uart_port

struct uart_port {
	spinlock_t		lock;			/* port lock */
	unsigned long		iobase;			/* in/out[bwl] */
	unsigned char __iomem	*membase;		/* read/write[bwl] */
	unsigned int		(*serial_in)(struct uart_port *, int);
	void			(*serial_out)(struct uart_port *, int, int);
	void			(*set_termios)(struct uart_port *,
				               struct ktermios *new,
				               struct ktermios *old);
	void			(*set_ldisc)(struct uart_port *,
					     struct ktermios *);
	unsigned int		(*get_mctrl)(struct uart_port *);
	void			(*set_mctrl)(struct uart_port *, unsigned int);
	unsigned int		(*get_divisor)(struct uart_port *,
					       unsigned int baud,
					       unsigned int *frac);
	void			(*set_divisor)(struct uart_port *,
					       unsigned int baud,
					       unsigned int quot,
					       unsigned int quot_frac);
	int			(*startup)(struct uart_port *port);
	void			(*shutdown)(struct uart_port *port);
	void			(*throttle)(struct uart_port *port);
	void			(*unthrottle)(struct uart_port *port);
	int			(*handle_irq)(struct uart_port *);
	void			(*pm)(struct uart_port *, unsigned int state,
				      unsigned int old);
	void			(*handle_break)(struct uart_port *);
	int			(*rs485_config)(struct uart_port *,
						struct serial_rs485 *rs485);
	unsigned int		irq;			/* irq number */
	unsigned long		irqflags;		/* irq flags  */
	unsigned int		uartclk;		/* base uart clock */
	unsigned int		fifosize;		/* tx fifo size */
	unsigned char		x_char;			/* xon/xoff char */
	unsigned char		regshift;		/* reg offset shift */
	unsigned char		iotype;			/* io access style */
	unsigned char		quirks;			/* internal quirks */

#define UPIO_PORT		(SERIAL_IO_PORT)	/* 8b I/O port access */
#define UPIO_HUB6		(SERIAL_IO_HUB6)	/* Hub6 ISA card */
#define UPIO_MEM		(SERIAL_IO_MEM)		/* driver-specific */
#define UPIO_MEM32		(SERIAL_IO_MEM32)	/* 32b little endian */
#define UPIO_AU			(SERIAL_IO_AU)		/* Au1x00 and RT288x type IO */
#define UPIO_TSI		(SERIAL_IO_TSI)		/* Tsi108/109 type IO */
#define UPIO_MEM32BE		(SERIAL_IO_MEM32BE)	/* 32b big endian */
#define UPIO_MEM16		(SERIAL_IO_MEM16)	/* 16b little endian */

	/* quirks must be updated while holding port mutex */
#define UPQ_NO_TXEN_TEST	BIT(0)

	unsigned int		read_status_mask;	/* driver specific */
	unsigned int		ignore_status_mask;	/* driver specific */
	struct uart_state	*state;			/* pointer to parent state */
	struct uart_icount	icount;			/* statistics */

	struct console		*cons;			/* struct console, if any */
#if defined(CONFIG_SERIAL_CORE_CONSOLE) || defined(SUPPORT_SYSRQ)
	unsigned long		sysrq;			/* sysrq timeout */
	unsigned int		sysrq_ch;		/* char for sysrq */
#endif

	/* flags must be updated while holding port mutex */
	upf_t			flags;

	/*
	 * These flags must be equivalent to the flags defined in
	 * include/uapi/linux/tty_flags.h which are the userspace definitions
	 * assigned from the serial_struct flags in uart_set_info()
	 * [for bit definitions in the UPF_CHANGE_MASK]
	 *
	 * Bits [0..UPF_LAST_USER] are userspace defined/visible/changeable
	 * The remaining bits are serial-core specific and not modifiable by
	 * userspace.
	 */
#define UPF_FOURPORT		((__force upf_t) ASYNC_FOURPORT       /* 1  */ )
#define UPF_SAK			((__force upf_t) ASYNC_SAK            /* 2  */ )
#define UPF_SPD_HI		((__force upf_t) ASYNC_SPD_HI         /* 4  */ )
#define UPF_SPD_VHI		((__force upf_t) ASYNC_SPD_VHI        /* 5  */ )
#define UPF_SPD_CUST		((__force upf_t) ASYNC_SPD_CUST   /* 0x0030 */ )
#define UPF_SPD_WARP		((__force upf_t) ASYNC_SPD_WARP   /* 0x1010 */ )
#define UPF_SPD_MASK		((__force upf_t) ASYNC_SPD_MASK   /* 0x1030 */ )
#define UPF_SKIP_TEST		((__force upf_t) ASYNC_SKIP_TEST      /* 6  */ )
#define UPF_AUTO_IRQ		((__force upf_t) ASYNC_AUTO_IRQ       /* 7  */ )
#define UPF_HARDPPS_CD		((__force upf_t) ASYNC_HARDPPS_CD     /* 11 */ )
#define UPF_SPD_SHI		((__force upf_t) ASYNC_SPD_SHI        /* 12 */ )
#define UPF_LOW_LATENCY		((__force upf_t) ASYNC_LOW_LATENCY    /* 13 */ )
#define UPF_BUGGY_UART		((__force upf_t) ASYNC_BUGGY_UART     /* 14 */ )
#define UPF_MAGIC_MULTIPLIER	((__force upf_t) ASYNC_MAGIC_MULTIPLIER /* 16 */ )

#define UPF_NO_THRE_TEST	((__force upf_t) (1 << 19))
/* Port has hardware-assisted h/w flow control */
#define UPF_AUTO_CTS		((__force upf_t) (1 << 20))
#define UPF_AUTO_RTS		((__force upf_t) (1 << 21))
#define UPF_HARD_FLOW		((__force upf_t) (UPF_AUTO_CTS | UPF_AUTO_RTS))
/* Port has hardware-assisted s/w flow control */
#define UPF_SOFT_FLOW		((__force upf_t) (1 << 22))
#define UPF_CONS_FLOW		((__force upf_t) (1 << 23))
#define UPF_SHARE_IRQ		((__force upf_t) (1 << 24))
#define UPF_EXAR_EFR		((__force upf_t) (1 << 25))
#define UPF_BUG_THRE		((__force upf_t) (1 << 26))
/* The exact UART type is known and should not be probed.  */
#define UPF_FIXED_TYPE		((__force upf_t) (1 << 27))
#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	0x17fff
#define UPF_CHANGE_MASK		((__force upf_t) __UPF_CHANGE_MASK)
#define UPF_USR_MASK		((__force upf_t) (UPF_SPD_MASK|UPF_LOW_LATENCY))

#if __UPF_CHANGE_MASK > ASYNC_FLAGS
#error Change mask not equivalent to userspace-visible bit defines
#endif

	/*
	 * Must hold termios_rwsem, port mutex and port lock to change;
	 * can hold any one lock to read.
	 */
	upstat_t		status;

#define UPSTAT_CTS_ENABLE	((__force upstat_t) (1 << 0))
#define UPSTAT_DCD_ENABLE	((__force upstat_t) (1 << 1))
#define UPSTAT_AUTORTS		((__force upstat_t) (1 << 2))
#define UPSTAT_AUTOCTS		((__force upstat_t) (1 << 3))
#define UPSTAT_AUTOXOFF		((__force upstat_t) (1 << 4))
#define UPSTAT_SYNC_FIFO	((__force upstat_t) (1 << 5))

	int			hw_stopped;		/* sw-assisted CTS flow state */
	unsigned int		mctrl;			/* current modem ctrl settings */
	unsigned int		timeout;		/* character-based timeout */
	unsigned int		type;			/* port type */
	const struct uart_ops	*ops;
	unsigned int		custom_divisor;
	unsigned int		line;			/* port index */
	unsigned int		minor;
	resource_size_t		mapbase;		/* for ioremap */
	resource_size_t		mapsize;
	struct device		*dev;			/* parent device */
	unsigned char		hub6;			/* this should be in the 8250 driver */
	unsigned char		suspended;
	unsigned char		unused[2];
	const char		*name;			/* port name */
	struct attribute_group	*attr_group;		/* port specific attributes */
	const struct attribute_group **tty_groups;	/* all attributes (serial core use only) */
	struct serial_rs485     rs485;
	void			*private_data;		/* generic platform data pointer */
}

在 Linux 内核中，struct uart_port 是 UART（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter，通用异步收发器）驱动的核心数据结构，用于表示一个 UART 端口的硬件和软件状态。以下是其常见成员变量及其用途的解析：

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‌核心成员变量‌

1. ‌iobase (I/O 基地址)‌

   • ‌用途‌：表示 UART 端口的 I/O 地址（物理地址或虚拟地址），用于通过 inb/outb 等函数直接访问寄存器。
   • ‌示例‌：在 x86 平台，可能是 0x3F8（COM1 的默认地址）。

2. ‌membase (内存映射基地址)‌

   • ‌用途‌：如果 UART 寄存器通过内存映射访问（MMIO），此成员保存映射后的虚拟地址。
   • ‌示例‌：在嵌入式 SoC 中，可能通过 ioremap() 映射物理地址到 membase。

3. ‌mapbase (物理地址基址)‌

   • ‌用途‌：UART 寄存器的物理基地址，用于内存映射或资源申请。
   • ‌示例‌：mapbase = 0xFE201000（某 ARM SoC 的 UART 物理地址）。

4. ‌irq (中断号)‌

   • ‌用途‌：UART 使用的中断号，用于注册中断处理函数。
   • ‌示例‌：irq = 5（某些平台的 COM2 中断号）。

5. ‌fifosize (FIFO 大小)‌

   • ‌用途‌：UART 硬件 FIFO 的深度，驱动根据此值优化数据传输。
   • ‌示例‌：fifosize = 16 表示 16 字节的发送/接收 FIFO。

6. ‌uartclk (UART 主时钟频率)‌

   • ‌用途‌：UART 的基准时钟频率（Hz），用于计算波特率分频系数。
   • ‌示例‌：uartclk = 24000000（24MHz 时钟）。

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‌操作函数集 (ops)‌

1. ‌const struct uart_ops *ops‌
   • ‌用途‌：指向 UART 操作函数集的指针，定义了驱动与硬件交互的具体方法，例如：
     • startup()：初始化 UART 硬件。
     • shutdown()：关闭 UART 硬件。
     • set_mctrl()：设置调制解调器控制线（如 RTS、DTR）。
     • get_mctrl()：读取调制解调器状态线（如 CTS、DSR）。
     • set_termios()：配置波特率、数据位、停止位等参数。
     • start_tx()：启动数据传输。
     • stop_rx()：停止接收数据。
     • serial_in()读写硬件寄存器的核心函数，抽象不同硬件的访问方式
     • get_divisor)()计算或设置波特率分频器
     • throttle)()流量控制：暂停/恢复数据接收
     • handle_irq()中断处理函数入口（如处理接收或发送中断）
   • ‌关键性‌：驱动开发者必须实现这些函数以适配具体硬件。

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‌状态与配置‌

1. ‌flags (标志位)‌

   • ‌用途‌：描述 UART 端口的特性或状态，例如：
     • UPF_FIXED_TYPE：固定端口类型。
     • UPF_SKIP_TEST：跳过自检。
     • UPF_HARD_FLOW：支持硬件流控（RTS/CTS）。
   • ‌示例‌：port->flags = UPF_BOOT_AUTOCONF | UPF_HARD_FLOW;

2. ‌type (端口类型)‌

   • ‌用途‌：标识 UART 硬件类型（如 PORT_16550A、PORT_XSCALE），与驱动匹配。
   • ‌示例‌：type = PORT_16550A;

3. ‌icount (中断计数器)‌

   • ‌用途‌：统计接收/发送中断次数、帧错误等，用于调试和状态监控。
   • ‌成员‌：

     struct {
         unsigned int rx;
         unsigned int tx;
         unsigned int frame;
         unsigned int parity;
         // ...
     } icount;
     

4. ‌state (端口状态)‌

   • ‌用途‌：指向 struct uart_state，包含与 TTY 子系统相关的状态（如缓冲区和信号处理）。

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‌其他重要成员‌

1. ‌dev (关联的设备)‌

   • ‌用途‌：指向关联的 struct device，用于设备模型、电源管理和 sysfs 接口。
   • ‌示例‌：port->dev = &pdev->dev;（与 Platform Device 绑定）。

2. ‌private_data (私有数据)‌

   • ‌用途‌：驱动私有数据指针，可用于存储硬件特定配置或上下文。
   • ‌示例‌：存储 DMA 通道或自定义结构体。

3. ‌line (串口线路号)‌

   • ‌用途‌：UART 的索引号（如 ttyS0、ttyS1），由内核分配。
   • ‌示例‌：line = 0 对应 /dev/ttyS0。

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‌高级功能相关‌

1. ‌pm (电源管理)‌

   • ‌用途‌：电源管理操作（如休眠、唤醒），需实现 uart_pm_ops 中的方法。

2. ‌handle_break (Break 条件处理)‌

   • ‌用途‌：自定义处理 BREAK 信号的函数指针（可选）。