Android深度探索（卷1）：HAL与驱动开发

图书标准信息

• 作者 李宁 著
• 出版社 人民邮电出版社
• 出版时间 2013-01
• 版次 1
• ISBN 9787115298027
• 定价 99.00元
• 装帧 平装
• 开本 16开
• 纸张 胶版纸
• 页数 637页
• 字数 969千字
• 正文语种 简体中文

【内容简介】

　　《Android深度探索（卷1）：HAL与驱动开发》分为4篇，分别从搭建开发环境，Linux驱动和AndroidHAL的基础知识，开发Linux驱动的高级技术和分析典型的Linux驱动源代码4个方面介绍Android和Linux的底层开发。本书使用的试验环境是UbuntuLinux12.04LTS、Android模拟器和S3C6410开发板。在第1篇详细介绍了如何搭建和使用这3个试验环境。第2篇通过3个Linux驱动的完整案例（统计单词个数驱动、LED驱动和蜂鸣器驱动）从不同角度来讨论如何开发一个完整的Linux驱动。并且通过完整的案例介绍了如何编写AndroidHAL，以及如何与Linux驱动交互。第3篇则介绍了开发Linux驱动所需要的高级技术，这些技术包括并发控制、阻塞和非阻塞I/O、异步编程、Linux中断和底半部、时间管理、内存管理和I/O访问。最后一部分分析了一些典型Linux驱动的源代码（RTC驱动、LCD驱动、音频驱动、块设备驱动、网络设备驱动和USB驱动）。
　　《Android深度探索（卷1）：HAL与驱动开发》注重理论和实践相结合。在介绍了大量的基础知识的同时，为每一个知识点提供了完整的案例，使读者可以通过实际的代码更好地理解Linux驱动和Android底层技术。
　　为了使读者更好地实践本书提供的实例代码，在随书光盘中除了提供源代码文件外，还提供了一个VMWareUbuntuLinux12.04LTS的虚拟环境。读者可以在Windows、Linux和MacOSX上，通过VMWare打开该虚拟机文件来学习和测试本书的例子（虚拟环境中也带了一套本书提供的例子代码）。
　　《Android深度探索（卷1）：HAL与驱动开发》适合底层开发的程序员和编程爱好者使用，也适合作为相关培训学校的Android底层开发培训教材。

【作者简介】

　　拥有超过10年的软件开发经验，曾任某知名企业项目经理，对Android有深入的研究，是国内第一批Android实践者。

【目录】

第一篇Android驱动开发前的准备
第1章Android系统移植与驱动开发概述
1.1Android系统架构
1.2Android系统移植的主要工作
1.3查看Linux内核版本
1.4Linux内核版本号的定义规则
1.5如何学习Linux驱动开发
1.6Linux设备驱动
1.6.1设备驱动的发展和作用
1.6.2设备的分类及特点
1.7见识一下什么叫Linux驱动：LED
1.8小结

第2章搭建Android开发环境
2.1Android底层开发需要哪些工具
2.2安装JDK
2.3搭建Android应用程序开发环境
2.3.1安装AndroidSDK
2.3.2安装Eclipse
2.3.3安装ADT
2.3.4配置ADT
2.3.5建立AVD
2.4安装AndroidNDK开发环境
2.4.1下载AndroidNDK
2.4.2安装CDT
2.4.3命令行方式编译AndroidNDK程序
2.4.4导入AndroidNDK的例子
2.4.5配置AndroidNDK的集成开发环境
2.5安装交叉编译环境
2.6小结

第3章Git使用入门
3.1安装Git
3.2查看Git文档
3.3源代码的提交与获取
3.3.1创建版本库：gitinit
3.3.2将文件提交到本地版本库：gitcommit
3.3.3创建本地分支：gitbranch
3.3.4切换本地分支：gitcheckout
3.3.5在GitHub上创建开源项目
3.3.6上传源代码到GitHub：gitpush
3.3.7从GitHub下载源代码：gitclone
3.4小结

第4章源代码的下载和编译
4.1下载、编译和测试Android源代码
4.1.1配置Android源代码下载环境
4.1.2Android源代码目录结构解析
4.1.3下载Android源代码中的一部分
4.1.4编译Android源代码
4.1.5out目录结构分析
4.1.6将自己的APK作为Android内置程序发布
4.1.7用模拟器测试system.img文件
4.2下载和编译Linux内核源代码
4.2.1下载Linux内核源代码
4.2.2Linux内核源代码的目录结构
4.2.3安装Android内核的编译环境
4.2.4配置和编译Linux内核
4.3小结

第5章搭建S3C6410开发板的测试环境
5.1S3C6410开发板简介
5.2安装串口调试工具：minicom
5.3烧写Android系统
5.4配置有线网络
5.5小结

第二篇Android底层开发入门
第6章第一个Linux驱动程序：统计单词个数
6.1Linux驱动到底是个什么东西
6.2编写Linux驱动程序的步骤
6.3第一个Linux驱动：统计单词个数
6.3.1编写Linux驱动程序前的准备工作
6.3.2编写Linux驱动程序的骨架（初始化和退出驱动）
6.3.3指定与驱动相关的信息
6.3.4注册和注销设备文件
6.3.5指定回调函数
6.3.6实现统计单词数的算法
6.3.7编译、安装、卸载Linux驱动程序
6.4使用多种方式测试Linux驱动
6.4.1使用UbuntuLinux测试Linux驱动
6.4.2在Android模拟器上通过原生（Native）C程序测试Linux驱动
6.4.3使用AndroidNDK测试Linux驱动
6.4.4使用Java代码直接操作设备文件来测试Linux驱动
6.4.5使用S3C6410开发板测试Linux驱动
6.4.6将驱动编译进Linux内核进行测试
6.5使用Eclipse开发和测试Linux驱动程序
6.5.1在Eclipse中开发Linux驱动程序
6.5.2在Eclipse中测试Linux驱动
6.6小结

第7章LED将为我闪烁：控制发光二级管
7.1LED驱动的实现原理
7.2编写LED驱动
7.2.1体验LED驱动的奇妙
7.2.2创建LED驱动的设备文件
7.2.3卸载LED驱动的设备文件
7.2.4设置寄存器与初始化LED驱动
7.2.5控制LED
7.2.6LED驱动的模块参数
7.2.7LED驱动的完整代码
7.3测试LED驱动
7.3.1编写测试I/O控制命令的通用程序
7.3.2使用NDK测试LED驱动
7.3.3使用Java测试LED驱动
7.4LED驱动的移植
7.5小结

第8章让开发板发出声音：蜂鸣器驱动
8.1Linux驱动的代码重用
8.1.1编译是由多个文件组成的Linux驱动
8.1.2Linux驱动模块的依赖（导出符号）
8.2强行卸载Linux驱动
8.3蜂鸣器（PWM）驱动
8.3.1蜂鸣器驱动的原理
8.3.2实现蜂鸣器驱动
8.3.3测试蜂鸣器驱动
8.4小结

第9章硬件抽象层：HAL
9.1为什么要在Android中加入HAL
9.2AndroidHAL架构
9.3为LED驱动增加HAL
9.3.1编写一款支持HAL的Linux驱动程序的步骤
9.3.2颠覆Linux驱动的设计理念：精简LED驱动
9.3.3测试读写寄存器操作
9.3.4编写调用LED驱动的HAL模块
9.3.5编写调用HAL模块的Service
9.3.6HAL模块的存放路径和命名规则
9.3.7编写调用Service的Java库
9.3.8测试LED驱动
9.4小结

第10章嵌入式Linux的调试技术
10.1打印内核调试信息：printk
10.2防止printk函数降低Linux驱动性能
10.3通过虚拟文件系统（/proc）进行数据交互
10.4调试工具
10.4.1用gdb调试用户空间程序
10.4.2用gdbserver远程调试用户空间程序
10.4.3用kgdb远程调试内核程序
10.5小结

第三篇Linux驱动开发高级技术
第11章Linux驱动程序中的并发控制
11.1并发和竞态
11.2原子操作
11.2.1整型原子操作
11.2.264位整型原子操作
11.2.3位原子操作
11.2.4用原子操作阻止设备文件被多个进程打开
11.3自旋锁（SpinLock）
11.3.1自旋锁的使用方法
11.3.2使用自旋锁保护临界区
11.3.3读写自旋锁
11.3.4使用读写自旋锁保护临界区
11.3.5顺序锁（seqlock）
11.3.6使用顺序锁写入正在读取的共享资源
11.4读-复制-更新（RCU）机制
11.4.1RCU的原理
11.4.2RCUAPI
11.4.3RCU的应用
11.5信号量（Semaphore）
11.5.1信号量的使用
11.5.2信号量用于同步
11.5.3读写信号量
11.5.4使用读写信号量保护临界区
11.6互斥体（Mutex）
11.7完成量（Completion）
11.8小结

第12章Linux驱动程序中的阻塞和非阻塞I/O
12.1等待队列
12.1.1等待队列原理
12.1.2等待队列的API
12.1.3等待队列的使用方法
12.1.4支持休眠和唤醒的Linux驱动
12.2轮询操作
12.2.1用户空间的select函数
12.2.2内核空间的poll函数
12.2.3以非阻塞的方式访问Linux驱动
12.3小结

第13章Linux驱动程序中的异步编程
13.1信号与异步通知
13.1.1Linux信号
13.1.2接收Linux信号
13.1.3发送信号
13.2异步I/O（AIO）
13.2.1异步操作的API
13.2.2异步读写本地文件
13.2.3Linux驱动中的异步函数（aio_read和aio_write）
13.2.4接收信号时异步读取数据
13.2.5AIO中的回调函数
13.3小结

第14章Linux中断和底半部
14.1什么是中断
14.2中断处理程序
14.3Linux中断处理的核心：顶半部和底半部
14.4获取Linux系统的中断统计信息
14.5Linux中断编程
14.5.1注册中断处理程序
14.5.2注销中断处理程序
14.5.3编写中断处理函数
14.5.4共享中断处理程序
14.5.5禁止和激活中断
14.5.6禁止和激活中断线
14.5.7获取中断系统的状态
14.5.8与中断编程相关的函数和宏
14.6实例：S3C6410实时钟中断
14.7中断中下文
14.8中断的实现原理
14.9底半部
14.9.1为什么要使用底半部
14.9.2实现底半部的机制
14.9.3软中断
14.9.4Tasklet
14.9.5实例：Tasklet演示
14.9.6软中断处理线程（ksoftirqd）
14.9.7工作队列（workqueue）
14.9.8与工作队列相关的API
14.9.9实例：工作队列演示
14.10小结

第15章时间管理
15.1Linux内核中的时间概念
15.1.1时钟频率
15.1.2提高时钟频率的优点和缺点
15.2节拍总数（jiffies）
15.2.1访问jiffies
15.2.2jiffies、时间和时钟频率之间的转换
15.2.3jiffies的回绕
15.2.4用户空间和时钟频率
15.3实时时钟和定时器
15.4时钟中断处理程序的实现
15.5读写本地时间
15.6内核定时器
15.6.1如何使用内核定时器
15.6.2实例：秒表定时器
15.7内核延迟
15.7.1忙等待
15.7.2短延迟
15.7.3休眠延迟（schedule_timeout）
15.8小结

第16章内存管理与I/O访问
16.1内存管理模式
16.1.1内存的基本单位：页（Page）
16.1.2页的逻辑划分：区（zone）
16.1.3获取页
16.1.4释放页
16.2分配连续的内存空间（Kmalloc）
16.2.1gfp_mask标志
16.2.2释放内存（kfree）
16.3分配不连续的内存空间（vmalloc）
16.4全局缓存（slab）
16.4.1Slab层的实现原理
16.4.2Slab分配器
16.4.3示例：从Slab高速缓存中分配和释放对象
16.5Linux内存池
16.5.1内存池的实现原理
16.5.2示例：从内存池获取对象
16.6虚拟地址与物理地址之间的转换
16.7设备I/O端口与I/O内存
16.7.1读写I/O端口
16.7.2读写I/O内存
16.7.3将I/O端口映射为I/O内存
16.7.4申请和释放设备I/O端口和I/O内存
16.7.5使用设备I/O端口和I/O内存的一般步骤
16.8内核空间与用户空间共享数据
16.8.1内存映射与VMA
16.8.2示例：用户程序读取内核空间数据
16.9I/O内存静态映射
16.10小结

第四篇Linux设备驱动与Android底层开发
第17章RTC驱动
17.1实时时钟（RTC）结构与移植内容
17.1.1RTC系统的结构
17.1.2RTC驱动主要的移植工作
17.2RTC系统中的Android部分
17.2.1警报管理：AlarmManager
17.2.2警报服务：AlarmManagerService
17.2.3直接与Alarm驱动交互的JNI代码
17.3Alarm驱动的分析与移植
17.3.1Alarm驱动简介
17.3.2Alarm驱动中的关键数据结构
17.3.3Alarm驱动的应用层接口（alarm_dev.c）代码分析
17.3.4Alarm驱动的通用文件（alarm.c）代码分析
17.4RTC驱动的分析与移植
17.4.1实时时钟（RTC）的特性
17.4.2RTC的结构
17.4.3RTC芯片的寄存器
17.4.4RTC驱动的用户空间接口
17.4.5RTC系统组件之间的调用关系
17.4.6设备文件（/dev/rtc0）的I/O命令
17.4.7sysfs虚拟文件处理函数
17.4.8proc虚拟文件处理函数
17.5小结

第18章LCD驱动
18.1LCD简介
18.1.1液晶的工作原理
18.1.2LCD的种类
18.1.3LCD的技术参数
18.1.4LCD时序图
18.2LCD驱动结构分析和移植要点
18.3帧缓冲（FrameBuffer）驱动设计与实现
18.3.1FrameBuffer设备
18.3.2示例：通过dd命令与FrameBuffer设备文件交互
18.3.3示例：编写访问FrameBuffer设备文件的程序
18.3.4FrameBuffer驱动的架构
18.3.5FrameBuffer驱动主要的数据结构
18.3.6如何在Linux内核中查找指定的内容
18.3.7FrameBuffer驱动设备事件的处理（fbmem.c）
18.3.8FrameBuffer驱动源代码分析与移植
18.4FrameBuffer驱动的HAL层分析
18.4.1Gralloc库
18.4.2初始化HALGralloc的核心结构体
18.4.3获取GrallocHAL模块
18.4.4与FrameBuffer设备文件交互
18.5调用GrallocHAL库
18.6小结

第19章音频驱动
19.1音频驱动基础
19.1.1数字音频简介
19.1.2ALSA架构简介
19.1.3ALSA设备文件
19.1.4数字采样与数字录音
19.1.5混音器
19.1.6音频驱动的目录结构
19.1.7音频设备硬件接口
19.1.8ALSA架构支持的声卡芯片
19.2AC97芯片的寄存器
19.2.1控制寄存器
19.2.2状态寄存器
19.2.3编解码器命令寄存器
19.2.4编解码器状态寄存器
19.2.5PCM输出/输入通道FIFO数据寄存器
19.2.6MIC输入通道FIFO地址寄存器
19.2.7PCM输出/输入通道FIFO数据寄存器
19.2.8MIC输入通道FIFO数据寄存器
19.3创建声卡
19.3.1声卡的顶层数据结构
19.3.2创建声卡的步骤
19.3.3示例：基于ARM的AC97音频驱动
19.4音频逻辑设备
19.4.1创建PCM设备
19.4.2创建录音和播放设备文件节点
19.4.3创建Control设备数据结构
19.4.4创建Control设备
19.4.5注册与打开音频字符设备
19.5嵌入式设备中的ALSA（ASoC）
19.5.1什么是ASoC
19.5.2ASoC的硬件架构
19.5.3ASoC的软件架构
19.5.4如何确定S3C开发板使用了哪个音频驱动
19.5.5ASoC架构中的Machine
19.5.6ASoC架构中的Codec
19.5.7ASoC架构中的Platform
19.6音频驱动的HAL分析
19.6.1实现HALLibrary
19.6.2调用HALLibrary
19.7小结

第20章Linux块设备驱动
20.1块设备简介
20.2块设备的体系架构
20.3块设备的数据结构与相关操作
20.3.1磁盘设备（gendisk结构体）
20.3.2block_device_operations结构体
20.3.3I/O请求（request结构体）
20.3.4请求队列（request_queue结构体）
20.3.5块I/O（bio结构体）
20.4块设备的加载和卸载
20.5块设备的打开和释放
20.6块设备的ioctl函数
20.7块设备驱动的I/O请求处理
20.7.1依赖请求队列
20.7.2不依赖请求队列
20.8实例1：依赖请求队列的RamDisk
20.9在嵌入式设备上测试块设备驱动
20.9.1编译、配置和安装Busybox
20.9.2测试块设备驱动
20.10实例2：不依赖请求队列的RamDisk
20.11扇区与磁盘碎片整理
20.12小结

第21章网络设备驱动
21.1Linux网络设备驱动的结构
21.1.1网络协议接口层
21.1.2网络设备接口层
21.1.3设备驱动功能层
21.1.4网络设备与媒介层
21.2网络设备驱动设计与实现
21.2.1网络设备的注册与注销
21.2.2网络设备的初始化
21.2.3网络设备的打开与释放
21.2.4发送数据
21.2.5接收数据
21.2.6网络连接状态
21.3示例：DM9000网卡设备驱动
21.3.1如何确定S3C6410开发板使用的网络设备
21.3.2DM9000网卡硬件描述
21.3.3网络设备驱动的定义与安装
21.3.4初始化DM9000网卡设备驱动
21.3.5移出网络设备
21.3.6打开和停止DM9000网卡
21.3.7发送数据
21.3.8接收数据
21.3.9设置广播地址
21.4小结

第22章USB驱动
22.1USB设备简介
22.2USB驱动与USB核心之间的交互
22.2.1端点（Endpoint）
22.2.2接口（Interfaces）
22.2.3配置（Config）
22.3USB设备的核心数据结构
22.3.1USB设备：usb_device结构体
22.3.2USB驱动：usb_driver结构体
22.3.3识别USB设备：usb_device_id结构体
22.3.4USB端点：usb_host_endpoint结构体
22.3.5USB接口：usb_interface结构体
22.3.6USB配置：usb_host_config结构体
22.4描述符数据结构
22.4.1设备描述符
22.4.2配置描述符
22.4.3接口描述符
22.4.4端点描述符
22.4.5字符串描述符
22.4.6查看描述符信息
22.5USB和sysfs
22.6URB（USB请求块）
22.6.1URB结构体
22.6.2URB的处理流程
22.6.3简单的批量与控制URB
22.7USB驱动程序的结构
22.8鼠标驱动分析
22.9小结
……