linux26内核编程指导实例

㈠ 嵌入式系统linux内核开发实战指南的目录

第1部分 嵌入式系统硬件开发
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应用作了概括介绍，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件数据进行了比较。
1.1 嵌入式系统概念 2
1.2 嵌入式处理器 3
1.3 嵌入式系统应用 4
1.4 嵌入式系统发展 4
1.5 一些嵌入式处理器的硬件特性比较 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内核密切相关的硬件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处理器应用 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指令及其寻址方式 27
本章主要介绍了ARM处理器的指令和寻址方式以及ARM汇编伪指令，这是做ARM处理器应用系统底层软件开发必备的知识。
3.1 ARM处理器的程序状态寄存器（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 状态寄存器访问指令 32
3.3.6 Load/Store内存访问指令 33
3.3.7 批量Load/Store内存访问指令 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指令寻址方式 39
3.4.1 数据处理指令的操作数的寻址方式 39
3.4.2 字及无符号字节的Load/Store指令的寻址方式 43
3.4.3 杂类Load/Store指令的寻址方式 47
3.4.4 批量Load/Store指令的寻址方式 49
3.4.5 协处理器Load/Store指令的寻址方式 51
3.4.6 ARM指令的寻址方式总结 52
3.5 ARM汇编伪操作（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 汇编控制伪操作 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汇编伪指令 59
3.7 Thumb指令介绍 60
第4章 ARM处理器内存管理单元（MMU） 61
本章主要介绍了ARM处理器内存管理单元（MMU）的工作原理，Linux内存管理功能是通过处理器硬件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协处理器的寄存器 61
4.1.1 访问CP15寄存器的指令 61
4.1.2 CP15寄存器介绍 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存储空间访问权限控制 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处理器高速缓存（Cache）和写缓存（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 地址映射关系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处理器系统启动程序编写者或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级 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处理器系统启动程序需要注意的事项。
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件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 嵌入式系统硬件原理设计与审核 114
9.3 硬件设计工具软件 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 自制简易JTAG下载烧写工具 123
本章根据笔者自己制作简易JTAG线缆的经验，介绍了简易JTAG线缆的硬件原理和软件流程，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并口的寄存器 131
10.2.3 简易JTAG线缆原理图 133
10.2.4 简易JTAG线缆烧写连接图（见图10-5） 134
10.3 简易JTAG烧写代码分析 135
10.3.1 简易JTAG烧写程序（flashp）使用说明 135
10.3.2 flash与CPU连接及flash属性描述文件 136
10.3.3 简易JTAG烧写程序的执行逻辑和流程 138
第2部分 Linux内核开发初步
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内核交叉开发环境，本章和后续3章的内容是嵌入式系统Linux内核开发的基础，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 在主机上设置TFTP Server 160
12.5 在主机上设置DHCP Server 161
12.6 在主机上设置Telnet server 161
12.7 在开发过程中使用NFS 162
12.8 设置超级终端 163
第13章 编译Linux内核 166
本章介绍了Linux内核的配置和编译方法。
13.1 获取Linux内核源代码 166
13.2 Linux内核目录结构 166
13.3 配置Linux内核 167
13.4 编译Linux内核 168
第14章 创建Linux根文件系统 170
本章介绍了Linux的根文件系统的结构以及创建根文件系统的方法。
14.1 根文件系统概述 170
14.2 根文件系统目录结构 171
14.3 获取根文件系统组件源代码 171
14.4 编译根文件系统源代码 171
14.5 创建一个32MB的RAMDISK根文件系统 173
14.6 在根文件系统中添加驱动模块或者应用程序 173
第15章 固化Linux内核和根文件系统 174
本章介绍了固化（烧写）Linux内核和根文件系统的方法。
第16章 关于Clinux 176
本章简要介绍了Clinux与标准Linux的区别。
16.1 Clinux简介 176
16.2 Clinux源代码目录结构 177
16.3 Clinux与标准Linux的区别 178
16.4 编译Clinux 179
第3部分 Linux 2.6内核原理
第17章 Linux 2.6.10@ARM启动过程 182
本章以start_kernel()和init()函数中调用到的函数说明的方式，介绍了从Linux汇编代码入口到init内核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内核源代码时对这些函数的注释，仅供读者了解start_kernel()和init()函数中调用到的每个函数的大致功能时使用。
17.1 Linux 2.6.10中与ARM处理器平台硬件相关的结构和全局变量 182
17.1.1 相关数据结构 182
17.1.2 相关全局变量 187
17.2 Linux汇编代码入口 189
17.3 Linux汇编入口处CPU的状态 189
17.4 start_kernel()函数之前的汇编代码执行过程 190
17.5 start_kernel()函数中调用的函数介绍 192
17.5.1 lock_kernel()函数 192
17.5.2 page_address_init()函数 192
17.5.3 printk(linux_banner) 193
17.5.4 setup_arch(&command_line)函数 193
17.5.5 setup_per_cpu_areas()函数 198
17.5.6 smp_prepare_boot_cpu()函数 199
17.5.7 sched_init()函数 199
17.5.8 build_all_zonelists()函数 200
17.5.9 page_alloc_init()函数 200
17.5.10 printk(Kernel command line: %s , saved_command_line) 201
17.5.11 parse_early_param()函数 201
17.5.12 parse_args()函数 201
17.5.13 sort_main_extable()函数 202
17.5.14 trap_init()函数 202
17.5.15 rcu_init()函数 202
17.5.16 init_IRQ()函数 203
17.5.17 pidhash_init()函数 203
17.5.18 init_timers()函数 203
17.5.19 softirq_init()函数 204
17.5.20 time_init()函数 204
17.5.21 console_init()函数 205
17.5.22 profile_init()函数 206
17.5.23 local_irq_enable()函数 207
17.5.24 vfs_caches_init_early()函数 207
17.5.25 mem_init()函数 208
17.5.26 kmem_cache_init()函数 210
17.5.27 numa_policy_init()函数 225
17.5.28 calibrate_delay()函数 227
17.5.29 pidmap_init()函数 228
17.5.30 pgtable_cache_init()函数 229
17.5.31 prio_tree_init()函数 229
17.5.32 anon_vma_init()函数 229
17.5.33 fork_init(num_physpages)函数 229
17.5.34 proc_caches_init()函数 230
17.5.35 buffer_init()函数 231
17.5.36 unnamed_dev_init()函数 231
17.5.37 security_init()函数 231
17.5.38 vfs_caches_init(num_physpages)函数 232
17.5.39 radix_tree_init()函数 237
17.5.40 signals_init()函数 237
17.5.41 page_writeback_init()函数 237
17.5.42 proc_root_init()函数 238
17.5.43 check_bugs()函数 240
17.5.44 acpi_early_init()函数 244
17.5.45 rest_init()函数 244
17.6 init()进程执行过程 265
17.6.1 smp_prepare_cpus(max_cpus)函数 265
17.6.2 do_pre_smp_initcalls()函数 265
17.6.3 fixup_cpu_present_map()函数 267
17.6.4 smp_init()函数 267
17.6.5 sched_init_smp()函数 268
17.6.6 populate_rootfs()函数 268
17.6.7 do_basic_setup()函数 283
17.6.8 sys_access()函数 292
17.6.9 free_initmem()函数 301
17.6.10 unlock_kernel()函数 301
17.6.11 numa_default_policy()函数 302
17.6.12 sys_p()函数 302
17.6.13 execve()函数 302
第18章 Linux内存管理 305
从本章开始，笔者将带领读者走进神秘的Linux内核世界。笔者在阅读内核源代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内核每个组件的原理。笔者对与每个内核组件相关的关键数据结构和全局变量作了尽量详尽的说明，并且对核心函数进行了详细注释，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内核源代码。本章讲解了Linux内核第一大核心组件“内存管理”的原理和实现内幕。
18.1 Linux内存管理概述 305
18.1.1 Linux内存管理的一些基本概念 305
18.1.2 内存管理相关数据结构 309
18.1.3 内存管理相关宏和全局变量 330
18.1.4 Linux内存管理的任务 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 设置存储空间的访问控制属性 348
18.4 Linux中的内存分配和释放 350
18.4.1 在系统启动初期申请内存 350
18.4.2 系统启动之后的内存分配与释放 360
第19章 Linux进程管理 480
本章讲解了Linux内核第二大核心组件“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 其他一些内核线程 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 进程链表 484
19.1.11 PID hash表和链表 485
19.1.12 硬件上下文（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量 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 动态优先级算法 556
19.4.5 交互式进程 556
19.4.6 普通进程调度 557
19.4.7 实时进程调度 557
19.4.8 进程调度函数分析 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文件管理 651
本章讲解了Linux内核第三大核心组件“文件系统”的原理和实现内幕。
20.1 文件系统概述 651
20.1.1 Linux文件管理相关概念 652
20.1.2 Linux文件管理相关数据结构 657
20.1.3 Linux文件管理相关宏定义 682
20.1.4 Linux文件管理相关全局变量 691
20.2 文件管理相关初始化 699
20.3 文件系统类型注册 711
20.4 挂接文件系统 712
20.5 文件系统类型超级块读取 730
20.5.1 get_sb_single()通用超级块读取函数 731
20.5.2 get_sb_nodev()通用超级块读取函数 737
20.5.3 get_sb_bdev()通用超级块读取函数 738
20.5.4 get_sb_pseudo()通用超级块读取函数 740
20.6 路径名查找 747
20.7 访问文件操作 759
20.7.1 打开文件 759
20.7.2 关闭文件 766
20.7.3 读文件 768
20.7.4 写文件 785
20.8 异步I/O系统调用 792
20.9 Linux特殊文件系统 792
20.9.1 rootfs文件系统 793
20.9.2 sysfs文件系统 797
20.9.3 devfs设备文件系统 800
20.9.4 bdev块设备文件系统 803
20.9.5 ramfs文件系统 804
20.9.6 proc文件系统 804
20.10 磁盘文件系统 813
20.10.1 ext2文件系统相关数据结构 813
20.10.2 ext2文件系统磁盘分区格式 819
20.10.3 ext2文件系统的各种文件 820
20.10.4 创建ext2文件系统 821
20.10.5 ext2文件系统的操作方法 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相关全局变量 825
20.11.4 initramfs被编译链接的位置 825
20.11.5 initramfs文件的生成过程 825
20.11.6 initramfs二进制文件格式说明（cpio格式） 828
20.11.7 initramfs二进制文件和列表文件对照示例 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相关全局变量 831
20.13 关于gzip压缩文件 832
第21章 Linux模块设计 834
本章讲解了Linux内核模块程序与应用程序的区别以及如何编写和加载Linux内核模块程序。
21.1 Linux模块设计概述 834
21.2 Linux的内核空间和用户空间 834
21.3 内核模块与应用程序的区别 835
21.4 编译模块 837
21.5 装载和卸载模块 837
21.6 模块层叠 838
21.7 模块版本依赖 839
21.8 模块编程示例 839
第22章 Linux系统异常中断管理 841
本章讲解了Linux内核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 内核模式下的中断处理 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量 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序 874
22.5.4 使能和禁止中断 878
22.6 Linux系统调用 880
22.6.1 Linux系统调用内核实现过程 880
22.6.2 从系统调用返回 889
22.6.3 Linux系统调用用户程序接口函数 890
22.6.4 Linux系统调用用户接口函数与内核实现函数之间参数传递 899
第23章 Linux软中断和工作队列 901
本章讲解了Linux内核中的两种延迟处理机制“软中断”和“工作队列”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量 903
23.2.2 软中断初始化 904
23.2.3 软中断的核心操作函数do_softirq() 908
23.2.4 软中断看护进程执行函数ksoftirqd() 912
23.2.5 如何使用软中断 913
23.3 Linux工作队列 918
23.3.1 Linux工作队列相关数据结构和全局变量 918
23.3.2 Linux工作队列初始化 921
23.3.3 将工作加入到工作队列中 924
23.3.4 工作者进程执行函数worker_thread() 928
23.3.5 使用Linux工作队列 931
第24章 Linux并发与竞态 933
本章讲解了Linux内核同步机制，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-复制-更新（Read-Copy-Update，RCU） 954
第25章 Linux设备驱动程序 958
本章讲解了Linux内核第四大核心组件“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序的方法和步骤。
25.1 设备驱动程序概述 958
25.1.1 设备驱动程序组成部分 959
25.1.2 设备号 959
25.1.3 设备文件 960
25.1.4 编写设备驱动程序的关键 961
25.2 字符设备驱动程序 961
25.2.1 字符设备相关数据结构 961
25.2.2 字符设备相关全局变量 963
25.2.3 字符设备驱动程序全局初始化 963
25.2.4 为字符设备分配设备号 964
25.2.5 注册字符设备驱动程序 968
25.2.6 字符设备的操作方法 971
25.2.7 用户对字符设备驱动程序的调用过程 972
25.2.8 如何编写字符设备驱动程序 974
25.2.9 关于TTY设备驱动程序 974
25.2.10 控制台设备驱动程序 975
25.3 块设备驱动程序 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 块设备相关全局变量 999
25.3.4 块设备驱动程序全局初始化 1004
25.3.5 为块设备分配主设备号 1006
25.3.6 注册块设备驱动程序 1009
25.3.7 块设备驱动程序的操作方法 1017
25.3.8 调用块设备驱动程序过程 1017
25.3.9 I/O调度 1031
25.3.10 如何编写块设备驱动程序 1032
25.4 网络设备驱动程序 1033
25.4.1 网络设备驱动程序概述 1033
25.4.2 网络设备相关数据结构 1034
25.4.3 网络设备相关宏定义 1044
25.4.4 网络设备相关全局变量 1045
25.4.5 创建net_device结构 1046
25.4.6 注册网络设备 1048
25.4.7 网络设备的操作方法 1050
25.4.8 网络设备中断服务程序 1051
25.4.9 如何编写网络设备驱动程序 1051
25.5 PCI设备驱动程序 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总线仲裁 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驱动程序相关数据结构 1062
25.5.8 PCI驱动程序相关宏定义 1068
25.5.9 PCI驱动程序相关全局变量 1068
25.5.10 Bootloader和内核做的事 1069
25.5.11 PCI驱动程序注册 1069
25.5.12 PCI驱动程序接口函数 1071
25.5.13 如何编写PCI驱动程序 1072
第4部分 Linux内核开发高级指南
第26章 Linux系统参数设置 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内核方面的知识，本章讲解了Linux中的4种系统参数格式和设置方法。
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量 1076
26.1.2 旗语系统参数说明 1082
26.1.3 旗语系统参数设置方法 1084
26.2 前期命令行设置的系统参数 1084
26.2.1 与前期命令行系统参数相关数据结构和全局变量 1084
26.2.2 前期命令行设置的系统参数说明 1085
26.2.3 前期命令行系统参数设置方法 1086
26.2.4 如何添加自己的前期命令行设置的系统参数 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量 1087
26.3.2 老式命令行设置的系统参数说明 1088
26.3.3 老式命令行设置的系统参数设置方法 1089
26.3.4 如何添加自己的老式命令行设置的系统参数 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量 1089
26.4.2 命令行设置的系统参数说明 1090
26.4.3 命令行设置的系统参数设置方法 1090
第27章 Linux内核调试 1091
本章介绍了Linux内核的调试方法。
27.1 打开Linux内核及其各模块自带的调试开关 1091
27.2 内核剖析（Profiling） 1093
27.3 通过打印调试（printk） 1095
27.3.1 关于printk() 1095
27.3.2 内核信息级别 1096
27.3.3 打印速度限制 1097
27.3.4 控制台重定向 1098
27.4 使用proc文件系统调试 1098
27.5 oops消息 1098
27.6 通过跟踪命令strace调试 1099
27.7 使用gdb、kdb、kgdb调试 1099
第28章 Linux内核移植 1101
本章介绍了Linux内核的移植方法。
第29章 Linux内核优化 1104
本章介绍了Linux内核的优化方法。
29.1 编译优化 1104
29.2 根据CPU特性进行优化 1105
29.3 对内核进行裁减 1105
29.4 优化系统内存配置 1106
29.5 优化系统启动过程以缩减系统启动时间 1106
29.6 内存映射优化 1107
29.7 工具软件辅助优化 1107
第30章 Linux定时器 1109
本章介绍了Linux内核的软件定时器。
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 定时器相关全局变量 1112
30.4 定时器和时钟初始化 1113
30.5 获取系统时间 1114
30.6 延迟函数 1115
30.7 与定时器相关系统调用 1115
30.8 使用定时器方法 1116
第31章 杂项 1117
本章介绍了PER_CPU变量以及Linux中的数据类型定义。
31.1 per_cpu变量 1117
31.2 Linux中的数据类型定义 1118
第32章 编译链接文件说明 1119
本章注释了ARM处理器系统中Linux内核的链接文件，以帮助读者了解编译出来的Linux内核各区段在内存中的存放位置。
参考文献 1125

㈡ 嵌入式Linux程序设计案例与实验教程的目录

前言
教学建议
第1章LiFlUX开发基础
1．1Linux系统概述
1．1．1Linux简介
1．1．2Linux系统的特点
1．1．3Linux系统的组成
1．2Linux系统的使用
实验1．1熟悉Linux基本命令与文件目录系统
1．3全屏幕编辑器与vi
1．3．1vi简介
1．3．2基本命令
1．3．3常用操作
实验1．2全屏幕编辑器vi的使用
1．4LinuxS11ell编程
1．4．1Shell程序的编写和执行
1．4．2Shell的变量
1．4．3Shell的测试命令
1．4．4条件语句
1．4．5循环语句
1．4．6函数
实验1．3Shell脚本编程实验
第2章嵌入式Linux系统基础
2．1构建嵌入式Linux系统环境
2．1．1交叉编译
2．1．2交叉编译器
2．1．3NFS
实验2．1嵌入式Linux开发环境的建立
2．2Linuxc程序设计
2．2．1C程序设计概述
2．2．2Makefile介绍
2．2．3Makefile中的变量
2．2．4Makefile隐含规则
实验2．2Makefite与helloworld
2．3Linux多线程库编程
2．3．1多线程
2．3．2Linux下的多线程
2．3．3生产者-消费者模型简述
2．3．4缓冲区操作概述
2．3．5几个线程API
实验2．3Linux多线程使用实例生产者-消费者协议
2．4进程创建以及进程间通信
2．4．1进程概述
2．4．2进程的相关函数
2．4．3信号概述
2．4．4信号的相关函数
2．4．5管道概述
2．4．6管道的相关函数
实验2．4进程相关的应用程序设计
综合实验一嵌入式平台的进程管理模拟实验
第3章嵌入式Linux内核、引导系统和文件系统
3．1Linux内核定制、裁剪和添加
3．1．1概述
3．1．2内核目录简介
3．1．3配置文件和配置工具
3．1．4内核的编译命令
实验3．1Linux内核裁剪与编译
3．2嵌入式引导系统技术
3．2．1概述
3．2．2Linux的引导系统vivi与ubOOt
3．3文件系统的构建
3．3．1概述
3．3．2BusyBox
综合实验二软盘Linux操作系统的实现
第4章嵌入式Liflux接口设计与驱动程序
4．1驱动程序设计基础
4．1．1Linux驱动程序简介
4．1．2开发驱动程序的方法
4．1．3设备驱动程序的分类
4．1．4主设备号和次设备号
4．1．5设备文件系统(devfs)与Udevfs
实验4．1虚拟驱动模块实验
4．2AD接口驱动程序
4．2．1AD转换器
4．2．2AD转换有关参数
4．2．3ARM自带的AD转换装置
实验4．2AD接口驱动程序
4．3直流电机驱动
4．3．1直流电机介绍
4．3．2直流电机的PWM原理
4．3．3PWMTIMER结构
4．3．4基于ARM的PWM相关寄存器
4．3．5关于程序实现
实验4．3直流电机PWM驱动实验
4．4触摸屏接口设计与驱动
4．4．1触摸屏的工作原理
4．4．2触摸屏驱动芯片ADS7843
4．4．3S3C2410芯片的触摸屏相关配置寄存器
实验4．4tslib移植和使用
4．5显示接口与LinuxFrameBuffer
4．5．1FrameBuffer机制介绍
4．5．2LCD简介
实验4．5FrameBuffer实验
4．6V4L程序设计
4．6．1V4L概述
4．6．2V4L设备的体系结构
实验4．6Linux视频V4L驱动实验
4．7OSS程序设计
4．7．1oSS概述
4．7．2OSS设备的体系结构
4．7．30SS驱动分析
4．7．4OSS用户空间编程
实验4．7Linux音频OSS驱动实验
综合实验三五子棋游戏的实现
第5章嵌入式Linux开源软件移植与应用
5．1嵌入式WebServerGoAhead的移植与应用
5．1．1嵌入式web服务器
5．1．2GoAhead介绍
5．1．3GoAhead在ARM平台上的移植
5．1．4页面操作
实验5．1嵌入式WebServerGoAhead实验
5．2嵌入式WebServicegSOAP的移植与应用
5．2．1gSOAP介绍
5．2．2gSOAP裁剪
5．2．3gSOAP应用
实验5．2WebServicegSOAP实验
5．3嵌入式数据库SQLite的移植与使用
5．3．1嵌入式数据库
5．3．2SQLite介绍
5．3．3SQLite在ARM平台上的移植
5．3．4SQLite的使用
实验5．3SQLite移植实验
5．4播放器Mplayer的移植
5．4．1Mplayer介绍
5．4．2Mplayer在ARM平台上的移植
实验5．4Mplayer到ARM平台上的移植
5．5ffmpeg应用：
5．5．1ffmpeg简介
5．5．2ffmpeg在ARM上的移植
5．5．3ffmpeg命令应用实例
5．5．4ffmpeg中几个重要的数据结构
5．5．5ffmpeg应用开发
实验5．5ffmpeg移植与应用
5．6开源软件移植的一般过程
5．6．1软件移植的概念
5．6．2软件移植过程
5．7JIME—phoneME移植
5．7．1phoneME简介
5．7．2软件移植过程与效果
5．8嵌入式浏览器konqueror移植
5．8．1konqueror简介
5．8．2软件移植过程与效果
综合实验四基于WebServiee的嵌入式计算器
第6章嵌入式Linux图形用户界面
6．1嵌入式GUI简介
6．1．1嵌入式GUI的特点
6．1．2嵌入式GUI的种类
6．2嵌入式GUI—Qt
6．2．1Qt与Qt/Embedded简介
6．2．2Qt的特点
6．2．3Qt的执行过程
6．2．4Qt的插槽机制
6．2．5一个完整的Qt程序
6．2．6QtDesigner介绍
实验6．1Qt图形界面相关实验
6．3基于Qt技术的Qtopia
6．3．1Qtopia简介
6．3．2Qtopia的功能
6．3．3Qtopia编程
实验6．2Qtopia的移植以及编程
综合实验五电子点菜系统
第7章嵌入式Unux下的通信应用
7．1嵌入式Linux下的串口通信
7．1．1串口简介
7．1．2串口编程
7．1．3串口编程应用实例
实验7．1串口通信实验
7．2嵌入式Linux网络编程
7．2．1网络通信
7．2．2Socket简介
7．2．3网络编程
实验7．2Socket相关程序设计
7．3嵌入式蓝牙技术
7．3．1蓝牙技术
7．3．2蓝牙体系结构
7．3．3蓝牙通信网络
7．3．4LinuxBluetooth软件层
7．3．5USB适配器
实验7．3蓝牙相关实验
7．4CAN总线
7．4．1CAN总线简介
7．4．2CAN总线硬件特征
7．4．3CAN控制器驱动
实验7．4CAN总线实验
第8章嵌入式系统硬件设计基础与标准
8．1嵌入式系统的硬件组成
8．1．1嵌入式微处理器
8．1．2存储器
8．1．3输入/输出设备
8．1．4通信与扩展接口
8．2硬件设计基础知识
8．2．1计算机体系结构
8．2．2电子技术
8．2．3抗干扰技术
8．2．4印制电路板
8．3硬件设计中应注意的一些问题
8．3．1IC元件的选择
8．3．2元件封装设计
8．3．3PCB设计精度
8．3．4分离元件的正确使用
8．3．5高速PCB设计方法
8．3．6PCB设计的一般原则
实验8．1常用模拟电路和数字电路原理
实验8．22410—S电路原理图阅读
实验8．32410—S所用芯片数据手册阅读
实验8．4OMAP5910核心板电路原理
综合实验六基于OMAP的加密终端硬件设计
第9章OMAP5910与LinuxGateway
9．1OMAP5910体系结构
9．1．1MPU子系统
9．1．2DSP子系统
9．2LinuxDSPGateway
9．2．1DSPGateway的由来
9．2．2DSPGateway的Mailbox机制
9．2．3通信缓冲
9．2．4Mailbox命令协议
9．2．5DSPGateway的设备接口
实验9．1OMAP910双核间基本通信
9．3OMAP5910图像处理
9．3．1图片格式
9．3．2数字图像算法
实验9．2OMAP图像处理实验
综合实验七基于OMAP的加密终端的实现(软件部分)
第10章嵌入式Linux综合项目实例
10．1基于嵌入式平台的电梯监控系统
10．1．1系统概述
10．1．2系统设计
10．1．3系统实现
10．1．4项目小结
10．2基于蓝牙技术的嵌入式点菜系统
10．2．1系统概述
10．2．2系统设计
10．2．3系统实现
10．2．4项目小结
10．3基于WebSenrice的数字油田监控系统
10．3．1系统概述
10．3．2系统设计
10．3．3系统实现
10．3．4项目小结
10．4基于嵌入式与WebService的智能家居系统
10．4．1系统概述
10．4．2系统设计
10．4．3系统实现
10．4．4项目小结
10．5基于OMAP的音频与视频处理
10．5．1概述
10．5．2MPEG压缩
10．5．3音视频数据在双处理器间的传输模块设计
10．5．4音频处理方案设计
10．5．5视频处理方案设计
10．5．6项目小结
参考文献
……

㈢ 如何在Linux内核里增加一个系统调用

一、Linux0.11下添加系统调用：x0dx0ax0dx0a我在bochs2.2.1中对linux0.11内核添加了一个新的系统调用，步骤如下： x0dx0a1./usr/src/linux/include/unistd.h中添加：#define __NR_mytest 87 x0dx0a然后在下面声明函数原型：int mytest(); x0dx0a2./usr/src/linux/include/linux/sys.h中添加:extern int sys_mytest(); x0dx0a然后在sys_call_table中最后加上sys_mytest； x0dx0a3.在/usr/src/linux/kernel/sys.c中添加函数实现如下： x0dx0aint sys_mytest(){ x0dx0aprintk("This is a test!"); x0dx0areturn 123; x0dx0a} x0dx0a4.在/usr/src/linux/kernel/system_call.s中对系统调用号加1（原来是86改成了87） x0dx0a5.然后到/usr/src/linux目录下编译内核make clean; make Image x0dx0a6. cp /usr/src/linux/include/unistd.h /usr/include/unistd.h x0dx0a7. reset bochs x0dx0a8. 在/usr/root中生成test.c文件如下： x0dx0a#define __LIBRARY__ x0dx0a#include x0dx0a_syscall0(int,mytest) x0dx0aint main(){ x0dx0aint a; x0dx0aa = mytest(); x0dx0aprintf("%d", a); x0dx0areturn 0; x0dx0a} x0dx0a9.然后gcc test.c编译之后运行a.out，前面所有步骤都通过，但是每次调用都是返回-1，然后我查过errno为1（表示操作不允许），就不知道为什么了？ x0dx0a系统知道的高手们能够告知一下，不胜感激！这个问题困扰我很久了！ x0dx0ax0dx0a二、新Linux内核添加系统调用x0dx0ax0dx0a如何在Linux系统中添加新的系统调用x0dx0a系统调用是应用程序和操作系统内核之间的功能接口。其主要目的是使得用户可以使用操作系统提供的有关设备管理、输入/输入系统、文件系统和进程控制、通信以及存储管理等方面的功能，而不必了解系统程序的内部结构和有关硬件细节，从而起到减轻用户负担和保护系统以及提高资源利用率的作用。x0dx0ax0dx0aLinux操作系统作为自由软件的代表，它优良的性能使得它的应用日益广泛，不仅得到专业人士的肯定，而且商业化的应用也是如火如荼。在Linux中，大部分的系统调用包含在Linux的libc库中，通过标准的C函数调用方法可以调用这些系统调用。那么，对Linux的发烧友来说，如何在Linux中增加新的系统调用呢？ x0dx0a1 Linux系统调用机制x0dx0ax0dx0a在Linux系统中，系统调用是作为一种异常类型实现的。它将执行相应的机器代码指令来产生异常信号。产生中断或异常的重要效果是系统自动将用户态切换为核心态来对它进行处理。这就是说，执行系统调用异常指令时，自动地将系统切换为核心态，并安排异常处理程序的执行。Linux用来实现系统调用异常的实际指令是：x0dx0ax0dx0aInt $0x80x0dx0ax0dx0a这一指令使用中断/异常向量号128（即16进制的80）将控制权转移给内核。为达到在使用系统调用时不必用机器指令编程，在标准的C语言库中为每一系统调用提供了一段短的子程序，完成机器代码的编程工作。事实上，机器代码段非常简短。它所要做的工作只是将送给系统调用的参数加载到CPU寄存器中，接着执行int $0x80指令。然后运行系统调用，系统调用的返回值将送入CPU的一个寄存器中，标准的库子程序取得这一返回值，并将它送回用户程序。x0dx0ax0dx0a为使系统调用的执行成为一项简单的任务，Linux提供了一组预处理宏指令。它们可以用在程序中。这些宏指令取一定的参数，然后扩展为调用指定的系统调用的函数。x0dx0ax0dx0a这些宏指令具有类似下面的名称格式：x0dx0ax0dx0a_syscallN（parameters）x0dx0ax0dx0a其中N是系统调用所需的参数数目，而parameters则用一组参数代替。这些参数使宏指令完成适合于特定的系统调用的扩展。例如，为了建立调用setuid（）系统调用的函数，应该使用：x0dx0ax0dx0a_syscall1（ int， setuid， uid_t， uid ）x0dx0ax0dx0asyscallN（ ）宏指令的第1个参数int说明产生的函数的返回值的类型是整型，第2个参数setuid说明产生的函数的名称。后面是系统调用所需要的每个参数。这一宏指令后面还有两个参数uid_t和uid分别用来指定参数的类型和名称。x0dx0ax0dx0a另外，用作系统调用的参数的数据类型有一个限制，它们的容量不能超过四个字节。这是因为执行int $0x80指令进行系统调用时，所有的参数值都存在32位的CPU寄存器中。使用CPU寄存器传递参数带来的另一个限制是可以传送给系统调用的参数的数目。这个限制是最多可以传递5个参数。所以Linux一共定义了6个不同的_syscallN（）宏指令，从_syscall0（）、_syscall1（）直到_syscall5（）。x0dx0ax0dx0a一旦_syscallN（）宏指令用特定系统调用的相应参数进行了扩展，得到的结果是一个与系统调用同名的函数，它可以在用户程序中执行这一系统调用。x0dx0a2 添加新的系统调用 x0dx0a如果用户在Linux中添加新的系统调用，应该遵循几个步骤才能添加成功，下面几个步骤详细说明了添加系统调用的相关内容。x0dx0ax0dx0a（1） 添加源代码x0dx0ax0dx0a第一个任务是编写加到内核中的源程序，即将要加到一个内核文件中去的一个函数，该函数的名称应该是新的系统调用名称前面加上sys_标志。假设新加的系统调用为mycall(int number)，在/usr/src/linux/kernel/sys.c文件中添加源代码，如下所示：x0dx0aasmlinkage int sys_mycall(int number) x0dx0a{ x0dx0areturn number; x0dx0a}x0dx0a作为一个最简单的例子，我们新加的系统调用仅仅返回一个整型值。x0dx0ax0dx0a（2） 连接新的系统调用x0dx0ax0dx0a添加新的系统调用后，下一个任务是使Linux内核的其余部分知道该程序的存在。为了从已有的内核程序中增加到新的函数的连接，需要编辑两个文件。x0dx0ax0dx0a在我们所用的Linux内核版本（RedHat 6.0，内核为2.2.5-15）中，第一个要修改的文件是：x0dx0ax0dx0a/usr/src/linux/include/asm-i386/unistd.hx0dx0ax0dx0a该文件中包含了系统调用清单，用来给每个系统调用分配一个唯一的号码。文件中每一行的格式如下：x0dx0ax0dx0a#define __NR_name NNNx0dx0ax0dx0a其中，name用系统调用名称代替，而NNN则是该系统调用对应的号码。应该将新的系统调用名称加到清单的最后，并给它分配号码序列中下一个可用的系统调用号。我们的系统调用如下：x0dx0ax0dx0a#define __NR_mycall 191x0dx0ax0dx0a系统调用号为191，之所以系统调用号是191，是因为Linux-2.2内核自身的系统调用号码已经用到190。x0dx0ax0dx0a第二个要修改的文件是：x0dx0ax0dx0a/usr/src/linux/arch/i386/kernel/entry.Sx0dx0ax0dx0a该文件中有类似如下的清单：x0dx0a.long SYMBOL_NAME（）x0dx0ax0dx0a该清单用来对sys_call_table[]数组进行初始化。该数组包含指向内核中每个系统调用的指针。这样就在数组中增加了新的内核函数的指针。我们在清单最后添加一行：x0dx0a.long SYMBOL_NAME(sys_mycall)x0dx0ax0dx0a（3） 重建新的Linux内核x0dx0ax0dx0a为使新的系统调用生效，需要重建Linux的内核。这需要以超级用户身份登录。x0dx0a#pwd x0dx0a/usr/src/linux x0dx0a#x0dx0ax0dx0a超级用户在当前工作目录（/usr/src/linux）下，才可以重建内核。x0dx0ax0dx0a#make config x0dx0a#make dep x0dx0a#make clearn x0dx0a#make bzImagex0dx0ax0dx0a编译完毕后，系统生成一可用于安装的、压缩的内核映象文件：x0dx0ax0dx0a/usr/src/linux/arch/i386/boot/bzImage x0dx0a（4） 用新的内核启动系统 x0dx0a要使用新的系统调用，需要用重建的新内核重新引导系统。为此，需要修改/etc/lilo.conf文件，在我们的系统中，该文件内容如下：x0dx0ax0dx0aboot=/dev/hda x0dx0amap=/boot/map x0dx0ainstall=/boot/boot.b x0dx0aprompt x0dx0atimeout=50 x0dx0ax0dx0aimage=/boot/vmlinuz-2.2.5-15 x0dx0alabel=linux x0dx0aroot=/dev/hdb1 x0dx0a read-only x0dx0ax0dx0aother=/dev/hda1 x0dx0alabel=dos x0dx0atable=/dev/hadx0dx0ax0dx0a首先编辑该文件，添加新的引导内核：x0dx0aimage=/boot/bzImage-new x0dx0alabel=linux-new x0dx0aroot=/dev/hdb1 x0dx0aread-onlyx0dx0ax0dx0a添加完毕，该文件内容如下所示：x0dx0aboot=/dev/hda x0dx0amap=/boot/map x0dx0ainstall=/boot/boot.b x0dx0aprompt x0dx0atimeout=50 x0dx0ax0dx0aimage=/boot/bzImage-new x0dx0alabel=linux-new x0dx0aroot=/dev/hdb1 x0dx0aread-only x0dx0ax0dx0aimage=/boot/vmlinuz-2.2.5-15 x0dx0alabel=linux x0dx0aroot=/dev/hdb1 x0dx0aread-only x0dx0ax0dx0aother=/dev/hda1 x0dx0alabel=dos x0dx0atable=/dev/hdax0dx0ax0dx0a这样，新的内核映象bzImage-new成为缺省的引导内核。为了使用新的lilo.conf配置文件，还应执行下面的命令：x0dx0a#cp /usr/src/linux/arch/i386/boot/zImage /boot/bzImage-newx0dx0ax0dx0a其次配置lilo:x0dx0ax0dx0a# /sbin/lilox0dx0ax0dx0a现在，当重新引导系统时，在boot:提示符后面有三种选择：linux-new 、linux、dos，新内核成为缺省的引导内核。x0dx0a至此，新的Linux内核已经建立，新添加的系统调用已成为操作系统的一部分，重新启动Linux，用户就可以在应用程序中使用该系统调用了。x0dx0ax0dx0a（5）使用新的系统调用x0dx0ax0dx0a在应用程序中使用新添加的系统调用mycall。同样为实验目的，我们写了一个简单的例子xtdy.c。x0dx0ax0dx0a/* xtdy.c */ x0dx0a#include x0dx0a_syscall1(int,mycall,int,ret) x0dx0amain() x0dx0a{ x0dx0aprintf("%d \n",mycall(100)); x0dx0a}x0dx0a编译该程序：x0dx0a# cc -o xtdy xtdy.cx0dx0a执行：x0dx0a# xtdyx0dx0a结果：x0dx0a# 100x0dx0a注意，由于使用了系统调用，编译和执行程序时，用户都应该是超级用户身份。

㈣ linux内核编译详细教程及开发Linux系统

已发送到[email protected]

㈤ Linux C编程从初学到精通的目 录

第1部分 基础篇
第1章 Linux系统概述 1
1.1 什么是Linux 2
1.2 Linux系统特点及主要功能 2
1.2.1 Linux系统特点 3
1.2.2 Linux系统的主要功能 3
1.3 Linux的内核版本和发行版本 5
1.4 系统的安装 6
1.4.1 系统安装前的准备工作 6
1.4.2 从光盘安装Linux 6
1.4.3 从硬盘安装Linux 22
1.4.4 在虚拟机下安装Linux 22
1.5 Shell的使用 27
1.5.1 Shell简介 27
1.5.2 常见Shell的种类 28
1.5.3 Shell的简单使用 29
1.5.4 通配符 30
1.5.5 引号 31
1.5.6 注释符 33
1.6 Linux常用命令 33
1.6.1 与目录相关的命令 33
1.6.2 与文件相关的命令 34
1.6.3 与网络服务相关的命令 35
1.7 本章小结 35
实战演练 36
第2章 C语言编程基础 37
2.1 C语言的历史背景 38
2.2 C语言的特点 38
2.3 C语言的基本数据类型 39
2.3.1 整型 39
2.3.2 实型 40
2.3.3 字符型 41
2.4 运算符与表达式 43
2.4.1 算术运算符与算术表达式 43
2.4.2 赋值运算符与赋值表达式 44
2.4.3 逗号运算符与逗号表达式 45
2.5 C程序的3种基本结构 46
2.5.1 顺序结构 46
2.5.2 选择结构 47
2.5.3 循环结构 51
2.6 C语言中的数据输入与输出 54
2.6.1 字符输出函数putchar 54
2.6.2 字符输入函数getchar 54
2.6.3 格式输出函数printf 54
2.6.4 格式输入函数scanf 56
2.7 函数 57
2.7.1 函数的定义 57
2.7.2 函数的调用 58
2.7.3 变量的存储类别 59
2.8 数组 62
2.8.1 一维数组的定义和使用 63
2.8.2 二维数组的定义和使用 64
2.8.3 字符数组和字符串 65
2.8.4 常用字符串处理函数 66
2.9 指针 69
2.9.1 地址和指针 69
2.9.2 指针的定义和使用 70
2.9.3 数组与指针 71
2.9.4 字符串与指针 72
2.9.5 指向函数的指针 72
2.10 结构体和共用体 73
2.10.1 定义和引用结构体 73
2.10.2 结构体数组 74
2.10.3 指向结构体的指针 74
2.10.4 共用体 75
2.10.5 使用typedef定义类型 77
2.11 链表 77
2.11.1 链表概述 77
2.11.2 建立动态单向链表 78
2.11.3 单向链表的输出 80
2.11.4 对单向链表的删除操作 80
2.11.5 对单向链表的插入操作 81
2.11.6 循环链表 82
2.11.7 双向链表 82
2.12 位运算符和位运算 83
2.12.1 “按位与”运算符（&） 84
2.12.2 “按位或”运算符（|） 84
2.12.3 “取反”运算符（~） 84
2.12.4 “异或”运算符（^） 84
2.12.5 移位运算符（<<和>>） 85
2.12.6 位域 85
2.13 C语言预处理命令 86
2.13.1 宏定义 86
2.13.2 文件包含 87
2.13.3 条件编译 88
2.13.4 #error等其他常用预处理命令 89
2.14 本章小结 89
实战演练 89
第3章 vi与Emacs编辑器 91
3.1 vi的使用 92
3.1.1 启动与退出vi 92
3.1.2 vi的命令行模式 93
3.1.3 vi的插入模式 96
3.1.4 vi的底行模式 96
3.2 vi使用实例 97
3.3 Emacs的使用 100
3.3.1 启动与退出Emacs 101
3.3.2 Emacs下的基本操作 102
3.4 Emacs使用实例 107
3.5 本章小结 109
实战演练 109
第4章 gcc编译器与gdb调试器 110
4.1 gcc编译器简介 111
4.2 如何使用gcc 112
4.2.1 gcc编译初步 112
4.2.2 警告提示功能 114
4.2.3 优化gcc 116
4.2.4 连接库 119
4.2.5 同时编译多个源程序 120
4.2.6 管道 120
4.2.7 调试选项 121
4.3 gdb调试器 122
4.3.1 gdb简介 122
4.3.2 gdb常用命令 123
4.3.3 gdb调试初步 124
4.4 gdb的使用详解 126
4.4.1 调用gdb 127
4.4.2 使用断点 127
4.4.3 查看运行时数据 129
4.4.4 查看源程序 133
4.4.5 改变程序的执行 135
4.5 xxgdb调试器简介 138
4.6 本章小结 139
实战演练 139
第5章 make的使用和Makefile的编写 141
5.1 什么是make 142
5.1.1 make机制概述 142
5.1.2 make与Makefile的关系 144
5.2 Makefile的书写规则 147
5.2.1 Makefile的基本语法规则 148
5.2.2 在规则中使用通配符 149
5.2.3 伪目标 149
5.2.4 多目标 151
5.2.5 自动生成依赖性 151
5.3 Makefile的命令 152
5.4 变量 154
5.4.1 变量的基础 154
5.4.2 赋值变量 154
5.4.3 define关键字 156
5.4.4 override指示符 156
5.4.5 目标变量和模式变量 157
5.5 常用函数调用 158
5.5.1 字符串处理函数 158
5.5.2 文件名操作函数 162
5.5.3 循环函数 164
5.5.4 条件判断函数 165
5.5.5 其他常用函数 166
5.6 隐式规则 168
5.6.1 隐式规则举例 168
5.6.2 隐式规则中的变量 169
5.6.3 使用模式规则 170
5.7 本章小结 173
实战演练 173
第2部分 提高篇
第6章 文件I/O操作 174
6.1 Linux文件系统简介 175
6.1.1 Linux的文件系统结构 175
6.1.2 文件类型 176
6.1.3 文件访问权限 179
6.2 基于文件描述符的I/O操作 179
6.2.1 文件描述符 180
6.2.2 标准输入、标准输出和标准出错 180
6.2.3 文件重定向 181
6.2.4 文件的创建、打开与关闭 182
6.2.5 文件的定位 186
6.2.6 文件的读写 188
6.3 文件的属性操作 192
6.3.1 改变文件访问权限 192
6.3.2 改变文件所有者 193
6.3.3 重命名 193
6.3.4 修改文件长度 194
6.4 文件的其他操作 195
6.4.1 stat、fstat和lstat函数 195
6.4.2 p和p2函数 196
6.4.3 fcntl函数 197
6.4.4 sync和fsync函数 197
6.5 特殊文件的操作 198
6.5.1 目录文件的操作 198
6.5.2 链接文件的操作 201
6.5.3 管道文件的操作 204
6.5.4 设备文件 204
6.6 本章小结 205
实战演练 205
第7章 基于流的I/O操作 206
7.1 流与缓存 207
7.1.1 流和FILE对象 207
7.1.2 标准输入、标准输出和标准出错 207
7.1.3 缓存 207
7.1.4 对缓存的操作 210
7.2 流的打开与关闭 212
7.2.1 流的打开 212
7.2.2 流的关闭 214
7.2.3 流关闭前的工作 216
7.3 流的读写 216
7.3.1 基于字符的I/O 217
7.3.2 基于行的I/O 220
7.3.3 直接I/O 222
7.3.4 格式化I/O 224
7.4 本章小结 226
实战演练 227
第8章 进程控制 228
8.1 进程的基本概念 229
8.1.1 Linux进程简介 229
8.1.2 进程与作业 230
8.1.3 进程标识 230
8.2 进程控制的相关函数 232
8.2.1 fork和vfork函数 232
8.2.2 exec函数 237
8.2.3 exit和_exit函数 242
8.2.4 wait和waitpid函数 245
8.2.5 进程的一生 251
8.2.6 用户ID和组ID 251
8.2.7 system函数 253
8.3 多个进程间的关系 255
8.3.1 进程组 255
8.3.2 会话期 256
8.3.3 控制终端 257
8.4 本章小结 259
实战演练 259
第9章 信号 260
9.1 Linux信号简介 261
9.1.1 信号的基本概念 261
9.1.2 信号处理机制 265
9.2 信号操作的相关函数 267
9.2.1 信号的处理 267
9.2.2 信号的发送 274
9.2.3 信号的阻塞 282
9.2.4 计时器与信号 284
9.3 本章小结 286
实战演练 287
第10章 进程间通信 288
10.1 进程间通信简介 289
10.2 管道 290
10.2.1 管道的概念 290
10.2.2 管道的创建与关闭 291
10.2.3 管道的读写 292
10.3 命名管道 297
10.3.1 命名管道的概念 297
10.3.2 命名管道的创建 297
10.3.3 命名管道的读写 299
10.4 消息队列 303
10.4.1 消息队列的概念 303
10.4.2 消息队列的创建与打开 305
10.4.3 消息队列的读写 306
10.4.4 获得或设置消息队列属性 308
10.5 共享内存 312
10.5.1 共享内存的概念 312
10.5.2 共享内存的相关操作 313
10.6 信号量 318
10.6.1 信号量的概念 319
10.6.2 信号量集的相关操作 320
10.7 本章小结 325
实战演练 326
第11章 网络编程 327
11.1 网络编程的基础知识 328
11.1.1 计算机网络体系结构 328
11.1.2 传输控制协议TCP 333
11.1.3 用户数据报协议UDP 335
11.1.4 客户机/服务器模式 336
11.2 套接口编程基础 336
11.2.1 什么是套接口 337
11.2.2 端口号的概念 338
11.2.3 套接口的数据结构 338
11.2.4 基本函数 340
11.3 TCP套接口编程 343
11.3.1 TCP套接口通信工作流程 343
11.3.2 TCP套接口Client/Server程序实例 356
11.4 UDP套接口编程 360
11.4.1 UDP套接口通信工作流程 360
11.4.2 UDP套接口Client/Server程序实例 362
11.5 原始套接口编程 365
11.5.1 原始套接口的创建 365
11.5.2 原始套接口程序实例 365
11.6 本章小结 376
实战演练 376
第12章 Linux图形界面编程 377
12.1 Linux下的图形界面编程简介 378
12.1.1 Qt简介 378
12.1.2 GTK+简介 378
12.2 界面基本元件 381
12.2.1 一个简单的例子 381
12.2.2 窗口 383
12.2.3 标签 385
12.2.4 按钮 386
12.2.5 文本框 387
12.3 界面布局元件 389
12.3.1 表格 390
12.3.2 框 393
12.3.3 窗格 395
12.4 其他常用元件 398
12.4.1 进度条、微调按钮、组合框 398
12.4.2 单选按钮、复选按钮 402
12.4.3 下拉菜单 404
12.5 信号与回调函数 406
12.6 本章小结 409
实战演练 409
第3部分 实战篇
第13章 设计Linux下的计算器 411
13.1 软件功能分析 412
13.2 程序模块的划分 413
13.3 软件的具体实现 415
13.3.1 头文件 415
13.3.2 十六进制界面显示函数 416
13.3.3 十进制界面显示函数 417
13.3.4 八进制界面显示函数 418
13.3.5 二进制界面显示函数 419
13.3.6 进制间转换函数 420
13.3.7 信号处理模块 423
13.3.8 主函数 432
13.4 软件使用效果演示 438
13.5 本章小结 439
第14章 Linux平台下聊天软件的设计 440
14.1 软件功能概述 441
14.1.1 服务器端功能需求 441
14.1.2 客户端功能需求 442
14.1.3 错误处理需求 442
14.2 Glade集成开发工具简介 443
14.3 软件功能模块划分 444
14.3.1 服务器功能模块划分 444
14.3.2 客户端功能模块划分 445
14.3.3 消息标识的定义 445
14.3.4 消息结构体的设计 446
14.4 服务器程序的具体实现 447
14.4.1 服务器消息处理流程 447
14.4.2 服务器主要函数和变量 448
14.4.3 服务器消息处理模块的设计与实现 449
14.4.4 服务器数据存储的方法 450
14.4.5 用户注册流程 450
14.5 客户端程序的具体实现 451
14.5.1 客户端操作流程 451
14.5.2 客户端发送和接收消息流程 451
14.5.3 客户端主要函数和变量 452
14.5.4 客户端功能模块的设计与实现 453
14.6 聊天软件使用效果演示 455
14.7 本章小结 459
第15章 Linux远程管理工具的设计 460
15.1 软件功能概述 461
15.1.1 Webmin简介 461
15.1.2 软件总体设计 461
15.2 服务器端程序设计 463
15.2.1 服务器端工作流程 463
15.2.2 系统用户管理操作 464
15.2.3 系统用户组的管理操作 466
15.2.4 系统服务启动管理 468
15.2.5 DNS管理操作 469
15.2.6 Apache服务管理操作 471
15.2.7 FTP服务管理操作 474
15.3 客户端程序 475
15.3.1 连接界面 475
15.3.2 主界面 477
15.4 本章小结 479
第16章 Linux下简易防火墙软件的设计 480
16.1 Netfilter基础 481
16.1.1 什么是Netfilter 481
16.1.2 Netfilter的HOOK机制 482
16.1.3 HOOK的调用 485
16.1.4 HOOK的实现 486
16.1.5 IPTables简介 488
16.1.6 Netfilter可以实现的控制功能 489
16.2 软件设计概述 491
16.2.1 软件整体框架 491
16.2.2 管理端的设计 492
16.2.3 控制端的设计 493
16.3 用Netfilter设计控制端功能模块 495
16.3.1 ICMP管理控制模块 495
16.3.2 FTP管理控制模块 497
16.3.3 HTTP管理控制模块 499
16.3.4 模块的编译、加载与卸载 499
16.4 软件功能测试 501
16.5 本章小结 503
第17章 基于Linux的嵌入式家庭网关远程交互操作平台的设计 504
17.1 嵌入式技术简介 505
17.1.1 嵌入式系统的概念 505
17.1.2 嵌入式操作系统 506
17.1.3 嵌入式处理器 507
17.2 家庭网关的概念及其网络体系结构 509
17.2.1 智能家庭网络的概念 509
17.2.2 家庭网关的远程交互操作技术简介 510
17.2.3 嵌入式家庭网关的网络体系结构 510
17.3 嵌入式家庭网关的开发平台 511
17.3.1 S3C2410微处理器简介 511
17.3.2 交叉编译环境的建立 513
17.4 远程交互平台的设计 515
17.4.1 应用软件的开发模式 515
17.4.2 嵌入式Web服务器 516
17.4.3 通用网关接口CGI 519
17.5 Linux下软件模块的具体实现 520
17.5.1 登录验证模块 521
17.5.2 串口通信模块 521
17.5.3 中央空调控制模块 522
17.5.4 智能水表数据采集模块 528
17.5.5 试验结果 528
17.6 本章小结 529

㈥ 如何在64位的linux系统上使用汇编和C语言混合编程

编译和链接的时候使用的指令：（AMD处理器，64位操作系统）
编译链接指令
1 nasm -f elf foo.s -o foo.o
2 gcc -c bar.c -o bar.o
3 ld -s -o foobar bar.o foo.o
汇编语言用nasm编写并用nasm编译器编译，而C语言用的是gcc编译，这些都没有问题，但是在链接的时候出错了，提示如下：
ld: i386 architecture of input file `foo.o' is incompatible with i386:x86-64 output
google了一下，意思就是nasm 编译产生的是32位的目标代码，gcc 在64位平台上默认产生的是64位的目标代码，这两者在链接的时候出错，gcc在64位平台上默认以64位的方式链接。
这样在解决的时候就会有两种解决方案：
<1> 让gcc 产生32位的代码，并在链接的时候以32位的方式进行链接
在这种情况下只需要修改编译和链接指令即可，具体如下：
32位的编译链接指令
1 nasm -f elf foo.s -o foo.o
2 gcc -m32 -c bar.c -o bar.o
3 ld -m elf_i386 -s -o foobar foo.o bar.o
具体的-m32 和 -m elf_i386 请自行查阅gcc （man gcc）

如果你是高版本的gcc（可能是由于更新内核造成的），可能简单的使用-m32 的时候会提示以下错误（使用别人的历程，自己未曾遇到）：
> In file included from /usr/include/stdio.h:28:0,
> from test.c:1:
> /usr/include/features.h:323:26: fatal error: bits/predefs.h: No such file or directory
> compilation terminated.
这应该是缺少构建32 位可执行程序缺少的包，使用以下指令安装：
sudo apt-get install libc6-dev-i386
此时应该就没有什么问题了。

㈦ 如何进行Linux Kernel 开发

1. 学习汇编语言、C语言，这两种语言是你进行Linux Kernel开发与维护的必备语言能力，这样你才有能力阅读与编写Linux Kernel的能力。

2. 下载Linux Kernel源代码，建议下载先前的版本，因为目前的新版本代码数量太庞大，技术太新，如果是进行Linux Kernel的开发的话，先从简单的版本0.11或者1.XX.XX版本开始，以前的版本中没有过多的新技术的代码，适合入门Linux Kernel的学习。

3. 当你熟悉了Linux Kernel了后，可以下载目前最新的版本Linux Kernel3.18版本的源代码，里面包含了很多的新技术的知识，方便你了解与学习~~~

这是一篇很重要的文档，它介绍了内核开发的方方面面。这篇文档已被加入到内核源码树的Documentation文档里（名字为HOWTO），你可以在最新的内核树里找到它。尽管已经有网友翻译过这篇文档，但是我还是决定自己再翻译一遍。翻译完之后，我的感触是如果依靠翻译来进行学习，速度太慢了。以后的技术文档直接看英文，适当的做做笔记即可。

山涛

-----------------------------------------------------

How to do Linux Kernel development

-----------------------------------------------------

关于如何进行Linux Kernel development，这篇文档是最值得你阅读的一篇。它指导你如何成为一名Linux内核开发者以及如何和Linux内核开发社区一同工作。尽管它不包含内核编程的技能方面的知识，但是本篇能够给你正确的指导去做内核开发。

如果这篇文档讲述的任何东西已经过时了的话，请给这篇文档的维护者发送你的更新。

Greg [email protected]

Introction

-----------------

你想成为一名Linux内核开发者吗？或者你的老板曾经告诉你：去给某个设备写个Linux驱动程序。这篇文档的目标是，通过描述你进行开发时需要经历的一些流程规则去指导你如何与社区一起工作，教会你所需要的一切从而让你实现你的目标（成为一名合格的内核开发者，或者写出合格的令老板满意的驱动程序）；这篇文档也会说明内核社区工作的风格和原因。

内核绝大部分代码是基于C语言编程，与体系结构有关的一小部分由汇编完成。很好的理解和掌握C语言，是内核开发的必备要求。汇编语言（不同的体系结构有不同的汇编语言）不是必需的，除非你计划做体系结构相关的底层开发。如果你想加强C语言的掌握，很好的参考资料如下：

- "The C Programming Language" by Kernighan and Ritchie [Prentice Hall]
- "Practical C Programming" by Steve Oualline [O'Reilly]

Linux内核是使用GNU C和GNU工具链完成的。尽管它遵循ISO C89标准，但是内核的编写也使用了许多的GNU C的扩展特性，这些特性不属于标准的一部分。内核的C编程环境自成体系，不依赖于C标准库，所以C标准的一部分特性没有被支持：例如Arbitrary long long divisions和浮点指针不被支持。有时你会很难理解内核基于GNU工具链的一些假定以及内核使用的一些GNU C扩展，不幸的是对于这类问题没有确定性的参考资料。如果你遇到这类问题，建议你查阅GCC的info pages来获取相关的信息（在Linux PC上，通过命令info gcc可以获得信息）。

请记住你正在学习如何与已经存在的内核开发社区一起工作。内核开发社区由全球不同地方的开发人员组成，它以代码、风格、开发流程的高质量标准著称。这些高质量的标准使内核开发社区（这个组织非常大，地理位置非常分散）能够非常有效的进行。应当提早努力学习这些高质量标准（编程风格、代码要求以及开发流程），它们有很好的文档；不要期望内核开发社区别的开发人员会适应你自己的或者你公司的开发风格。

Legal Issues

------------------

Linux内核代码基于GPL许可协议发布。请阅读内核源码树的主目录里的COPYING文件，它提供了GPL许可的详细描述。如果你有关于GPL许可的进一步问题，请联系一名律师，不要在Linux kernel mailing list里询问。Linux kernel mailing list里的开发人员不是律师，所以你不应当听取他们的任何关于法律事务的建议。

对于一些通常的关于GPL许可的问题和解答，请参考：

http://www.gnu.org/licenses/gpl-faq.html

Documentation

---------------------

Linux内核源码树里有大量的非常有用的文档用于学习，使你与内核社区相互促进和共同发展。当一个新的特性要加入到内核里，建议相关的文档也要加入到内核里，用于描述如何使用这个新特性；当一个内核的修改导致了内核提供给用户的接口发生了变化，建议你发送信息或者一个补丁给[email protected]，告诉manual pages的维护者用户接口的变化。

这里罗列了一些内核源码树里的需要阅读的文档：

README

这篇文档简要的介绍了Linux内核的背景，描述了配置和build内核需要什么。一个刚刚接触内核的新手应当从这里开始。（注：build kernel，就是编译内核源代码，生成可供系统使用的内核二进制文件（vmlinux/zImage）的过程。

Documentation/Changes

这篇文档给出了一个用于成功编译和运行内核的各种软件包的列表的最小集合。

Documentation/CodingStyle

这篇文档描述了Linux内核编码风格，和一些隐藏在背后的基本原理。所有的想加入内核的新代码应当遵循这篇文档的指导。绝大数的内核代码维护者只愿意接受那些符合这篇文档描述的风格的补丁，许多内核开发者也只愿意审查那些符合Linux内核编码风格的代码。

Documentation/SubmittingPatches

Documentation/SubmittingDrivers

这些文档清楚而又详细地告诉你如何成功的创建和向社区递交一个补丁，包括：

----邮件内容

----邮件格式

----发送者和接收者

遵循文档里提倡的规则并不一定保证你提交补丁成功（因为所有的补丁遭受详细而严格的内容和风格的审查），但是不遵循它们，提交补丁肯定不成功。

其他的一些非常优秀的描述如何正确的创建补丁的文档如下：

"The Perfect Patch"
http://www.zip.com.au/~akpm/linux/patches/stuff/tpp.txt
"Linux kernel patch submission format"
http://linux.yyz.us/patch-format.html

Documentation/stable_api_nonsense.txt

这篇文档描述了有意决定在内核里没有固定内核API的基本原因，包含下面的讨论主题：

---子系统的shim-layers（为了兼容性？）

---操作系统之间的驱动移植性

---减缓内核源码树的快速变化（或者说，防止快速变化）

这篇文档对于理解Linux的开发哲学非常关键，也对于从其他操作系统转移到Linux上的开发人员非常重要。

Documentation/SecurityBugs

如果你确知你在Linux Kernel里发现了security problem，请遵循这篇文档描述的步骤，帮助通知内核的开发者们并解决这类问题。

Documentation/ManagementStyle

这篇文档描述了Linux内核开发者们如何进行管理运作，以及运作方法背后的分享精神（shared ethos）。这篇文档对于那些内核开发新手们（或者那些好奇者）值得一读，因为它解决或解释了很多对于内核维护者独特行为的误解。

Documentation/stable_kernel_rules.txt

这篇文档描述了一个稳定的内核版本如何发布的规则，以及需要做些什么如果你想把一个修改加入到其中的一个版本。

Documentation/kernel-docs.txt

关于内核开发的外部文档列表。如果你在内核开发的内部文档中找不到你想要的资料，请参考这篇文档提供的资料链接。

Documentation/applying-patches.txt

这篇文档很好地描述了什么是补丁(patch)，以及如何将它应用到内核的不同开发分支(branch)上。

内核里也有大量的由内核源码自动生成的文档。其中包括了内核内部API的全面描述，和如何处理好锁的规则。这些文档在Documentation/DocBook/下创建，格式可以是PDF、Postscritpt、HTML和man pages，在内核源码主目录下通过运行下面命令自动生成：

make pdfdocs

make psdocs

make htmldocs

make mandocs

附上出处链接：http://www.cppblog.com/flyonok/archive/2011/04/15/144316.html

㈧ 如何编写一个简单的linux内核模块和设备驱动程序

如何编写Linux设备驱动程序
回想学习Linux操作系统已经有近一年的时间了，前前后后，零零碎碎的一路学习过来，也该试着写的东西了。也算是给自己能留下一点记忆和回忆吧！由于完全是自学的，以下内容若有不当之处，还请大家多指教。
Linux是Unix操作系统的一种变种，在Linux下编写驱动程序的原理和思想完全类似于其他的Unix系统，但它dos或window环境下的驱动程序有很大的区别。在Linux环境下设计驱动程序，思想简洁，操作方便，功能也很强大，但是支持函数少，只能依赖kernel中的函数，有些常用的操作要自己来编写，而且调试也不方便。
以下的一些文字主要来源于khg，johnsonm的Write linux device driver，Brennan's Guide to Inline Assembly，The Linux a-z，还有清华bbs上的有关device driver的一些资料。
一、Linux device driver 的概念
系统调用是操作系统内核和应用程序之间的接口，设备驱动程序是操作系统内核和机器硬件之间的接口。设备驱动程序为应用程序屏蔽了硬件的细节，这样在应用程序看来，硬件设备只是一个设备文件，应用程序可以象操作普通文件一样对硬件设备进行操作。设备驱动程序是内核的一部分，它完成以下的功能:
1、对设备初始化和释放。
2、把数据从内核传送到硬件和从硬件读取数据。
3、读取应用程序传送给设备文件的数据和回送应用程序请求的数据。
4、检测和处理设备出现的错误。
在Linux操作系统下有三类主要的设备文件类型，一是字符设备，二是块设备，三是网络设备。字符设备和块设备的主要区别是:在对字符设备发出读/写请求时，实际的硬件I/O一般就紧接着发生了，块设备则不然，它利用一块系统内存作缓冲区，当用户进程对设备请求能满足用户的要求，就返回请求的数据，如果不能，就调用请求函数来进行实际的I/O操作。块设备是主要针对磁盘等慢速设备设计的，以免耗费过多的CPU时间来等待。
已经提到，用户进程是通过设备文件来与实际的硬件打交道。每个设备文件都都有其文件属性(c/b)，表示是字符设备还是块设备?另外每个文件都有两个设备号，第一个是主设备号，标识驱动程序，第二个是从设备号，标识使用同一个设备驱动程序的不同的硬件设备，比如有两个软盘，就可以用从设备号来区分他们。设备文件的的主设备号必须与设备驱动程序在登记时申请的主设备号一致，否则用户进程将无法访问到驱动程序。
最后必须提到的是，在用户进程调用驱动程序时，系统进入核心态，这时不再是抢先式调度。也就是说，系统必须在你的驱动程序的子函数返回后才能进行其他的工作。如果你的驱动程序陷入死循环，不幸的是你只有重新启动机器了，然后就是漫长的fsck。
读/写时，它首先察看缓冲区的内容，如果缓冲区的数据未被处理，则先处理其中的内容。
如何编写Linux操作系统下的设备驱动程序

二、实例剖析
我们来写一个最简单的字符设备驱动程序。虽然它什么也不做，但是通过它可以了解Linux的设备驱动程序的工作原理。把下面的C代码输入机器，你就会获得一个真正的设备驱动程序。
#define __NO_VERSION__
#include <linux/moles.h>
#include <linux/version.h>
char kernel_version [] = UTS_RELEASE;
这一段定义了一些版本信息，虽然用处不是很大，但也必不可少。Johnsonm说所有的驱动程序的开头都要包含<linux/config.h>，一般来讲最好使用。
由于用户进程是通过设备文件同硬件打交道，对设备文件的操作方式不外乎就是一些系统调用，如 open，read，write，close…， 注意，不是fopen， fread，但是如何把系统调用和驱动程序关联起来呢?这需要了解一个非常关键的数据结构：
struct file_operations
{
int (*seek) (struct inode * ，struct file *， off_t ，int);
int (*read) (struct inode * ，struct file *， char ，int);
int (*write) (struct inode * ，struct file *， off_t ，int);
int (*readdir) (struct inode * ，struct file *， struct dirent * ，int);
int (*select) (struct inode * ，struct file *， int ，select_table *);
int (*ioctl) (struct inode * ，struct file *， unsined int ，unsigned long);
int (*mmap) (struct inode * ，struct file *， struct vm_area_struct *);
int (*open) (struct inode * ，struct file *);
int (*release) (struct inode * ，struct file *);
int (*fsync) (struct inode * ，struct file *);
int (*fasync) (struct inode * ，struct file *，int);
int (*check_media_change) (struct inode * ，struct file *);
int (*revalidate) (dev_t dev);
}

这个结构的每一个成员的名字都对应着一个系统调用。用户进程利用系统调用在对设备文件进行诸如read/write操作时，系统调用通过设备文件的主设备号找到相应的设备驱动程序，然后读取这个数据结构相应的函数指针，接着把控制权交给该函数。这是linux的设备驱动程序工作的基本原理。既然是这样，则编写设备驱动程序的主要工作就是编写子函数，并填充file_operations的各个域。
下面就开始写子程序。
#include <linux/types.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/mm.h>
#include<linux/config.h>
#include <linux/errno.h>
#include <asm/segment.h>
unsigned int test_major = 0;
static int read_test(struct inode *node，struct file *file，char *buf，int count)
{
int left;
if (verify_area(VERIFY_WRITE，buf，count) == -EFAULT )
return -EFAULT;
for(left = count ; left > 0 ; left--)
{
__put_user(1，buf，1);
buf++;
}
return count;
}

这个函数是为read调用准备的。当调用read时，read_test()被调用，它把用户的缓冲区全部写1。buf 是read调用的一个参数。它是用户进程空间的一个地址。但是在read_test被调用时，系统进入核心态。所以不能使用buf这个地址，必须用__put_user()，这是kernel提供的一个函数，用于向用户传送数据。另外还有很多类似功能的函数。请参考robert著的《Linux内核设计与实现》（第二版）。然而，在向用户空间拷贝数据之前，必须验证buf是否可用。这就用到函数verify_area。
static int write_tibet(struct inode *inode，struct file *file，const char *buf，int count)
{
return count;
}
static int open_tibet(struct inode *inode，struct file *file )
{
MOD_INC_USE_COUNT;
return 0;
}
static void release_tibet(struct inode *inode，struct file *file )
{
MOD_DEC_USE_COUNT;
}

这几个函数都是空操作。实际调用发生时什么也不做，他们仅仅为下面的结构提供函数指针。
struct file_operations test_fops = {
NULL，
read_test，
write_test，
NULL， /* test_readdir */
NULL，
NULL， /* test_ioctl */
NULL， /* test_mmap */
open_test，
release_test，
NULL， /* test_fsync */
NULL， /* test_fasync */
/* nothing more， fill with NULLs */
};
这样，设备驱动程序的主体可以说是写好了。现在要把驱动程序嵌入内核。驱动程序可以按照两种方式编译。一种是编译进kernel，另一种是编译成模块(moles)，如果编译进内核的话，会增加内核的大小，还要改动内核的源文件，而且不能动态的卸载，不利于调试，所以推荐使用模块方式。
int init_mole(void)
{
int result;
result = register_chrdev(0， "test"， &test_fops);
if (result < 0) {
printk(KERN_INFO "test: can't get major number\n");
return result;
}
if (test_major == 0) test_major = result; /* dynamic */
return 0;
}

在用insmod命令将编译好的模块调入内存时，init_mole 函数被调用。在这里，init_mole只做了一件事，就是向系统的字符设备表登记了一个字符设备。register_chrdev需要三个参数，参数一是希望获得的设备号，如果是零的话，系统将选择一个没有被占用的设备号返回。参数二是设备文件名，参数三用来登记驱动程序实际执行操作的函数的指针。
如果登记成功，返回设备的主设备号，不成功，返回一个负值。
void cleanup_mole(void)
{
unregister_chrdev(test_major，"test");
}
在用rmmod卸载模块时，cleanup_mole函数被调用，它释放字符设备test在系统字符设备表中占有的表项。
一个极其简单的字符设备可以说写好了，文件名就叫test.c吧。
下面编译 :
$ gcc -O2 -DMODULE -D__KERNEL__ -c test.c
得到文件test.o就是一个设备驱动程序。
如果设备驱动程序有多个文件，把每个文件按上面的命令行编译，然后
ld -r file1.o file2.o -o molename。
驱动程序已经编译好了，现在把它安装到系统中去。
$ insmod –f test.o
如果安装成功，在/proc/devices文件中就可以看到设备test，并可以看到它的主设备号。要卸载的话，运行 :
$ rmmod test
下一步要创建设备文件。
mknod /dev/test c major minor
c 是指字符设备，major是主设备号，就是在/proc/devices里看到的。
用shell命令
$ cat /proc/devices
就可以获得主设备号，可以把上面的命令行加入你的shell script中去。
minor是从设备号，设置成0就可以了。
我们现在可以通过设备文件来访问我们的驱动程序。写一个小小的测试程序。
#include <stdio.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
main()
{
int testdev;
int i;
char buf[10];
testdev = open("/dev/test"，O_RDWR);
if ( testdev == -1 )
{
printf("Cann't open file \n");
exit(0);
}
read(testdev，buf，10);
for (i = 0; i < 10;i++)
printf("%d\n"，buf[i]);
close(testdev);
}

编译运行，看看是不是打印出全1 ？
以上只是一个简单的演示。真正实用的驱动程序要复杂的多，要处理如中断，dma，I/O port等问题。这些才是真正的难点。请看下节，实际情况的处理。
如何编写Linux操作系统下的设备驱动程序
三、设备驱动程序中的一些具体问题
1。 I/O Port。
和硬件打交道离不开I/O Port，老的isa设备经常是占用实际的I/O端口，在linux下，操作系统没有对I/O口屏蔽，也就是说，任何驱动程序都可对任意的I/O口操作，这样就很容易引起混乱。每个驱动程序应该自己避免误用端口。
有两个重要的kernel函数可以保证驱动程序做到这一点。
1）check_region(int io_port， int off_set)
这个函数察看系统的I/O表，看是否有别的驱动程序占用某一段I/O口。
参数1：I/O端口的基地址，
参数2：I/O端口占用的范围。
返回值：0 没有占用， 非0，已经被占用。
2）request_region(int io_port， int off_set，char *devname)
如果这段I/O端口没有被占用，在我们的驱动程序中就可以使用它。在使用之前，必须向系统登记，以防止被其他程序占用。登记后，在/proc/ioports文件中可以看到你登记的I/O口。
参数1：io端口的基地址。
参数2：io端口占用的范围。
参数3：使用这段io地址的设备名。
在对I/O口登记后，就可以放心地用inb()， outb()之类的函来访问了。
在一些pci设备中，I/O端口被映射到一段内存中去，要访问这些端口就相当于访问一段内存。经常性的，我们要获得一块内存的物理地址。

2。内存操作
在设备驱动程序中动态开辟内存，不是用malloc，而是kmalloc，或者用get_free_pages直接申请页。释放内存用的是kfree，或free_pages。 请注意，kmalloc等函数返回的是物理地址！
注意，kmalloc最大只能开辟128k-16，16个字节是被页描述符结构占用了。
内存映射的I/O口，寄存器或者是硬件设备的ram(如显存)一般占用F0000000以上的地址空间。在驱动程序中不能直接访问，要通过kernel函数vremap获得重新映射以后的地址。
另外，很多硬件需要一块比较大的连续内存用作dma传送。这块程序需要一直驻留在内存，不能被交换到文件中去。但是kmalloc最多只能开辟128k的内存。
这可以通过牺牲一些系统内存的方法来解决。

3。中断处理
同处理I/O端口一样，要使用一个中断，必须先向系统登记。
int request_irq(unsigned int irq ，void(*handle)(int，void *，struct pt_regs *)，
unsigned int long flags， const char *device);
irq: 是要申请的中断。
handle：中断处理函数指针。
flags：SA_INTERRUPT 请求一个快速中断，0 正常中断。
device：设备名。

如果登记成功，返回0，这时在/proc/interrupts文件中可以看你请求的中断。
4。一些常见的问题。
对硬件操作，有时时序很重要（关于时序的具体问题就要参考具体的设备芯片手册啦！比如网卡芯片RTL8139）。但是如果用C语言写一些低级的硬件操作的话，gcc往往会对你的程序进行优化，这样时序会发生错误。如果用汇编写呢，gcc同样会对汇编代码进行优化，除非用volatile关键字修饰。最保险的办法是禁止优化。这当然只能对一部分你自己编写的代码。如果对所有的代码都不优化，你会发现驱动程序根本无法装载。这是因为在编译驱动程序时要用到gcc的一些扩展特性，而这些扩展特性必须在加了优化选项之后才能体现出来。
写在后面：学习Linux确实不是一件容易的事情，因为要付出很多精力，也必须具备很好的C语言基础；但是，学习Linux也是一件非常有趣的事情，它里面包含了许多高手的智慧和“幽默”，这些都需要自己亲自动手才能体会到，O(∩_∩)O~哈哈！