Linux串口分析，基于新唐NUC970系列（上）

参考

https://blog.youkuaiyun.com/coding__madman/article/details/51457181

https://blog.youkuaiyun.com/coding__madman/article/details/51484155

http://www.wowotech.net/tty_framework/tty_concept.html

《UNIX环境高级编程》

《ARM Linux设备驱动开发详解》

首先由于板子的485口不通，所以尝试去了解一下Linux对整个串口驱动的安排。虽然花了一周的时间

但是对Linux串口整个的理解还是比较肤浅，由于内容比较多，所以做一个记录。

首先从应用层角度看，串口作为字符设备之一，也需要通过虚拟文件系统向应用层提供open、write、read等

系统调用。另外串口作为终端的一种，在应用层同样使用Linux提供的termios接口，这个接口由POSIX.1规定。

termios的配置过于复杂，无力完整探讨。只尝试对串口的初始化、打开、读和写作一分析。

在分析之前，首先介绍一下Linux串口的一些设计思路，串口驱动程序开发的前提是，TTY framework，

这个框架对上向应用层提供统一的接口；对下提供编写终端驱动程序的统一框架，从而简化驱动编写。系统调用

对应file_operation结构体。另外为了提高驱动软件的可重用性和跨平台特性，驱动设计又由总线、设备和驱动

三部分组成，总线将设备和驱动绑定。在系统每注册一个设备的时候，会寻找与之匹配的驱动；在系统每注册一个

驱动的时候会寻找与之匹配的设备，匹配完成后调用probe函数。串口驱动将作为一个模块编译如内核。

下面的分析将参考上面文献中的博客，从四个方面分析串口驱动，即串口初始化、串口打开、读串口、写串口。

1、串口初始化。

串口驱动作为一个模块，就必须有模块初始化函数。

对于普通串口，这里面主要是三个事情，一个是注册串口驱动，一个是注册平台驱动，还有一个是端口初始化，其中端口

初始化主要是将uart_port的ops和串口驱动文件中的nuc970serial_ports绑定。

uart_register_driver的功能是1、分配一个tty_driver，normal; 2、从串口层获取串口的基本信息（包括设备号、设备名等）；

3、分配一个state ；4、分配并初始化一个port；5、将tty_driver和uart_ops这个结构体关联起来；6、注册tty_driver，实际

上它最终注册了一个字符设备。7：put_tty_driver调用kref_put，将tty_driver中的信息保存起来供后面的程序使用。

platform_driver_register的功能是注册driver并诱发probe，这个probe会调用到串口中的probe函数。

这个probe函数的工作就是从platform_device pdev中获取到当前端口的信息，主要是io基址，内存基址、中断号

等，并赋给uart port，然后通过uart_add_one_port注册。uart_add_one_port用于建立uart_port和uart_driver之间的联系。

总的来说串口初始化工作就是将串口驱动文件nuc970_serial.c中的函数和其它层（tty层、串口核心层）建立联系，

为后面串口打开、串口读写打下基础。

2、串口打开

在注册串口驱动的时候，实际上注册了一个字符设备，在注册字符设备的时候需要为系统提供file_operations。

tty_open部分如下图，我们可以看到tty_open调用了tty->ops->open，最终调用uart_ops的uart_open；

因为tty从tty_open_current_tty得到，tty_open_current_tty是最终通过kref_get获得在串口初始化

的时候调用kref_put引入的tty_driver，从而建立和uart_ops的联系。（这里跳来跳去比较烦，在不知道tty详细的设计

思路的时候也只能这样了...）

而uart_open调用了uart_startup;uart_startup调用uart_port_startup，然后调用startup；这个ops的类型是

uart_ops，它的ops已经在上述串口初始化中和nuc970serial_ops绑定。因此实际上tty_open最终调用了

串口驱动文件中的nuc970serial_startup。值得注意的是tty_open中tty_init_dev还调用了初始化线路规程的程序。

nuc970serial_startup的代码如下

分别是重置FIFO、清除等待中断、注册中断处理程序、初始化UART控制器，

包括出发接收缓冲区阈值设置、数据位设置、超时设置、中断使能和波特率设置。