嵌入式GPU驱动开发实战手册
📘 30章 · 从入门到实战
v2.0
01
GPU架构基础
从渲染管线到计算单元，理解GPU硬件架构与工作原理
02
驱动模型概览
Linux DRM/KMS框架介绍，驱动在操作系统中的位置与作用
03
开发环境搭建
交叉编译工具链、QEMU模拟环境、目标板调试环境配置
04
内核模块入门
编写第一个GPU内核模块，理解module_init/exit与参数传递
05
PCIe设备枚举
GPU作为PCIe设备，实现设备探测、资源映射与BAR空间操作
06
MMIO与寄存器编程
通过内存映射I/O访问GPU寄存器，实现硬件初始化序列
07
中断处理机制
注册GPU中断处理函数，处理VSync、错误等异步事件
08
DMA与内存管理
分配连续物理内存，建立IOMMU映射，实现GPU与CPU数据交换
09
Framebuffer驱动
实现简单的帧缓冲驱动，让屏幕显示颜色条与基本图形
10
KMS驱动核心
实现crtc、encoder、connector、plane对象，完成模式设置
11
Display Controller驱动
配置显示控制器时序，实现不同分辨率与刷新率
12
GPU命令提交
构建命令缓冲区，通过ring buffer机制向GPU提交渲染任务
13
Shader核心与调度
管理Shader核心状态，实现简单的任务调度与负载均衡
14
GEM与Dumb Buffer
使用GEM API管理图形缓冲区，实现Dumb Buffer分配
15
DRM Prime与DMA-BUF
实现缓冲区共享，支持零拷贝跨设备数据传输
16
Fence与同步机制
使用dma_fence实现GPU与CPU、GPU与GPU之间的同步
17
GPU虚拟化基础
SR-IOV介绍，实现简单的GPU设备虚拟化与分区
18
电源管理
实现运行时电源管理，支持suspend/resume与动态频率调整
19
调试与性能分析
使用ftrace、perf、GPU专用调试工具定位驱动问题
20
错误恢复与容错
处理GPU hang、超时等异常，实现完整的恢复流程
21
用户空间API设计
设计ioctl接口，提供设备打开、命令提交、参数查询等功能
22
Mesa与Gallium框架
理解用户态驱动在Mesa中的位置，实现Gallium状态跟踪器
23
Vulkan WSI层实现
实现Vulkan窗口系统集成，支持Swapchain与Present操作
24
OpenGL ES支持
在Mesa中实现OpenGL ES 2.0/3.0的驱动后端
25
计算内核支持
实现OpenCL/CUDA风格的通用计算内核提交与执行
26
多GPU协同
实现GPU链表与主从模式，支持多卡渲染与负载分配
27
安全与权限管理
实现GPU上下文隔离，防止恶意应用窃取或破坏数据
28
固件加载与微码更新
加载GPU固件，实现运行时微码热更新机制
29
性能优化实战
分析驱动瓶颈，优化命令提交、内存拷贝与同步开销
30
完整驱动项目实战
从零开始，整合所有模块，完成一个可运行的嵌入式GPU驱动