###課程目標###

了解嵌入式各種周邊硬體的運作原理。
運用 C 語言技術編修、調整驅動程式。
能撰寫 Linux 驅動程式，並控制各種周邊。
了解 Linux 中如何撰寫中斷、多工、或存取記憶體相關程式。

###課程對象###

• 已經有 C 語言程式基礎，想學習如何撰寫程式操控整個嵌入式系統硬體的學員。
• 對嵌入式程式設計有興趣者。
• 有心朝嵌入式軟體工程師領域邁進的學員。
• 未來對於進入 Embedded Linux 相關工程師有興趣者。

###課程內容###

第一章　驅動程式概論

• 何謂驅動程式
• 是否一定要有作業系統
• 撰寫驅動程式應考慮的事項
• 編寫驅動程式的技術基礎

第二章　驅動程式開發簡介

• 撰寫驅動程式的方法
• 「模組（Driver Module）」介紹
• Linux 驅動程式的分類
• User Space 驅動程式

第三章　開發環境設定

• 作業系統
• 文字編輯器
• 編譯器
• 核心原始碼
• 開發板執行環境
• 驗證環境安裝是否正確

第四章　您的第一個驅動程式

• Hello! World! 模組
• 將驅動程式編譯為模組
• 由模組外傳入參數

第五章　核心基礎資料結構

• 一般資料型別
• 核心資料型別
• 檔案系統相關資料結構：inode, dentry, file
• 核心內常用資料結構：list_head, klist, kobject, kset, subsystem

第六章　裝置驅動程式模型

• 裝置驅動程式模型簡介
• udev 裝置檔案系統簡介
• sysfs
• udev 相關結構體：device, device_driver, bus_type, class

第七章　字元驅動程式

• 字元驅動程式簡介
• cdev 結構體介紹
• 裝置編號介紹
• file_operations 結構體介紹
• 範例：globalmem

第八章　並行控制

• 並行控制簡介：並行控制與競爭條件
• 並行控制基本機制
• – 中斷抑制（Interrupt Disable）
• – 單體操作（Atomic Operations）
• 自旋鎖系列
• – Spin Lock
• – Read-Write Spin Lock
• – Seqlock
• – Read-Copy-Update (RCU)
• 信號體系列
• – Semaphore
• – Completion
• – Read-Write Semaphore
• – Mutex

第九章　阻塞與非阻塞式 I/O

• 簡介
• 阻塞式 I/O：等候佇列（Waiting Queue）
• – 資料結構介紹：wait_queue_head_t, wait_queue_t
• – 定義與初始化
• – 增減等候佇列內的項目
• – 休眠與喚醒佇列內的項目
• – 範例
• 非阻塞式 I/O：輪詢（Polling）
• – 基本原理
• – 相關函式：select(), poll(), epoll()
• – 範例

第十章　阻塞與非阻塞式 I/O

• 信號通知（Signaling）
• 如何使驅動程式支援非同步 I/O
• 範例

第十一章　中斷

• 中斷簡介
• Linux 中斷機制：頂部/底部中斷
• Linux 中斷實作
• 中斷共享
• 實例

第十二章　記憶體存取

• Linux 記憶體管理原理與各種位址空間
• – Physical Address
• – Bus Address
• – Kernel Logical Address
• – Kernel Virtual Address
• – User Virtual Address
• 核心記憶體申請：kmalloc() / kfree() vs. vmalloc() / vfree()
• 虛擬與實體記憶體映射
• 核心記憶體回收機制
• – Lookaside Cache
• – Memory Pool

第十三章　LED 驅動程式

• LED 驅動的硬體原理
• LED 驅動程式實例解說
• – 製作驅動程式骨架
• – 註冊驅動程式
• – 相關函式撰寫：open(), release(), ioctl()
• – 測試與驗證

第十四章　按鍵驅動程式

• 按鍵驅動程式的硬體原理
• 專案環境設定
• 實例解說
• – 驅動程式的註冊
• – 相關函式的撰寫：open(), release(), iotrl(), read(), write()
• – 中斷改寫與攔截
• – 測試與驗證

第十五章　背光調整與脈寬調變

• 背光調整硬體原理
• 類比與數位轉換：脈寬調變（PWM, Pulse Width Modulation）
• 實例解說
• – 電路圖相關腳位說明
• – 設定脈寬調變用的「計時器（Timer）」
• – 程式碼撰寫

第十六章　USB 驅動程式

• USB 特性簡介
• USB 邏輯單元：Device, Config, Interface, Endpoint
• USB 命令封包：URB (Usb Request Block)
• 實例解說

第十七章　LCD 驅動程式

• LCD 硬體原理
• 影格緩衝區（Frame Buffer）
• LCD 三大驅動程式
• – 主驅動程式（Main Character Device Driver）
• – 影格緩衝區驅動程式（Frame Buffer Device Driver）
• – 背光驅動程式（Backlight Device Driver）
• 實例解說