Sreekrishnan Venkateswaran：essential Linux Device Drivers@2008

本文件提供關於《Essential Linux Device Drivers》一書的資訊，其主要論點聚焦於 Linux 設備驅動程式的開發實踐，特別是針對 2.6 內核版本所提供的強大能力。以下將詳細解釋本書的核心要旨與價值：

1. Linux 內核在設備驅動程式開發領域的顯著進步與成熟度

書本引言和概述強調，自 Linux 內核 2.6 版本以來，驅動程式的開發環境已變得異常強大且魯棒。作者 Sreekrishnan Venkateswaran 在序言中分享了他在 1990 年代末期將 Linux 移植到手錶等微型設備時所面臨的艱辛挑戰，當時許多核心子系統（如記憶體技術設備 MTD、輸入事件驅動程式、音訊框架、藍牙整合等）尚未成熟或根本不存在，導致開發一個簡單的儲存驅動程式都需要耗費數年時間。然而，如今隨著內核的演進，曾經需要數千行程式碼和一年開發週期的任務，現在只需幾天時間即可完成。這說明了 2.6 內核在架構、API 完善度和功能豐富性方面取得了巨大的進步，為驅動程式開發者提供了前所未有的便利和效率。本書正是立基於這種成熟的環境，旨在系統性地展示如何利用當前內核的能力來開發設備驅動程式。

2. 本書作為實用指南的定位與其全面且深入的內容覆蓋

《Essential Linux Device Drivers》定位為一本極具實用性的指南，旨在幫助程式設計師掌握 Linux 設備驅動程式的寫作技巧。書本強調其「範例驅動」的特性，表示學習過程將透過實際的程式碼範例來引導。作者精選了對驅動程式開發至關重要的概念和技術，同時避免過於專業化或不常見的領域。本書的內容覆蓋範圍極為廣泛，不僅涵蓋了傳統的設備類別，如字元設備、序列設備、輸入設備和塊設備，更包含了市場上其他書籍較少觸及或未詳述的領域，例如：

• 序列匯流排 (Serial Buses): 深入探討 I2C 和 SPI 等常用序列匯流排的驅動程式開發，這對於嵌入式系統中連接各種感測器、記憶體或週邊設備至關重要。書中提供了 EEPROM 和即時時鐘 (RTC) 等 I2C 設備的範例，以及 SPI 匯流排和 1-Wire 匯流排的介紹。
• 外部匯流排 (External Buses): 詳細介紹 PCMCIA (包含 Compact Flash)、PCI 及其衍生技術（如 Mini PCI、CardBus）、以及 USB 等外部 I/O 匯流排的驅動程式寫作。這些匯流排是現代計算機連接高速或可熱插拔設備的主要通道。
• 多媒體設備 (Multimedia Devices): 涵蓋視訊驅動程式（使用 Linux-Video 子系統和 Frame Buffer API）和音訊驅動程式（使用 Linux-Audio 框架），這對於開發多媒體設備或串流應用至關重要。
• 儲存設備 (Storage Devices): 探討塊驅動程式的開發，包括對 Linux 塊 I/O 層和不同 I/O 調度器的介紹，這對於硬碟等儲存設備的驅動至關重要。
• 網路介面卡 (Network Interface Cards): 專門討論網路設備驅動程式，包括內核網路數據結構和如何與協定層介接。
• 無線技術 (Wireless Technologies): 介紹 Linux 如何支援藍牙、紅外線、WiFi 和行動網路等無線技術的驅動。
• 記憶體技術設備 (Memory Technology Devices, MTD): 深入探討快閃記憶體在嵌入式設備上的啟用，包括 Map 驅動程式、NOR 和 NAND 晶片驅動程式，以及使用者空間工具 MTD-Utils。
• 嵌入式 Linux (Embedded Linux): 獨立章節討論嵌入式 Linux 開發的挑戰、元件選擇、工具鏈、啟動載入器、記憶體佈局、內核移植和嵌入式驅動程式等，反映了 Linux 在嵌入式領域日益增長的重要性。
• 使用者空間驅動程式 (User-Space Drivers): 探討在使用者空間開發設備驅動程式的可能性和方法，這對於一些對效能要求不高但需要複雜策略的設備類型有其優勢。

這種全面的覆蓋範圍使得本書成為學習不同類型 Linux 設備驅動程式的寶貴資源。

3. 清晰的目標讀者定位與友善的學習曲線

本書明確地指出其目標讀者是具有作業系統概念和 C 語言工作知識的中級程式設計師。即便讀者之前從未寫過驅動程式，也能透過本書的引導入門。作者建議讀者應已在自己的系統上安裝 Linux，並對內核原始碼和相關文件有所了解。這種定位使得本書能夠在一定程度上避免過於基礎的內容，直接進入驅動程式開發的核心主題，同時又不會對新手構成過高的門檻。書中的範例從簡單的設備類別開始，逐步引入更複雜的匯流排和設備類型，設計了一條循序漸進的學習路徑。

4. 結合理論、實踐與原始碼分析的教學方法

本書的教學方法是其核心優勢之一。對於每一種討論的驅動程式類別，作者都採取了以下步驟：

• 技術解釋 (Technology Explanation): 首先解釋該設備或匯流排的基礎技術原理和特性。
• 範例開發 (Example Development): 接著透過一個或多個完整的、可運行的範例程式碼來展示如何為該類型的設備寫作驅動程式。這些範例程式碼是學習關鍵概念和 API 的核心。
• 原始碼檢視 (Kernel Source Inspection): 最後，引導讀者查看內核中相關子系統和驅動程式的原始碼。由於書本篇幅限制，無法涵蓋所有細節，原始碼是理解內核內部工作原理和更複雜實作的最佳資源。

這種三位一體的教學方法將理論知識、動手實踐和對現有成熟程式碼的學習結合起來，為讀者提供了深入理解和掌握 Linux 驅動程式開發的有效途徑。書本還強調了瀏覽內核原始碼的重要性，並介紹了 ctags、cscope、lxr 等工具來輔助原始碼導航。

5. 涵蓋驅動程式開發的完整生命週期與相關輔助主題

除了介紹各種設備驅動程式的開發，本書還涵蓋了驅動程式開發的完整生命週期。它包含一個關於設備驅動程式調試的專門章節（第21章），介紹了內核調試器、Kernel Probes、Kexec 和 Kdump 等工具和技術，這對於發現和修復驅動程式中的問題至關重要。此外，書本還討論了驅動程式的維護和交付（第22章），包括程式碼風格、版本控制、建構腳本和可攜式程式碼等主題。最後，第23章提供了一個檢查清單，總結了在啟用一個新設備時需要考慮的工作項目。附錄部分還涵蓋了 Linux 組合語言、BIOS 呼叫以及 Seq files 等輔助主題，為驅動程式開發者提供了額外的背景知識和實用工具。

總而言之，《Essential Linux Device Drivers》一書的核心論點在於它提供了一個實用、全面且基於 2.6 內核的 Linux 設備驅動程式開發指南。它強調通過範例驅動和原始碼分析來學習，覆蓋了廣泛的設備類別，並涵蓋了從基礎概念到調試和維護的整個開發過程，特別關注了嵌入式 Linux 領域，使其成為有志於 Linux 內核和驅動程式開發的程式設計師的寶貴資源。