Linux驱动项目实战50例

深入Linux内核开发，掌握驱动编程精髓

本课程通过50个精心设计的实战项目，带你从零开始掌握Linux驱动开发的核心技术与实践方法。每个项目都聚焦一个关键技术点，循序渐进构建完整的驱动开发知识体系。

章节	项目名称与描述
01	"生命信号"驱动：创建一个每秒钟自动递增一次的计数器，通过 /proc 或 sysfs 供用户读取。
02	内核日志过滤器：一个字符设备，用户向其写入字符串，驱动只将包含特定关键词的字符串用 printk 打印出来。
03	消息槽（Message Slot）：实现一个设备，多个进程可以向其写入消息，另一个进程可以读取最后一条消息。学习并发控制。
04	简易密码存储器：通过 ioctl 设置一个密码，通过 read 操作验证密码是否正确。
05	信号量模拟器：实现一个字符设备，模拟一个系统信号量，支持 up/down 操作。
06	内存幻象器 (RAM Disk Lite)：在内核分配一页内存，通过 read/write 操作这块内存。
07	内核命令行计算器：向设备写入 5+3 这样的字符串，读取操作返回 8。
08	延迟响应设备：当用户写入数据后，驱动启动一个内核定时器，在5秒后才处理数据并发出通知。
09	驱动参数实验：编写一个驱动，支持在加载时传入参数（如 insmod my_drv.ko debug_level=1）。
10	设备类展示：自动在 /sys/class/ 下创建一个类，并在其中显示设备信息。
11	多设备驱动：一个驱动模块同时创建3个相同的字符设备（如 /dev/vdev0, vdev1, vdev2）。
12	循环缓冲区驱动：实现一个内核空间的循环缓冲区，用户进程可以从中读写数据。
13	自毁驱动：加载后，在 sysfs 中创建一个文件，向该文件写入特定内容后，驱动自动卸载自己。
14	时间戳设备：任何 read 操作都返回当前内核时间戳（ktime_get()）。
15	"永不阻塞"测试驱动：实现 read 和 write 方法，但总是返回 -EAGAIN，测试用户态的非阻塞IO。
16	QEMU虚拟硬件中断：在QEMU中为虚拟PCI设备或平台设备编写一个非常简单的中断处理程序，触发后打印信息。
17	软件中断（SoftIRQ）实践：自定义一个软中断，并在驱动中触发它。
18	Tasklet小任务：在中断顶半部调度一个tasklet，在底半部打印信息。
19	工作队列（Workqueue）处理器：启动一个工作队列，定期打印一条消息。
20	高精度定时器（hrtimer）闹钟：编写一个驱动，在用户写入一个时间值后，用hrtimer实现精准的定时回调。
21	按键防抖动（Debouncer）模拟：在定时器中断中模拟按键信号，并实现软件防抖动逻辑。
22	中断频率限制器：编写一个驱动，限制特定中断产生的最高频率（如每秒最多100次）。
23	内核线程看守者：创建一个内核线程，它每隔10秒打印一次自己的状态。
24	页面分配器测试：分配不同阶数（order）的连续物理页，并通过 read 操作查看信息。
25	SLAB分配器展示：创建自己的SLAB缓存，并从中分配/释放对象。
26	用户态内存映射（mmap）：将驱动中分配的单个页面映射到用户空间。
27	虚拟DMA模拟：在没有真实DMA硬件的情况下，使用 memcpy 模拟DMA传输的流程（申请缓冲区、启动"传输"、完成中断）。
28	一致性DMA映射演示：使用 dma_alloc_coherent 分配一段DMA缓冲区，并将其内容导出给用户空间查看。
29	流式DMA映射演示：使用 dma_map_single 映射一块普通内核缓冲区用于"DMA"。
30	OOM（内存耗尽）测试器：一个尝试分配大量内存直到触发内核OOM killer的驱动。
31	虚拟平台设备：在QEMU命令行用 -device 创建一个虚拟设备，并为它编写驱动。
32	"Hello, Device Tree"：编写一个最简单的设备树节点（.dts），并在驱动中读取它的 compatible 属性。
33	设备树资源获取：从设备树节点中解析并获取虚拟的内存地址和中断号。
34	Sysfs属性控制：为驱动创建自定义的 sysfs 属性文件，实现读写回调。
35	平台驱动匹配：编写一个平台驱动，通过 compatible 字符串与QEMU中的虚拟设备匹配。
36	GPIO模拟器：模拟一个GPIO控制器，允许用户通过 sysfs 或 ioctl 设置"引脚"电平和方向。
37	时钟（Clock）模拟器：模拟一个时钟源，提供频率设置和使能/禁用操作。
38	复位（Reset）控制器模拟：模拟一个简单的复位控制器。
39	LED心跳灯模拟：在驱动中创建一个虚拟LED设备，并实现类似心脏跳动的定时闪烁模式。
40	虚拟温度传感器：模拟一个温度传感器，其返回值可以通过 sysfs 进行设置。
41	只读内存块设备：将一段内核内存（如一个静态数组）包装成一个只读的块设备。
42	可写RAM块设备：实现一个简单的可读写的RAM磁盘驱动。
43	循环块设备过滤器：包装一个已有的块设备（如 ram0），拦截其 read 请求并打印调试信息。
44	虚拟网络隧道端点：编写一个极简的虚拟网络设备，将收到的所有数据包原样发回（loopback）。
45	数据包计数器：一个网络设备驱动，仅用于统计收到的数据包数量和大小。
46	内核模块依赖：编写两个模块，A依赖B导出的一个符号（函数或变量）。
47	Notifier Chain观察者：注册一个重启notifier，在系统重启时打印一条消息。
48	Procfs数据查看器：在 /proc 下创建一个文件，显示驱动内部的一些状态信息。
49	Debugfs控制器：在 /sys/kernel/debug/ 下创建文件，用于动态改变驱动的调试级别。
50	"Faulty"驱动（错误注入）：编写一个有意的buggy驱动（如写入时内存越界），学习如何使用 KASAN 等工具捕捉它。