看了两天的串口驱动,总算把一个大神的驱动看的差不多了,想自己写一篇博客的,突然发现写了也是那位大神的内容,所以还是转载吧。原文地址:http://blog.csdn.net/wulong117/article/details/7378265串口驱动确实不简单,不过多花费心思整体思路还是容易理清的。
原文如下:
一、核心数据结构 串口驱动有3个核心数据结构,它们都定义在<#include linux/serial_core.h> 1、uart_driver uart_driver包含了串口设备名、串口驱动名、主次设备号、串口控制台(可选)等信息,还封装了tty_driver(底层串口驱动无需关心tty_driver)。 struct uart_driver { struct module *owner; /* 拥有该uart_driver的模块,一般为THIS_MODULE */ const char *driver_name; /* 串口驱动名,串口设备文件名以驱动名为基础 */ const char *dev_name; /* 串口设备名 */ int major; /* 主设备号 */ int minor; /* 次设备号 */ int nr; /* 该uart_driver支持的串口个数(最大) */ struct console *cons; /* 其对应的console.若该uart_driver支持serial console,否则为NULL */ /* * these are private; the low level driver should not * touch these; they should be initialised to NULL */ struct uart_state *state; struct tty_driver *tty_driver; }; 2、uart_port uart_port用于描述串口端口的I/O端口或I/O内存地址、FIFO大小、端口类型、串口时钟等信息。实际上,一个uart_port实例对应一个串口设备 struct uart_port { spinlock_t lock; /* 串口端口锁 */ unsigned int iobase; /* IO端口基地址 */ unsigned char __iomem *membase; /* IO内存基地址,经映射(如ioremap)后的IO内存虚拟基地址 */ unsigned int irq; /* 中断号 */ unsigned int uartclk; /* 串口时钟 */ unsigned int fifosize; /* 串口FIFO缓冲大小 */ unsigned char x_char; /* xon/xoff字符 */ unsigned char regshift; /* 寄存器位移 */ unsigned char iotype; /* IO访问方式 */ unsigned char unused1; #define UPIO_PORT (0) /* IO端口 */ #define UPIO_HUB6 (1) #define UPIO_MEM (2) /* IO内存 */ #define UPIO_MEM32 (3) #define UPIO_AU (4) /* Au1x00 type IO */ #define UPIO_TSI (5) /* Tsi108/109 type IO */ #define UPIO_DWAPB (6) /* DesignWare APB UART */ #define UPIO_RM9000 (7) /* RM9000 type IO */ unsigned int read_status_mask; /* 关心的Rx error status */ unsigned int ignore_status_mask;/* 忽略的Rx error status */ struct uart_info *info; /* pointer to parent info */ struct uart_icount icount; /* 计数器 */ struct console *cons; /* console结构体 */ #ifdef CONFIG_SERIAL_CORE_CONSOLE unsigned long sysrq; /* sysrq timeout */ #endif upf_t flags; #define UPF_FOURPORT ((__force upf_t) (1 << 1)) #define UPF_SAK ((__force upf_t) (1 << 2)) #define UPF_SPD_MASK ((__force upf_t) (0x1030)) #define UPF_SPD_HI ((__force upf_t) (0x0010)) #define UPF_SPD_VHI ((__force upf_t) (0x0020)) #define UPF_SPD_CUST ((__force upf_t) (0x0030)) #define UPF_SPD_SHI ((__force upf_t) (0x1000)) #define UPF_SPD_WARP ((__force upf_t) (0x1010)) #define UPF_SKIP_TEST ((__force upf_t) (1 << 6)) #define UPF_AUTO_IRQ ((__force upf_t) (1 << 7)) #define UPF_HARDPPS_CD ((__force upf_t) (1 << 11)) #define UPF_LOW_LATENCY ((__force upf_t) (1 << 13)) #define UPF_BUGGY_UART ((__force upf_t) (1 << 14)) #define UPF_MAGIC_MULTIPLIER ((__force upf_t) (1 << 16)) #define UPF_CONS_FLOW ((__force upf_t) (1 << 23)) #define UPF_SHARE_IRQ ((__force upf_t) (1 << 24)) #define UPF_BOOT_AUTOCONF ((__force upf_t) (1 << 28)) #define UPF_FIXED_PORT ((__force upf_t) (1 << 29)) #define UPF_DEAD ((__force upf_t) (1 << 30)) #define UPF_IOREMAP ((__force upf_t) (1 << 31)) #define UPF_CHANGE_MASK ((__force upf_t) (0x17fff)) #define UPF_USR_MASK ((__force upf_t) (UPF_SPD_MASK|UPF_LOW_LATENCY)) unsigned int mctrl; /* 当前的moden设置 */ unsigned int timeout; /* character-based timeout */ unsigned int type; /* 端口类型 */ const struct uart_ops *ops; /* 串口端口操作函数集 */ unsigned int custom_divisor; unsigned int line; /* 端口索引 */ resource_size_t mapbase; /* IO内存物理基地址,可用于ioremap */ struct device *dev; /* 父设备 */ unsigned char hub6; /* this should be in the 8250 driver */ unsigned char suspended; unsigned char unused[2]; void *private_data; /* 端口私有数据,一般为platform数据指针 */ }; uart_iconut为串口信息计数器,包含了发送字符计数、接收字符计数等。在串口的发送中断处理函数和接收中断处理函数中,我们需要管理这些计数。 struct uart_icount { __u32 cts; __u32 dsr; __u32 rng; __u32 dcd; __u32 rx; /* 发送字符计数 */ __u32 tx; /* 接受字符计数 */ __u32 frame; /* 帧错误计数 */ __u32 overrun; /* Rx FIFO溢出计数 */ __u32 parity; /* 帧校验错误计数 */ __u32 brk; /* break计数 */ __u32 buf_overrun; }; uart_info有两个成员在底层串口驱动会用到:xmit和tty。用户空间程序通过串口发送数据时,上层驱动将用户数据保存在xmit;而串口发送中断处理函数就是通过xmit获取到用户数据并将它们发送出去。串口接收中断处理函数需要通过tty将接收到的数据传递给行规则层。 /* uart_info实例仅在串口端口打开时有效,它可能在串口关闭时被串口核心层释放。因此,在使用uart_port的uart_info成员时必须保证串口已打开。底层驱动和核心层驱动都可以修改uart_info实例。 * This is the state information which is only valid when the port * is open; it may be freed by the core driver once the device has * been closed. Either the low level driver or the core can modify * stuff here. */ struct uart_info { struct tty_struct *tty; struct circ_buf xmit; uif_t flags; /* * Definitions for info->flags. These are _private_ to serial_core, and * are specific to this structure. They may be queried by low level drivers. */ #define UIF_CHECK_CD ((__force uif_t) (1 << 25)) #define UIF_CTS_FLOW ((__force uif_t) (1 << 26)) #define UIF_NORMAL_ACTIVE ((__force uif_t) (1 << 29)) #define UIF_INITIALIZED ((__force uif_t) (1 << 31)) #define UIF_SUSPENDED ((__force uif_t) (1 << 30)) int blocked_open; struct tasklet_struct tlet; wait_queue_head_t open_wait; wait_queue_head_t delta_msr_wait; }; 3、uart_ops uart_ops涵盖了串口驱动可对串口设备进行的所有操作。 /* * This structure describes all the operations that can be * done on the physical hardware. */ struct uart_ops { unsigned int (*tx_empty)(struct uart_port *); /* 串口的Tx FIFO缓存是否为空 */ void (*set_mctrl)(struct uart_port *, unsigned int mctrl); /* 设置串口modem控制 */ unsigned int (*get_mctrl)(struct uart_port *); /* 获取串口modem控制 */ void (*stop_tx)(struct uart_port *); /* 禁止串口发送数据 */ void (*start_tx)(struct uart_port *); /* 使能串口发送数据 */ void (*send_xchar)(struct uart_port *, char ch);/* 发送xChar */ void (*stop_rx)(struct uart_port *); /* 禁止串口接收数据 */ void (*enable_ms)(struct uart_port *); /* 使能modem的状态信号 */ void (*break_ctl)(struct uart_port *, int ctl); /* 设置break信号 */ int (*startup)(struct uart_port *); /* 启动串口,应用程序打开串口设备文件时,该函数会被调用 */ void (*shutdown)(struct uart_port *); /* 关闭串口,应用程序关闭串口设备文件时,该函数会被调用 */ void (*set_termios)(struct uart_port *, struct ktermios *new, struct ktermios*old); /* 设置串口参数 */ void (*pm)(struct uart_port *, unsigned int state, unsigned int oldstate); /* 串口电源管理 */ int (*set_wake)(struct uart_port *, unsigned int state); /* */ const char *(*type)(struct uart_port *); /* 返回一描述串口类型的字符串 */ void (*release_port)(struct uart_port *); /* 释放串口已申请的IO端口/IO内存资源,必要时还需iounmap */ int (*request_port)(struct uart_port *); /* 申请必要的IO端口/IO内存资源,必要时还可以重新映射串口端口 */ void (*config_port)(struct uart_port *, int); /* 执行串口所需的自动配置 */ int (*verify_port)(struct uart_port *, struct serial_struct *); /* 核实新串口的信息 */ int (*ioctl)(struct uart_port *, unsigned int, unsigned long); /* IO控制 */ }; 二、串口驱动API 1、uart_register_driver /* 功能: uart_register_driver用于将串口驱动uart_driver注册到内核(串口核心层)中,通常在模块初始化函数调用该函数。 * 参数 drv:要注册的uart_driver * 返回值: 成功,返回0;否则返回错误码 */ int uart_register_driver(struct uart_driver *drv) 2、uart_unregister_driver /* 功能: uart_unregister_driver用于注销我们已注册的uart_driver,通常在模块卸载函数调用该函数 * 参数 drv:要注销的uart_driver * 返回值: 成功,返回0;否则返回错误码 */ void uart_unregister_driver(struct uart_driver *drv) 3、uart_add_one_port /* 功能: uart_add_one_port用于为串口驱动添加一个串口端口,通常在探测到设备后(驱动的设备probe方法)调用该函数 * 参数 drv:串口驱动 * port:要添加的串口端口 * 返回值: 成功,返回0;否则返回错误码 */ int uart_add_one_port(struct uart_driver *drv, struct uart_port *port) 4、uart_remove_one_port /* 功能: uart_remove_one_port用于删除一个已添加到串口驱动中的串口端口,通常在驱动卸载时调用该函数 * 参数 drv: 串口驱动 * port: 要删除的串口端口 * 返回值: 成功,返回0;否则返回错误码 */ int uart_remove_one_port(struct uart_driver *drv, struct uart_port *port) 5、uart_write_wakeup /* 功能: uart_write_wakeup唤醒上层因向串口端口写数据而阻塞的进程,通常在串口发送中断处理函数中调用该函数 * 参数 port:需要唤醒写阻塞进程的串口端口 */ void uart_write_wakeup(struct uart_port *port) 6、uart_suspend_port /* 功能: uart_suspend_port用于挂起特定的串口端口 * 参数 drv: 要挂起的串口端口所属的串口驱动 * port:要挂起的串口端口 * 返回值: 成功返回0;否则返回错误码 */ int uart_suspend_port(struct uart_driver *drv, struct uart_port *port) 7、uart_resume_port /* 功能: uart_resume_port用于恢复某一已挂起的串口 * 参数 drv: 要恢复的串口端口所属的串口驱动 * port:要恢复的串口端口 * 返回值: 成功返回0;否则返回错误码 */ int uart_resume_port(struct uart_driver *drv, struct uart_port *port) 8、uart_get_baud_rate /* 功能: uart_get_baud_rate通过解码termios结构体来获取指定串口的波特率 * 参数 port: 要获取波特率的串口端口 * termios:当前期望的termios配置(包含串口波特率) * old: 以前的termios配置,可以为NULL * min: 可接受的最小波特率 * max: 可接受的最大波特率 * 返回值: 串口的波特率 */ unsigned int uart_get_baud_rate(struct uart_port *port, struct ktermios *termios, struct ktermios *old, unsigned int min, unsigned int max) 9、uart_get_divisor /* 功能: uart_get_divisor用于计算某一波特率的串口时钟分频数(串口波特率除数) * 参数 port:要计算时钟分频数的串口端口 * baud:期望的波特率 *返回值: 串口时钟分频数 */ unsigned int uart_get_divisor(struct uart_port *port, unsigned int baud) 10、uart_update_timeout /* 功能: uart_update_timeout用于更新(设置)串口FIFO超时时间 * 参数 port: 要更新超时时间的串口端口 * cflag:termios结构体的cflag值 * baud: 串口的波特率 */ void uart_update_timeout(struct uart_port *port, unsigned int cflag, unsigned int baud) 11、uart_match_port /* 功能:uart_match_port用于判断两串口端口是否为同一端口 * 参数 port1、port2:要判断的串口端口 * 返回值:不同返回0;否则返回非0 */ int uart_match_port(struct uart_port *port1, struct uart_port *port2) 12、uart_console_write /* 功能: uart_console_write用于向串口端口写一控制台信息 * 参数 port: 要写信息的串口端口 * s: 要写的信息 * count: 信息的大小 * putchar: 用于向串口端口写字符的函数,该函数函数有两个参数:串口端口和要写的字符 */ void uart_console_write(struct uart_port *port, const char *s, unsigned int count, void (*putchar)(struct uart_port *, int)) 三、串口驱动例子 该串口驱动例子是我针对s3c2410处理器的串口2(uart2)独立开发的。因为我通过博创2410s开发板的GRPS扩展板来测试该驱动(已通过测试),所以我叫该串口为gprs_uart。 该驱动将串口看作平台(platform)设备。platform可以看作一伪总线,用于将集成于片上系统的轻量级设备与Linux设备驱动模型联系到一起,它包含以下两部分(有关platform的声明都在#include <linux/platform_device.h>,具体实现在drivers/base/platform.c): 1、platform设备。我们需要为每个设备定义一个platform_device实例 struct platform_device { const char *name; /* 设备名 */ int id; /* 设备的id号 */ struct device dev; /* 其对应的device */ u32 num_resources;/* 该设备用有的资源数 */ struct resource *resource; /* 资源数组 */ }; 为我们的设备创建platform_device实例有两种方法:填充一个platform_device结构体后用platform_device_register(一次注册一个)或platform_add_devices(一次可以注册多个platform设备)将platform_device注册到内核;更简单的是使用platform_device_register_simple来建立并注册我们的platform_device。 2、platform驱动。platform设备由platform驱动进行管理。当设备加入到系统中时,platform_driver的probe方法会被调用来见对应的设备添加或者注册到内核;当设备从系统中移除时,platform_driver的remove方法会被调用来做一些清理工作,如移除该设备的一些实例、注销一些已注册到系统中去的东西。 struct platform_driver { int (*probe)(struct platform_device *); int (*remove)(struct platform_device *); void (*shutdown)(struct platform_device *); int (*suspend)(struct platform_device *, pm_message_t state); int (*suspend_late)(struct platform_device *, pm_message_t state); int (*resume_early)(struct platform_device *); int (*resume)(struct platform_device *); struct device_driver driver; }; 更详细platform资料可参考网上相关文章。 例子驱动中申请和释放IO内存区的整个过程如下: insmod gprs_uart.ko→gprs_init_module()→uart_register_driver()→gprs_uart_probe()→ uart_add_one_port()→gprs_uart_config_port()→gprs_uart_request_port()→request_mem_region() rmmod gprs_uart.ko→gprs_exit_module()→uart_unregister_driver()→gprs_uart_remove()→uart_remove_one_port()→gprs_uart_release_port()→release_mem_region() 例子驱动中申请和释放IRQ资源的整个过程如下: open /dev/gprs_uart→gprs_uart_startup()→request_irq() close /dev/gprs_uart→gprs_uart_shutdown()→free_irq()