参考书（见参考文献）的基础上，以自己的理解和语言总结概括了Linux核心每个组件的原理。笔者对与每个核心组件相关的关键数据结构和全局变数作了儘量详尽的说明，并且对核心函式进行了详细注释，在向读者灌输理论知识的同时引导读者自己去阅读、分析Linux核心原始码。本章讲解了Linux核心第一大核心组件“记忆体管理”的原理和实现内幕。
18.1 Linux记忆体管理概述 305
18.1.1 Linux记忆体管理的一些基本概念 305
18.1.2 记忆体管理相关数据结构 309
18.1.3 记忆体管理相关宏和全局变数 330
18.1.4 Linux记忆体管理的任务 341
18.1.5 Linux中的物理和虚拟存储空间布局 341
18.2 为虚拟（线性地址）存储空间建立页表 345
18.3 设定存储空间的访问控制属性 348
18.4 Linux中的记忆体分配和释放 350
18.4.1 在系统启动初期申请记忆体 350
18.4.2 系统启动之后的记忆体分配与释放 360
第19章 Linux进程管理 480
本章讲解了Linux核心第二大核心组件“进程管理”的原理和实现内幕。
19.1 进程管理概述 480
19.1.1 进程相关概念 480
19.1.2 进程分类 481
19.1.3 0号进程 481
19.1.4 1号进程 481
19.1.5 其他一些核心执行绪 482
19.1.6 进程描述符（struct task_struct） 482
19.1.7 进程状态 482
19.1.8 进程标识符（PID） 483
19.1.9 current宏定义 484
19.1.10 进程鍊表 484
19.1.11 PID hash表和鍊表 485
19.1.12 硬体上下文（Hardware Context） 485
19.1.13 进程资源限制 485
19.1.14 进程管理相关数据结构 486
19.1.15 进程管理相关宏定义 502
19.1.16 进程管理相关全局变数 514
19.2 进程管理相关初始化 520
19.3 进程创建与删除 529
19.4 进程调度 551
19.4.1 进程类型 553
19.4.2 进程调度类型 554
19.4.3 基本时间片计算方法 555
19.4.4 动态优先权算法 556
19.4.5 互动式进程 556
19.4.6 普通进程调度 557
19.4.7 实时进程调度 557
19.4.8 进程调度函式分析 558
19.5 进程切换 576
19.6 用户态进程间通信 581
19.6.1 信号（Signal） 581
19.6.2 管道（pipe）和FIFO（命名管道） 627
19.6.3 进程间通信原语（System V IPC） 641
第20章 Linux档案管理 651
本章讲解了Linux核心第三大核心组件“档案系统”的原理和实现内幕。
20.1 档案系统概述 651
20.1.1 Linux档案管理相关概念 652
20.1.2 Linux档案管理相关数据结构 657
20.1.3 Linux档案管理相关宏定义 682
20.1.4 Linux档案管理相关全局变数 691
20.2 档案管理相关初始化 699
20.3 档案系统类型注册 711
20.4 挂接档案系统 712
20.5 档案系统类型超级块读取 730
20.5.1 get_sb_single()通用超级块读取函式 731
20.5.2 get_sb_nodev()通用超级块读取函式 737
20.5.3 get_sb_bdev()通用超级块读取函式 738
20.5.4 get_sb_pseudo()通用超级块读取函式 740
20.6 路径名查找 747
20.7 访问档案操作 759
20.7.1 打开档案 759
20.7.2 关闭档案 766
20.7.3 读档案 768
20.7.4 写档案 785
20.8 异步I/O系统调用 792
20.9 Linux特殊档案系统 792
20.9.1 rootfs档案系统 793
20.9.2 sysfs档案系统 797
20.9.3 devfs设备档案系统 800
20.9.4 bdev块设备档案系统 803
20.9.5 ramfs档案系统 804
20.9.6 proc档案系统 804
20.10 磁碟档案系统 813
20.10.1 ext2档案系统相关数据结构 813
20.10.2 ext2档案系统磁碟分区格式 819
20.10.3 ext2档案系统的各种档案 820
20.10.4 创建ext2档案系统 821
20.10.5 ext2档案系统的操作方法 822
20.11 关于initramfs 824
20.11.1 initramfs概述 824
20.11.2 initramfs与initrd的区别 824
20.11.3 initramfs相关全局变数 825
20.11.4 initramfs被编译连结的位置 825
20.11.5 initramfs档案的生成过程 825
20.11.6 initramfs二进制档案格式说明（cpio格式） 828
20.11.7 initramfs二进制档案和列表档案对照示例 829
20.11.8 initramfs利弊 830
20.12 关于initrd 830
20.12.1 initrd概述 830
20.12.2 initrd相关全局变数 831
20.13 关于gzip压缩档案 832
第21章 Linux模组设计 834
本章讲解了Linux核心模组程式与应用程式的区别以及如何编写和载入Linux核心模组程式。
21.1 Linux模组设计概述 834
21.2 Linux的核心空间和用户空间 834
21.3 核心模组与应用程式的区别 835
21.4 编译模组 837
21.5 装载和卸载模组 837
21.6 模组层叠 838
21.7 模组版本依赖 839
21.8 模组编程示例 839
第22章 Linux系统异常中断管理 841
本章讲解了Linux核心如何管理系统异常中断以及Linux系统调用的实现内幕。
22.1 Linux异常中断处理 841
22.2 指令预取和数据访问中止异常中断处理 849
22.2.1 指令预取中止异常中断处理 850
22.2.2 数据访问中止异常中断处理 858
22.3 Linux中断处理 863
22.3.1 核心模式下的中断处理 863
22.3.2 用户模式下的中断处理 867
22.4 从中断返回 868
22.5 Linux中断管理 869
22.5.1 Linux中断管理相关数据结构与全局变数 870
22.5.2 Linux中断管理初始化 872
22.5.3 安装和卸载中断处理程式 874
22.5.4 使能和禁止中断 878
22.6 Linux系统调用 880
22.6.1 Linux系统调用核心实现过程 880
22.6.2 从系统调用返回 889
22.6.3 Linux系统调用用户程式接口函式 890
22.6.4 Linux系统调用用户接口函式与核心实现函式之间参数传递 899
第23章 Linux软中断和工作伫列 901
本章讲解了Linux核心中的两种延迟处理机制“软中断”和“工作伫列”的原理和实现。
23.1 概述 901
23.2 Linux软中断 902
23.2.1 软中断相关数据结构和全局变数 903
23.2.2 软中断初始化 904
23.2.3 软中断的核心操作函式do_softirq() 908
23.2.4 软中断看护进程执行函式ksoftirqd() 912
23.2.5 如何使用软中断 913
23.3 Linux工作伫列 918
23.3.1 Linux工作伫列相关数据结构和全局变数 918
23.3.2 Linux工作伫列初始化 921
23.3.3 将工作加入到工作伫列中 924
23.3.4 工作者进程执行函式worker_thread() 928
23.3.5 使用Linux工作伫列 931
第24章 Linux并发与竞态 933
本章讲解了Linux核心同步机制，包括几种锁定技术以及免锁算法。
24.1 并发与竞态概述 933
24.1.1 Linux中的并发源 934
24.1.2 竞态可能导致的后果 934
24.1.3 避免竞态的规则 934
24.2 消除竞态的“锁定”技术 935
24.2.1 信号量（semphore）和互斥体（mutual exclusion） 935
24.2.2 读写信号量（rw_semaphore） 938
24.2.3 完成量（completion） 941
24.2.4 自旋锁（spinlock_t） 942
24.2.5 读写自旋锁（rwlock_t） 946
24.2.6 使用“锁定”技术的注意事项 949
24.3 消除竞态的非“锁定”方法 949
24.3.1 免锁算法 949
24.3.2 原子操作 950
24.3.3 位操作 951
24.3.4 顺序锁 952
24.3.5 读-複製-更新（Read-Copy-Update，RCU） 954
第25章 Linux设备驱动程式 958
本章讲解了Linux核心第四大核心组件“设备驱动”的原理和实现内幕。同时还总结归纳了编写各种设备驱动程式的方法和步骤。
25.1 设备驱动程式概述 958
25.1.1 设备驱动程式组成部分 959
25.1.2 设备号 959
25.1.3 设备档案 960
25.1.4 编写设备驱动程式的关键 961
25.2 字元设备驱动程式 961
25.2.1 字元设备相关数据结构 961
25.2.2 字元设备相关全局变数 963
25.2.3 字元设备驱动程式全局初始化 963
25.2.4 为字元设备分配设备号 964
25.2.5 注册字元设备驱动程式 968
25.2.6 字元设备的操作方法 971
25.2.7 用户对字元设备驱动程式的调用过程 972
25.2.8 如何编写字元设备驱动程式 974
25.2.9 关于TTY设备驱动程式 974
25.2.10 控制台设备驱动程式 975
25.3 块设备驱动程式 986
25.3.1 块设备相关数据结构 986
25.3.2 块设备相关宏定义 997
25.3.3 块设备相关全局变数 999
25.3.4 块设备驱动程式全局初始化 1004
25.3.5 为块设备分配主设备号 1006
25.3.6 注册块设备驱动程式 1009
25.3.7 块设备驱动程式的操作方法 1017
25.3.8 调用块设备驱动程式过程 1017
25.3.9 I/O调度 1031
25.3.10 如何编写块设备驱动程式 1032
25.4 网路设备驱动程式 1033
25.4.1 网路设备驱动程式概述 1033
25.4.2 网路设备相关数据结构 1034
25.4.3 网路设备相关宏定义 1044
25.4.4 网路设备相关全局变数 1045
25.4.5 创建net_device结构 1046
25.4.6 注册网路设备 1048
25.4.7 网路设备的操作方法 1050
25.4.8 网路设备中断服务程式 1051
25.4.9 如何编写网路设备驱动程式 1051
25.5 PCI设备驱动程式 1052
25.5.1 PCI接口定义 1053
25.5.2 PCI设备的三个地址空间 1057
25.5.3 PCI汇流排仲裁 1058
25.5.4 PCI设备编号 1059
25.5.5 如何访问PCI配置空间 1059
25.5.6 如何配置PCI设备 1061
25.5.7 PCI驱动程式相关数据结构 1062
25.5.8 PCI驱动程式相关宏定义 1068
25.5.9 PCI驱动程式相关全局变数 1068
25.5.10 Bootloader和核心做的事 1069
25.5.11 PCI驱动程式注册 1069
25.5.12 PCI驱动程式接口函式 1071
25.5.13 如何编写PCI驱动程式 1072
第4部分 Linux核心开发高级指南
第26章 Linux系统参数设定 1076
从本章开始的后续章节主要讲解了比较高级或者平时较少关注的Linux核心方面的知识，本章讲解了Linux中的4种系统参数格式和设定方法。
26.1 旗语系统参数（tag） 1076
26.1.1 与旗语系统参数相关数据结构和全局变数 1076
26.1.2 旗语系统参数说明 1082
26.1.3 旗语系统参数设定方法 1084
26.2 前期命令行设定的系统参数 1084
26.2.1 与前期命令行系统参数相关数据结构和全局变数 1084
26.2.2 前期命令行设定的系统参数说明 1085
26.2.3 前期命令行系统参数设定方法 1086
26.2.4 如何添加自己的前期命令行设定的系统参数 1087
26.3 老式命令行系统参数 1087
26.3.1 与老式命令行系统参数相关数据结构和全局变数 1087
26.3.2 老式命令行设定的系统参数说明 1088
26.3.3 老式命令行设定的系统参数设定方法 1089
26.3.4 如何添加自己的老式命令行设定的系统参数 1089
26.4 命令行系统参数 1089
26.4.1 与命令行系统参数相关数据结构和全局变数 1089
26.4.2 命令行设定的系统参数说明 1090
26.4.3 命令行设定的系统参数设定方法 1090
第27章 Linux核心调试 1091
本章介绍了Linux核心的调试方法。
27.1 打开Linux核心及其各模组自带的调试开关 1091
27.2 核心剖析（Profiling） 1093
27.3 通过列印调试（printk） 1095
27.3.1 关于printk() 1095
27.3.2 核心信息级别 1096
27.3.3 列印速度限制 1097
27.3.4 控制台重定向 1098
27.4 使用proc档案系统调试 1098
27.5 oops讯息 1098
27.6 通过跟蹤命令strace调试 1099
27.7 使用gdb、kdb、kgdb调试 1099
第28章 Linux核心移植 1101
本章介绍了Linux核心的移植方法。
第29章 Linux核心最佳化 1104
本章介绍了Linux核心的最佳化方法。
29.1 编译最佳化 1104
29.2 根据CPU特性进行最佳化 1105
29.3 对核心进行裁减 1105
29.4 最佳化系统记忆体配置 1106
29.5 最佳化系统启动过程以缩减系统启动时间 1106
29.6 记忆体映射最佳化 1107
29.7 工具软体辅助最佳化 1107
第30章 Linux定时器 1109
本章介绍了Linux核心的软体定时器。
30.1 定时器相关数据结构 1109
30.2 定时器相关宏定义 1111
30.3 定时器相关全局变数 1112
30.4 定时器和时钟初始化 1113
30.5 获取系统时间 1114
30.6 延迟函式 1115
30.7 与定时器相关係统调用 1115
30.8 使用定时器方法 1116
第31章 杂项 1117
本章介绍了PER_CPU变数以及Linux中的数据类型定义。
31.1 per_cpu变数 1117
31.2 Linux中的数据类型定义 1118
第32章 编译连结档案说明 1119
本章注释了ARM处理器系统中Linux核心的连结档案，以帮助读者了解编译出来的Linux核心各区段在记忆体中的存放位置。
参考文献 1125
前言（序）
2007年8月，我从上家公司辞职出来，放弃了刚上市公司骨干中层干部的职位，放弃了丰厚的待遇。
自1996年毕业以来，我一直从事嵌入式系统和Linux核心一线技术开发工作，我所承担的任务和项目基本都是由自己独立完成，即使担任了硬体部主管或技术总监职务，我对自己专长的工作仍是亲历亲为的。一方面，自己热爱这项工作，每攻克一个难题都能体验到莫大的成就感（相信技术工程师都有过这种体会）；另一方面，目前国内做嵌入式系统和Linux核心开发的工程师供不应求，水平高的更是奇缺，相关职位的待遇相对其他职位的偏高，少招一个新员工就为公司节省一笔开支，减轻一份负担，所以对于比较简单和事务性的工作我会安排给其他员工，而难度大的工作我几乎都亲自上阵。我习惯加班，来了兴致甚至通宵达旦，凭着这股干劲，经过多年实践积累，自己常能在短时间内解决很多人长时间没有解决的问题。在我工作中接触到Linux之初，为了更好更深入地学习嵌入式系统和Linux核心开发技能，我在业余时间自己花钱设计製作了MC68VZ328和S3C4510两种开发板以及简易JTAG下载、烧写线缆，并成功移植、固化Clinux到这两个开发板上——到目前为止，我已经在当今流行的各种嵌入式硬体平台（包括单片机、MC68K、PowerPC、ARM、MIPS、DSP）和嵌入式作业系统（包括VRTX、VxWorks、PSOS、Linux）上都做过实际开发工作，编写、移植或者调试过UART、Ethernet、I2C、HDLC+E1、LCD、Keyboard、VFD、SCSI、SATA、IDE、CVBS、VGA、PCI、USB等接口和设备的驱动程式。
在与Linux打交道的这幺多年里，我一心想把这个开放源码的优秀作业系统吃透，并理所当然地觉得，随着时间的推移和所做项目的增多，自己一定会逐渐认识Linux核心的真实面目；可是一直以来，每当我想在脑海中对Linux核心各组件及其原理进行全面系统概括描述时却总是如鲠在喉，不得其解，这让我心里一直潜藏着一丝隐忧和茫然：由于不了解Linux核心原理，儘管自己能凭藉10多年的工作经验通过适当方法很快把任务完成、把难题解决，但却不能在碰到难题一开始就从原理上把握应该从哪儿下手，怎样做、做什幺，缺乏全局预见性和高瞻远瞩的能力，这种心中“没底”的感觉驱使我去更深入钻研、发掘，去力争做到心中“有底”；这也让我意识到，虽然经过10多年的勤奋工作，自己已经积累了足够的工作经验，不过由于平时很少阅读理论书籍和Linux核心原始码，Linux核心原理知识并没有像我原来想像的那样自然而然地装进自己的大脑，所以自己的理论水平仍然很欠缺，要想提高就必须经过一个艰苦的沉澱过程；由于平时工作忙、任务紧，我很少有时间来做系统的总结和归纳，在这种情况下，出于对公司和自己负责任考虑，我决定辞去工作，在家专心、系统研读Linux核心原始码，同时也对自己10多年的工作进行一次全面概括和总结。
我花了半年多时间阅读针对ARM处理器平台的Linux 2.6.10核心原始码，记了2000多页的原始码阅读笔记和心得。2008年4月，我在家坐不住想去找工作——辞职前，我常开车去兜风或带家人郊游，辞职后不久，为了节省支出，我把车卖了，这半年多时间里，我除了早晨出去锻鍊外，一天难得出门，没有娱乐，没有朋友交流，没有旅游，这对于一个身处物慾横流的繁华都市闹市区的人来说会是一种怎样的生活体验呢？更何况对于英俊潇洒、才华横溢、热情好动的本人呢（）——于是我在脑海中总结半年多来的学习成果和收穫，虽然感觉眼前比以前亮堂了许多，但仍是朦朦胧胧，似是而非，不得已只好强迫自己继续坐下去。我把以前的工作笔记、工作总结、自製的开发板全部找出来，又买了几本介绍Linux核心原理、驱动程式编写方面的理论书籍，把所有这些与半年多来阅读Linux 2.6核心原始码的笔记和心得进行交叉学习，相互印证，加深理解，同时对这些资料再次进行总结、归纳、记笔记、写心得；到2008年6月，当我再次回头清理头绪，翻看新的笔记时，顿然感觉Linux 2.6核心的轮廓渐渐清晰起来，我很兴奋并突发想像：何不将新的笔记、心得整理完善一下，那样不就可以编辑成一本介绍嵌入式系统硬体原理及软硬体设计流程与方法、嵌入式Linux核心原理及开发方法与技能、常见设备工作原理及其驱动程式的编写方法的完整的书了？联想到现在越来越多的年轻人开始热衷于嵌入式系统Linux核心开发这项高科技、高薪工作，却苦于找不到一本从实战出发全面深入介绍这方面技术的指导书，他们有的不惜花重金去参加培训，可是当这些培训后的部分人到我那面试时，我却发现他们所学甚浅，不懂原理，只知道操作流程，有的甚至连基本的流程都不熟悉；加上以前在一些嵌入式系统和Linux论坛中看到很多网友呼吁有经验的开发人员把自己的工作经验总结一下写出来供大家参考，这更让我有了写这本书的冲动。于是我又耐心坐了3个多月，继续总结、归纳、提炼、整理、完善，到了2008年9月，原来的笔记和心得就浓缩成了《嵌入式系统Linux核心开发实战指南（ARM平台）》，我也实现了一次自我超越，从“摸着石头过河”的尴尬与无奈走向了“不管风吹浪打，胜似闲庭信步”的潇洒与从容！