简介
我们知道Android最底层是基于Linux内核的，因此要基于Android开发智能手机或终端，就少不了Linux内核与底层驱动的开发。据了解，这方面的开发人员目前还很缺乏，其中一个重要的原因就是Linux是一个与Wirldows一样复杂的软件系统，要理解它，这本身不是一件容易的事，因此许多感兴趣的读者在翻阅相关书籍之后就知难而退了。然而，很多资深驱动工程师认为Linux内核和底层驱动的开发其实并没有想像中的那么难。大概是相关书籍首先就讲进程调度、信号同步等复杂技术，让读者立刻坠入云里雾里，特别是没弄明白设备驱动的本质，当真正讲到相关驱动开发技术时，心气已去了大半，更不用谈利用所学的知识进行实践了。
因此，《Android驱动开发权威指南》在讲述相关的驱动开发基础知识时，先让大家初步了解Linux内核，再着手讲设备输入／输出(I／0)，接着由设备I／O引入DMA与中断处理，再讲驱动的并发处理技术，最后才讲设备驱动向上层提供的同步与异步访问方法。以设备I／0本质为源，根据前后因果关系，一层一层向读者展现设备驱动开发的核心技术。只有这样，我们在编写或修改相应的And roid驱动时，采用相关的技术才会得心应手，所创建的驱动才能健壮地与原有驱动和系统融为一体。而且经过这样一个学习与实践过程，相信读者对于基于Linux内核的Android会有更清楚的认识。
《Android驱动开发权威指南》由杨柳编著。
目录
前言
第一篇 Android的前世今生——Android概述篇
第1章 Android的前世今生 2
1.1 Android的起源 2
1.2 开放手机联盟 2
1.3 开源与相关协议 3
1.4 系统的升级与发展 3
第2章 Android体系结构 4
2.1 四层空间基本结构 4
2.1.1 Android系统底层开发 6
2.1.2 应用程序开发 7
2.2 Android代码目录结构 7
2.3 Android开发环境搭建 8
第二篇 勿于浮砂筑高台——Linux驱动基础篇
第3章 Linux 内核综述 14
3.1 OS基本概念 14
3.1.1 多用户系统 15
3.1.2 用户和组 15
3.1.3 进程 16
3.1.4 Linux单核架构 16
3.2 Linux内核综述 18
3.2.1 进程/内核模型综述 18
3.2.2 内存管理综述 26
3.2.3 文件系统综述 29
3.2.4 设备驱动简述 34
第4章 Linux内核编程与内核模块 35
4.1 Linux内核源代码目录结构 35
4.2 Linux内核的编译与启动 36
4.3 Linux内核的C编程 37
4.4 Linux内核模块基础与骨架 43
4.5 Linux模块的加载与卸载 46
4.6 Linux模块的参数与导出符号 46
4.7 Linux模块的使用计数 48
第5章 Linux文件系统 50
5.1 Linux文件系统概述 50
5.1.1 Linux文件系统的目录结构 50
5.1.2 设备驱动与Linux文件系统的关联 51
5.2 Linux设备文件系统 55
5.2.1 devfs设备文件系统 55
5.2.2 udev设备文件系统 56
5.2.3 sysfs文件系统与Linux设备 57
5.2.4 udev的组成 67
5.2.5 udev规则文件 68
第6章 Linux字符设备驱动 70
6.1 Linux字符设备驱动结构 70
6.1.1 cdev结构体 70
6.1.2 分配和释放设备号 71
6.1.3 file_operations结构体 72
6.1.4 Linux字符设备驱动的组成 74
6.2 一个字符设备驱动例子——virtualchar 77
6.2.1 头文件、宏及设备结构体 77
6.2.2 加载与卸载设备驱动 78
6.2.3 驱动函数实现 79
6.2.4 驱动设备私有数据 83
6.3 对virtualchar设备的访问 90
第7章 Linux设备驱动中的内存与I/O访问 92
7.1 CPU与内存和I/O之间的故事 92
7.1.1内存空间与I/O空间 92
7.1.2 内存管理单元MMU 93
7.2 Linux内存管理 97
7.3 Linux内存访问 99
7.4 Linux I/O访问 102
7.4.1 访问I/O 102
7.4.2 申请与释放I/O资源 105
7.4.3 I/O访问流程 107
7.4.4 设备地址与用户空间的映射 107
7.5 DMA 114
7.5.1 DMA与Cache的一致性 114
7.5.2 Linux下的DMA编程 114
第8章 Linux设备驱动中的中断 125
8.1 Linux中断及中断处理架构 125
8.2 Linux中断编程 126
8.2.1 申请和释放中断 126
8.2.2 使能与屏蔽中断 127
8.2.3 底半部机制 127
8.2.4 中断共享 130
8.3 Linux定时器 132
8.4 Linux延时处理 134
8.4.1 短延时 135
8.4.2 长延时 135
8.4.3 睡眠延时 136
第9章 Linux设备驱动中的并发 138
9.1 Linux中的并发与竞争 138
9.2 Linux中常用的同步访问技术 139
9.2.1 中断屏蔽 139
9.2.2 原子操作 140
9.2.3 自旋锁 142
9.2.4 信号量 147
9.2.5 互斥灯 152
9.3 增加并发控制的virtualchar驱动 153
第10章 Linux设备的阻塞式与非阻塞式访问 157
10.1 阻塞式与非阻塞式访问 157
10.1.1 等待队列 158
10.1.2 支持阻塞操作的virtualfifo设备驱动 162
10.2 Linux的轮询访问 167
10.2.1 应用程序中的轮询编程 167
10.2.2 设备驱动中的轮询编程 168
10.2.3 支持轮询操作的virtualfifo驱动 169
第11章 Linux设备驱动中的异步访问 171
11.1 Linux 2.6 中的异步访问 171
11.1.1 异步访问概念与GNU C库函数 171
11.1.2 使用信号作为异步访问的通知 175
11.1.3 使用回调函数作为异步访问的通知 177
11.1.4 异步访问与设备驱动 178
11.2 异步Fifo驱动例子 180
11.2.1 在virtualfifo驱动中增加异步通知 180
11.2.2 在用户空间验证virtualfifo的异步通知 182
第12章 Linux块设备驱动 184
12.1 块设备的I/O操作特点 184
12.2 Linux块设备驱动结构 184
12.2.1 block_device_operations结构体 184
12.2.2 gendisk结构体 186
12.2.3 request与bio结构体 188
12.2.4 块设备驱动注册与注销 197
12.3 Linux块设备驱动的模块加载与卸载 198
12.4 块设备的打开/释放/IOCTL 200
第13章 Linux网络设备驱动 202
13.1 Linux网络设备驱动体系结构 202
13.2 Linux网络设备驱动结构 203
13.3 Linux网络设备驱动I/O实现 204
13.3.1 网络设备初始化 204
13.3.2 网络数据包的收发 205
第三篇 实践出真知——Android驱动实践篇
第14章 Android HAL层的设计 208
14.1 Android HAL概述 208
14.2 为Android开发虚拟驱动virtualio 209
14.3 Android集成C程序访问virtualio 220
14.4 Android通过HAL访问virtualio 222
14.4.1 virtualio HAL模块实现 222
14.4.2 实现访问virtualio HAL模块JNI 226
14.4.3 在Framework层增加virtualio服务 229
第15章 Framebuffer子系统 231
15.1 Linux Framebuffer一般子系统 231
15.1.1 Framebuffer数据结构 231
15.1.2 Framebuffer驱动 237
15.2 Android Framebuffer子系统实践 238
15.2.1 硬件基础 238
15.2.2 CPU侧显示驱动模块 240
15.2.3 LCM驱动模块 242
15.3 Android系统对Framebuffer的使用 247
第16章 Input子系统 249
16.1 Linux Input一般子系统 249
16.1.1 Input数据结构 250
16.1.2 Input内核模块 252
16.2 Android Input子系统实践 257
16.2.1 硬件基础 258
16.2.2 Input驱动模块 258
16.3 Android系统对Input的使用 263
第17章 V4L2子系统 266
17.1 Linux V4L2一般子系统 266
17.1.1 V4L2数据结构 266
17.1.2 V4L2接口 268
17.1.3 V4L2虚拟驱动vivi 273
17.2 Android V4L2实践 279
17.2.1 硬件基础 280
17.2.2 CPU侧CCIC驱动模块 281
17.2.3 OV5642模组驱动模块 283
17.3 Android系统对V4L2的使用 286
第18章 Binder IPC通信子系统 288
18.1 Binder驱动概述 288
18.2 Binder通信模型 288
18.3 Binder驱动 291
18.3.1 Binder相关的结构体 292
18.3.2 Android Binder子系统的架构设计 292
18.4 Binder的工作流程 293
第19章 USB子系统 295
19.1 USB协议基础知识 295
19.1.1 USB物理连接 295
19.1.2 USB通信协议 297
19.2 USB子系统底层 299
19.2.1 USB Core 299
19.2.2 Linux USB gadget三层架构 303
19.3 Android USB子系统实践 305
19.3.1 Android IPC通信补充 305
19.3.2 Android USB Mass Storage流程分析 309
第20章 Bootloader引导子系统 312
20.1 Bootloader流程分析 312
20.1.1 Bootloader概述 312
20.1.2 U-Boot启动流程分析 314
20.2 Bootloader修改指南 317
20.2.1 开机第一帧图的修改 317
20.2.2 开机模式的定制 318
参考文献 321
第一篇 Android的前世今生——Android概述篇
第1章 Android的前世今生 2
1.1 Android的起源 2
1.2 开放手机联盟 2
1.3 开源与相关协议 3
1.4 系统的升级与发展 3
第2章 Android体系结构 4
2.1 四层空间基本结构 4
2.1.1 Android系统底层开发 6
2.1.2 应用程序开发 7
2.2 Android代码目录结构 7
2.3 Android开发环境搭建 8
第二篇 勿于浮砂筑高台——Linux驱动基础篇
第3章 Linux 内核综述 14
3.1 OS基本概念 14
3.1.1 多用户系统 15
3.1.2 用户和组 15
3.1.3 进程 16
3.1.4 Linux单核架构 16
3.2 Linux内核综述 18
3.2.1 进程/内核模型综述 18
3.2.2 内存管理综述 26
3.2.3 文件系统综述 29
3.2.4 设备驱动简述 34
第4章 Linux内核编程与内核模块 35
4.1 Linux内核源代码目录结构 35
4.2 Linux内核的编译与启动 36
4.3 Linux内核的C编程 37
4.4 Linux内核模块基础与骨架 43
4.5 Linux模块的加载与卸载 46
4.6 Linux模块的参数与导出符号 46
4.7 Linux模块的使用计数 48
第5章 Linux文件系统 50
5.1 Linux文件系统概述 50
5.1.1 Linux文件系统的目录结构 50
5.1.2 设备驱动与Linux文件系统的关联 51
5.2 Linux设备文件系统 55
5.2.1 devfs设备文件系统 55
5.2.2 udev设备文件系统 56
5.2.3 sysfs文件系统与Linux设备 57
5.2.4 udev的组成 67
5.2.5 udev规则文件 68
第6章 Linux字符设备驱动 70
6.1 Linux字符设备驱动结构 70
6.1.1 cdev结构体 70
6.1.2 分配和释放设备号 71
6.1.3 file_operations结构体 72
6.1.4 Linux字符设备驱动的组成 74
6.2 一个字符设备驱动例子——virtualchar 77
6.2.1 头文件、宏及设备结构体 77
6.2.2 加载与卸载设备驱动 78
6.2.3 驱动函数实现 79
6.2.4 驱动设备私有数据 83
6.3 对virtualchar设备的访问 90
第7章 Linux设备驱动中的内存与I/O访问 92
7.1 CPU与内存和I/O之间的故事 92
7.1.1内存空间与I/O空间 92
7.1.2 内存管理单元MMU 93
7.2 Linux内存管理 97
7.3 Linux内存访问 99
7.4 Linux I/O访问 102
7.4.1 访问I/O 102
7.4.2 申请与释放I/O资源 105
7.4.3 I/O访问流程 107
7.4.4 设备地址与用户空间的映射 107
7.5 DMA 114
7.5.1 DMA与Cache的一致性 114
7.5.2 Linux下的DMA编程 114
第8章 Linux设备驱动中的中断 125
8.1 Linux中断及中断处理架构 125
8.2 Linux中断编程 126
8.2.1 申请和释放中断 126
8.2.2 使能与屏蔽中断 127
8.2.3 底半部机制 127
8.2.4 中断共享 130
8.3 Linux定时器 132
8.4 Linux延时处理 134
8.4.1 短延时 135
8.4.2 长延时 135
8.4.3 睡眠延时 136
第9章 Linux设备驱动中的并发 138
9.1 Linux中的并发与竞争 138
9.2 Linux中常用的同步访问技术 139
9.2.1 中断屏蔽 139
9.2.2 原子操作 140
9.2.3 自旋锁 142
9.2.4 信号量 147
9.2.5 互斥灯 152
9.3 增加并发控制的virtualchar驱动 153
第10章 Linux设备的阻塞式与非阻塞式访问 157
10.1 阻塞式与非阻塞式访问 157
10.1.1 等待队列 158
10.1.2 支持阻塞操作的virtualfifo设备驱动 162
10.2 Linux的轮询访问 167
10.2.1 应用程序中的轮询编程 167
10.2.2 设备驱动中的轮询编程 168
10.2.3 支持轮询操作的virtualfifo驱动 169
第11章 Linux设备驱动中的异步访问 171
11.1 Linux 2.6 中的异步访问 171
11.1.1 异步访问概念与GNU C库函数 171
11.1.2 使用信号作为异步访问的通知 175
11.1.3 使用回调函数作为异步访问的通知 177
11.1.4 异步访问与设备驱动 178
11.2 异步Fifo驱动例子 180
11.2.1 在virtualfifo驱动中增加异步通知 180
11.2.2 在用户空间验证virtualfifo的异步通知 182
第12章 Linux块设备驱动 184
12.1 块设备的I/O操作特点 184
12.2 Linux块设备驱动结构 184
12.2.1 block_device_operations结构体 184
12.2.2 gendisk结构体 186
12.2.3 request与bio结构体 188
12.2.4 块设备驱动注册与注销 197
12.3 Linux块设备驱动的模块加载与卸载 198
12.4 块设备的打开/释放/IOCTL 200
第13章 Linux网络设备驱动 202
13.1 Linux网络设备驱动体系结构 202
13.2 Linux网络设备驱动结构 203
13.3 Linux网络设备驱动I/O实现 204
13.3.1 网络设备初始化 204
13.3.2 网络数据包的收发 205
第三篇 实践出真知——Android驱动实践篇
第14章 Android HAL层的设计 208
14.1 Android HAL概述 208
14.2 为Android开发虚拟驱动virtualio 209
14.3 Android集成C程序访问virtualio 220
14.4 Android通过HAL访问virtualio 222
14.4.1 virtualio HAL模块实现 222
14.4.2 实现访问virtualio HAL模块JNI 226
14.4.3 在Framework层增加virtualio服务 229
第15章 Framebuffer子系统 231
15.1 Linux Framebuffer一般子系统 231
15.1.1 Framebuffer数据结构 231
15.1.2 Framebuffer驱动 237
15.2 Android Framebuffer子系统实践 238
15.2.1 硬件基础 238
15.2.2 CPU侧显示驱动模块 240
15.2.3 LCM驱动模块 242
15.3 Android系统对Framebuffer的使用 247
第16章 Input子系统 249
16.1 Linux Input一般子系统 249
16.1.1 Input数据结构 250
16.1.2 Input内核模块 252
16.2 Android Input子系统实践 257
16.2.1 硬件基础 258
16.2.2 Input驱动模块 258
16.3 Android系统对Input的使用 263
第17章 V4L2子系统 266
17.1 Linux V4L2一般子系统 266
17.1.1 V4L2数据结构 266
17.1.2 V4L2接口 268
17.1.3 V4L2虚拟驱动vivi 273
17.2 Android V4L2实践 279
17.2.1 硬件基础 280
17.2.2 CPU侧CCIC驱动模块 281
17.2.3 OV5642模组驱动模块 283
17.3 Android系统对V4L2的使用 286
第18章 Binder IPC通信子系统 288
18.1 Binder驱动概述 288
18.2 Binder通信模型 288
18.3 Binder驱动 291
18.3.1 Binder相关的结构体 292
18.3.2 Android Binder子系统的架构设计 292
18.4 Binder的工作流程 293
第19章 USB子系统 295
19.1 USB协议基础知识 295
19.1.1 USB物理连接 295
19.1.2 USB通信协议 297
19.2 USB子系统底层 299
19.2.1 USB Core 299
19.2.2 Linux USB gadget三层架构 303
19.3 Android USB子系统实践 305
19.3.1 Android IPC通信补充 305
19.3.2 Android USB Mass Storage流程分析 309
第20章 Bootloader引导子系统 312
20.1 Bootloader流程分析 312
20.1.1 Bootloader概述 312
20.1.2 U-Boot启动流程分析 314
20.2 Bootloader修改指南 317
20.2.1 开机第一帧图的修改 317
20.2.2 开机模式的定制 318
参考文献 321
Android驱动开发权威指南
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