串口（国嵌笔记）
来源：互联网 发布：中国跆拳道网络联盟 编辑：程序博客网 时间：2024/05/15 22:43
供内核使用的终端为控制台。控制台 在Linux启动时，通过命令console=…指定,如果没有指定控制台 ， 系统把第一个注册的终端(tty)作为控制台 。
2.控制台可以简单的理解为printk输出的地方。
3.控制台是个只输出的设备， 功能很简单，只能在内核中访问。
伪终端设备是一种特殊的终端设备, 由主-从两个成对的设备构成, 当打开主设备时, 对应的从设备随之打开, 形成连接状态。 输入到主设备的数据成为从设备的输出 ,输入到从设备的数据成为主设备的输出 , 形成双向管道。
伪终端设备常用 于远程登录服务器来建立网络和终端的关联。 当 通过telnet远程登录到另 一台 主机时,telnet进程与远程主机的telnet服务器相连接. telnet服务器使用 某个主设备并通过对应的从设备与 telnet进程相互通信。
终端体系
tty core-----》获取用户数据和传递给用户数据
tty line discipline 线路规程（可有可无）-------》规范，协议等，进行格式化
tty driver--------》发送或接受
不管你是否使用串口，系统都会将数据读到buffer
1. 定义一个uart_driver的变量，并初始化;
2. 使用 uart_register_driver来注册这个驱动;
3. 初始化uart_port和ops函数表；
4. 调用 uart_add_one_port()添加初始化好的uart_port。
中断是非常重要的 ，接收：buffer达到设置门限值的时候产生终端。发送：发送fifo低于门限值产生中断
linux 2.4 串口驱动程序
串口驱动分析
（国嵌）
1．发送和接收
发送：循环buffer发送fifo发送移位寄存器
接收：接收移位寄存器接收fifoFlip_buf
发送的过程是：把数据写到发送fifo中，fifo把收到的数据传给发送移位寄存器(自动的,非driver控制)，然后每个时钟脉冲往串口线上写一bit数据。
接收的过程是：接收移位寄存器收到数据，发送给接收fifo，接收fifo事先设置好了触发门限,当里面的数据量超过门限时就会触发一个中断,调用驱动中的中断处理函数,把数据写到flip_buf中。
2．寄存器
UARTLine Control Register：
WordLength：数据位长度
Numberof Stop Bit：停止位数
ParityMode：奇偶校验位类型
Infra-RedMode：UART/红外模式选择（当以UART模式工作时，需设为“0”）
UARTControl Register
ReceiveMode：选择接收模式。如果是采用DMA模式的话，还需要指定说使用的DMA信道。
TransmitMode：同上。
SendBreak Signal：选择是否在传1帧资料中途发送Break信号。
LoopbackMode：选择是否将UART置于Loopback测试模式。
RxError Status Interrupt Enable：选择是否使能当发生接收异常时，是否产生接收错误中断。
RxTime Out Enable：是否使能接收超时中断。
RxInterrupt Type：选择接收中断类型。
选择0：Pulse（脉冲式/边沿式中断。非FIFO模式时，一旦接收缓冲区中有数据，即产生一个中断；为FIFO模式时，一旦当FIFO中的资料达到一定的触发水平后，即产生一个中断）
选择1：Level（电平模式中断。非FIFO模式时，只要接收缓冲区中有数据，即产生中断；为FIFO模式时，只有FIFO中的资料达到触发水平后，即产生中断）
TxInterrupt Type：类同于RxInterrupt Type
UARTFIFO Conrtol Register
FIFOEnable：FIFO使能选择。
RxFIFO Reset ：选择当复位接收FIFO时是否自动清除FIFO中的内容。
TxFIFO Reset ：选择当复位发送FIFO时是否自动清除FIFO中的内容。
RxFIFO Trigger Level ：选择接收FIFO的触发水平。
TxFIFO Trigger Level ：选择发送FIFO的触发水平。
UARTTX/RX Status Register
Receivebuffer data ready:当接收缓冲寄存器从UART接收端口接收到有效资料时将自动置“1”。反之为“0则表示缓冲器中没有资料。
Transmitbuffer empty：当发送缓冲寄存器中为空，自动置“1”；反之表明缓冲器中正有资料等待发送。
Transmitterempty：当发送缓冲器中已经没有有效资料时，自动置“1”；反之表明尚有资料未发送。
UARTFIFO Status Register
RxFIFO Count :接收FIFO中当前存放的字节数。
TxFIFO Count :发送FIFO中当前存放的字节数。
RxFIFO Full :为“1“表明接收FIFO已满。
TxFIFO Full :为“1“表明发送FIFO已满。
3．函数介绍
模块初始化函数：
staticint __init s3c2410uart_init(void)
{
returnuart_register_driver(&s3c2410_reg);
}
使用uart_register_driver注册串口驱动。
staticstruct uart_driver s3c2410_reg = {
owner: THIS_MODULE,
normal_major: SERIAL_S3C2410_MAJOR,
normal_name: "ttyS%d",
callout_name: "cua%d",
normal_driver: &normal,
callout_major: CALLOUT_S3C2410_MAJOR,
callout_driver: &callout,
table: s3c2410_table,
termios: s3c2410_termios,
termios_locked: s3c2410_termios_locked,
minor: MINOR_START,
nr: UART_NR,
port: s3c2410_ports,
cons: S3C2410_CONSOLE,
};
staticstruct uart_port s3c2410_ports[UART_NR] = {
{
iobase: (unsignedlong)(UART0_CTL_BASE),
iotype: SERIAL_IO_PORT,
irq: IRQ_RXD0,
uartclk: 130252800,
fifosize: 16,
ops: &s3c2410_pops,
type: PORT_S3C2410,
flags: ASYNC_BOOT_AUTOCONF,
},
。。。。。。。。。。。。。。。。。。。。
};
staticstruct uart_ops s3c2410_pops = {
tx_empty: s3c2410uart_tx_empty,
set_mctrl: s3c2410uart_set_mctrl,
get_mctrl: s3c2410uart_get_mctrl,
stop_tx: s3c2410uart_stop_tx,
start_tx: s3c2410uart_start_tx,
stop_rx: s3c2410uart_stop_rx,
enable_ms: s3c2410uart_enable_ms,
break_ctl: s3c2410uart_break_ctl,
startup: s3c2410uart_startup,
shutdown: s3c2410uart_shutdown,
change_speed: s3c2410uart_change_speed,
type: s3c2410uart_type,
config_port: s3c2410uart_config_port,
release_port: s3c2410uart_release_port,
request_port: s3c2410uart_request_port,
};
3.1阻止发送函数uart_stop_tx
staticvoid s3c2410uart_stop_tx(struct uart_port *port, u_int from_tty)
{
disable_irq(TX_IRQ(port));
}
停止发送的功能,其内部的函数disable_irq是停止中断的功能,发送数据是通过中断来完成的,关闭中断也就关闭了发送。
3.2发送使能函数uart_start_tx
staticvoid s3c2410uart_start_tx(struct uart_port *port, u_int nonempty,
u_intfrom_tty)
{
enable_irq(TX_IRQ(port));
}
与上面的过程类似,就是一个相反的过程
3.3阻止接收函数uart_stop_rx
staticvoid s3c2410uart_stop_rx(struct uart_port *port)
{
disable_irq(RX_IRQ(port));
}
3.4发送缓冲空判断函数uart_tx_empty
staticu_int s3c2410uart_tx_empty(struct uart_port *port)
{
return(UART_UTRSTAT(port) & UTRSTAT_TR_EMP ? 0 : TIOCSER_TEMT);
}
如果发送缓冲为空则返回0，否则返回1。
3.5获取控制信息函数uart_get_mctrl
staticu_int s3c2410uart_get_mctrl(struct uart_port *port)
{
return(TIOCM_CTS | TIOCM_DSR | TIOCM_CAR);
}
获得控制信息,TIOCM_CTS ,TIOCM_DSR和TIOCM_CAR,这几个宏代表串口的控制信息,分别是clearto send,data set ready和datacarrier detect(详见SerialProgramming Guide for POSIX Operating Systems)
3.6接收中断函数uart_rx_interrupt
staticvoid s3c2410uart_rx_interrupt(int irq, void *dev_id, struct pt_regs*regs)
{
structuart_info *info = dev_id;
structtty_struct *tty = info->tty;
unsignedint status, ch, max_count = 256;
structuart_port *port = info->port;
status= UART_UTRSTAT(port);
while((status & UTRSTAT_RX_RDY) && max_count--)
{
if(tty->flip.count >= TTY_FLIPBUF_SIZE)
{
tty->flip.tqueue.routine((void*) tty);
if(tty->flip.count >= TTY_FLIPBUF_SIZE) {
printk(KERN_WARNING"TTY_DONT_FLIP set\n");
return;
}
}
ch= UART_URXH(port);
*tty->flip.char_buf_ptr= ch;
*tty->flip.flag_buf_ptr= TTY_NORMAL;
port->icount.rx++;
tty->flip.flag_buf_ptr++;
tty->flip.char_buf_ptr++;
tty->flip.count++;
status= UART_UTRSTAT(port);
}
tty_flip_buffer_push(tty);
return;
}
功能:主要是是while大循环,首先看循环判断条件status& UTRSTAT_RX_RDY,前面有status= UART_UTRSTAT(port),查2410的datasheet,status &UTRSTAT_RX_RDY这个位是判断接收buffer内是否还有有效数据?按道理一次中断只是把接收的fifobuffer中的数据放到flipbuffer中去,接收的fifo的中断门限是4-12字节,进行一次接收往往要中断好多次，这样中断开销比较大,所以在while的循环条件中判断一下是否还有接收的有效数据,如果有,就继续在中断程序中继续接收,当然,永远都在接收中断中(如果一直有数据要接收)也不合适,所以while循环还有计数,最多循环256次（最多256个字节）。一次中断中可以实现多个数据的接受。
在循环中,首先是要判断一下接收数据用的flip-buffer是不是已经满了,if(tty->flip.count >= TTY_FLIPBUF_SIZE)如果满了,就要跳到另一个buffer上去,tty->flip.tqueue.routine((void *)tty)是用来实现跳到另一个buffer上的功能,然后把收到的数据写到flip-buffer中,相应的状态,统计数据都要改,接着再来while循环,循环结束后就要调用tty_flip_buffer_push(tty)来让用户把存在缓冲里的数据取走,接收一次都要把缓存清空。
3.7发送中断函数uart_tx_interrupt
staticvoid s3c2410uart_tx_interrupt(int irq, void *dev_id,
structpt_regs *reg) {
structuart_info *info = dev_id;
structuart_port *port = info->port;
intcount;
if(port->x_char) {
UART_UTXH(port)= port->x_char;
port->icount.tx++;
port->x_char= 0;
return;
}
if(info->xmit.head == info->xmit.tail
||info->tty->stopped || info->tty->hw_stopped) {
s3c2410uart_stop_tx(info->port,0);
return;
}
count= port->fifosize >> 1;
do{
UART_UTXH(port)= info->xmit.buf[info->xmit.tail];
info->xmit.tail= (info->xmit.tail + 1) & (UART_XMIT_SIZE - 1);
port->icount.tx++;
if(info->xmit.head == info->xmit.tail)
break;
}while (--count > 0);
if(CIRC_CNT(info->xmit.head, info->xmit.tail,
UART_XMIT_SIZE)< WAKEUP_CHARS)
uart_event(info,EVT_WRITE_WAKEUP);
if(info->xmit.head == info->xmit.tail)
s3c2410uart_stop_tx(info->port,0);
}
(1)首先查看port中的x_char是不是为0，不为0则把x_char发送出去。x_char是xon/xoff的意思，每发一个字节时在开始前先发xon信号，在结束时发xoff。
(2)如果x_char没有被设置，再看环形缓冲区是否为空，或者info->tty->stopped和info->tty->hw_stopped两个位是不是为1，如果这些条件成立的话，就停止发送。Tty->stop指示tty设备是否停止，tty->hw_stop指示tty设备的硬件是否停止了，以上两个位都可以通过ttydriver来设定，否则的话说明有数据要发送。
(3)如果以上条件都通过了，就利用一个while循环正式发送数据了，从环形缓冲尾巴上取一个数赋给UART_UTXH(port)(发送FIFO),UART_UTXH(port)=info->xmit.buf[info->xmit.tail]，这条语句就是把数据送到发送FIFO中，然后计数++，循环一共进行fifosize/2次,也就是一次只能发送8byte。fifo是16字节。
(4)循环传送完一次后，再查看缓冲器里还剩余多少数据，如果少于WAKEUP_CHARS(256)的话，就执行uart_event(info,0)，告诉TTY核心，可以接受更多数据了。这里可以看出,tty_driver和tty_core之间的层次，tty_driver可以知道缓冲空还是满，但是它没有权力让发送数据过来，它只能是通知tty_core，让它来处理。
(5)最后再察看一下环形寄存器,如果serialcore没有发送来更多的数据,就关闭发送。
3.8出错中断函数uart_err_interrupt
staticvoid s3c2410uart_err_interrupt(int irq, void *dev_id,
structpt_regs *reg) {
structuart_info *info = dev_id;
structuart_port *port = info->port;
structtty_struct *tty = info->tty;
unsignedchar err = UART_UERSTAT(port) & UART_ERR_MASK;
unsignedint ch, flg;
ch= UART_URXH(port);
if(!(err & (UERSTAT_BRK | UERSTAT_FRAME |
UERSTAT_PARITY| UERSTAT_OVERRUN)))
return;
if(err & UERSTAT_BRK)
port->icount.brk++;
if(err & UERSTAT_FRAME)
port->icount.frame++;
if(err & UERSTAT_PARITY)
port->icount.parity++;
if(err & UERSTAT_OVERRUN)
port->icount.overrun++;
err&= port->read_status_mask;
if(err & UERSTAT_PARITY)
flg= TTY_PARITY;
elseif (err & UERSTAT_FRAME)
flg= TTY_FRAME;
else
flg= TTY_NORMAL;
if(err & UERSTAT_OVERRUN) {
*tty->flip.char_buf_ptr= ch;
*tty->flip.flag_buf_ptr= flg;
tty->flip.flag_buf_ptr++;
tty->flip.char_buf_ptr++;
tty->flip.count++;
if(tty->flip.count < TTY_FLIPBUF_SIZE) {
ch= 0;
flg= TTY_OVERRUN;
}
}
*tty->flip.flag_buf_ptr++= flg;
*tty->flip.char_buf_ptr++= ch;
tty->flip.count++;
}
#endif
首先err= UART_UERSTAT(port) & UART_ERR_MASK确定了err的值，err的值是从是从UARTError StatusRegister读到的,该erstate只用了四位,所以用UART_ERR_MASK把高四位掩掉,然后测试低四位中哪个位被置1了,从而判断错误种类UERSTAT_BRK/FRAME/PARITY/OVERRUN分别代表1000/0100/0010/0001,判断出错误种类再进行相应的中断计数,然后再根据不同的err给flg设上不同的值,有
#defineTTY_NORMAL 0
#defineTTY_BREAK 1
#defineTTY_FRAME 2
#defineTTY_PARITY 3
#defineTTY_OVERRUN 4
3.9初始化函数uart_startup
staticint s3c2410uart_startup(struct uart_port *port, struct uart_info*info)
{
intret, flags;
u_intucon;
ret= request_irq(RX_IRQ(port), s3c2410uart_rx_interrupt, SA_INTERRUPT,
"serial_s3c2410_rx",info);
if(ret) goto rx_failed;
ret= request_irq(TX_IRQ(port), s3c2410uart_tx_interrupt, SA_INTERRUPT,
"serial_s3c2410_tx",info);
if(ret) goto tx_failed;
#ifdefCONFIG_USE_ERR_IRQ
ret= request_irq(ERR_IRQ(port), s3c2410uart_err_interrupt,SA_INTERRUPT,
"serial_s3c2410_err",info);
if(ret) goto err_failed;
#endif
ucon= (UCON_TX_INT_LVL | UCON_RX_INT_LVL |
UCON_TX_INT| UCON_RX_INT | UCON_RX_TIMEOUT);
#ifdefined(CONFIG_IRDA) || defined(CONFIG_IRDA_MODULE)
ULCON2|= ULCON_IR | ULCON_PAR_NONE | ULCON_WL8 | ULCON_ONE_STOP;
#endif
save_flags(flags);
cli();
UART_UCON(port)= ucon;
sti();
restore_flags(flags);
return0;
#ifdefCONFIG_USE_ERR_IRQ
err_failed:
free_irq(TX_IRQ(port),info);
#endif
tx_failed:
free_irq(RX_IRQ(port),info);
rx_failed:
returnret;
}
如果使用了函数open(ttyS0),那么最后调用的实现open功能的就是这个函数,它打开ttyS0。
1:利用request_irq()申请发送,接收,错误三个中断,如果失败,就要释放调已经申请的全部资源
2：设置UARTControl Register
3.10函数uart_change_speed
staticvoid s3c2410uart_change_speed(struct uart_port *port, u_int cflag,u_int iflag, u_int quot)
{
u_intulcon, ufcon;
intflags;
ufcon= UART_UFCON(port);
switch(cflag & CSIZE) {
caseCS5: ulcon = ULCON_WL5; break;
caseCS6: ulcon = ULCON_WL6; break;
caseCS7: ulcon = ULCON_WL7; break;
default:ulcon = ULCON_WL8; break;
}
if(cflag & CSTOPB)
ulcon|= ULCON_STOP;
if(cflag & PARENB) {
if(!(cflag & PARODD))
ulcon|= ULCON_PAR_EVEN;
}
if(port->fifosize > 1)
ufcon|= UFCON_FIFO_EN;
port->read_status_mask= UERSTAT_OVERRUN;
if(iflag & INPCK)
port->read_status_mask|= UERSTAT_PARITY | UERSTAT_FRAME;
port->ignore_status_mask= 0;
if(iflag & IGNPAR)
port->ignore_status_mask|= UERSTAT_FRAME | UERSTAT_PARITY;
if(iflag & IGNBRK) {
if(iflag & IGNPAR)
port->ignore_status_mask|= UERSTAT_OVERRUN;
}
quot-= 1;
save_flags(flags);
cli();
UART_UFCON(port)= ufcon;
UART_ULCON(port)= (UART_ULCON(port) & ~(ULCON_PAR | ULCON_WL)) | ulcon;
UART_UBRDIV(port)= quot;
sti();
restore_flags(flags);
}
1:
UBRDIVn=(int)(CLK/(bps*16))-1
quot=(CLK/ (baudrate x 16) ) (CLK为PCLK或UCLK,baudrate的单位是bps
(1):首先看一下cflag的cs位，同CS5/6/7比较,然后设置ulcon，接下来的几个if也是将ulcon根据cflag的设置进行一下设置，设置了停止位,校验位。
(2):如果port中设置了fifosize,就把UFCON(物理地址0x50000008)的第0位设为1。
4．控制台
4.1注册控制台
void__init s3c2410_console_init(void)
{
register_console(&s3c2410_cons);
}
staticstruct console s3c2410_cons = {
name: "ttyS",
write: s3c2410_console_write,
device: s3c2410_console_device,
wait_key: s3c2410_console_wait_key,
setup: s3c2410_console_setup,
flags: CON_PRINTBUFFER,
index: -1,
};
4.2函数console_write
staticvoid s3c2410_console_write(struct console *co, const char *s, u_intcount)
{
inti;
structuart_port *port = s3c2410_ports + co->index;
for(i = 0; i < count; i++) {
while(!(UART_UTRSTAT(port) & UTRSTAT_TX_EMP));
UART_UTXH(port)= s[i];
if(s[i] == '\n') {
while(!(UART_UTRSTAT(port) & UTRSTAT_TX_EMP));
UART_UTXH(port)= '\r';
}
}
}
通过串口往外发送数据
for循环count次，每次发送一个字符，当发送缓冲寄存器为空时,就往里写一个字符，如果写的数据是回车加换行，就要再写一个换行符
4.3函数console_waitkey
staticint s3c2410_console_wait_key(struct console *co)
{
intc;
structuart_port *port = s3c2410_ports + co->index;
while(!(UART_UTRSTAT(port) & UTRSTAT_RX_RDY));
c= UART_URXH(port);
returnc;
}
该函数在while循环中等待接收数据,一旦接收缓冲器中有有效数据,该函数立即返回,返回值为接收到的一个字符
4.4函数console_device
statickdev_t s3c2410_console_device(struct console *co)
{
returnMKDEV(SERIAL_S3C2410_MAJOR, MINOR_START + co->index);
}
通过主，次设备号返回kdev_t结构
4.5设置函数console_setup
staticint __init s3c2410_console_setup(struct console *co, char *options)
{
structuart_port *port;
intbaud = 115200;
intbits = 8;
intparity = 'n';
intflow = 'n';
port= uart_get_console(s3c2410_ports, UART_NR, co);
if(options)
uart_parse_options(options,&baud, &parity, &bits, &flow);
returnuart_set_options(port, co, baud, parity, bits, flow);
}
这个函数就是设置控制台(console)的状态,里面主要有三个函数
(1)uart_get_console(struct uart_port *ports, int nr, struct console *co)
该函数检查是否co->index是一个无效的indexnumber，返回指向该indexnumber对应的uart_portstruct的指针
(2)uart_parse_options(options, &baud, &parity, &bits, &flow)
如果option被设置了,那么就要调用该函数,该函数解析options,options来自上一层函数的参数,它是一个字符串,应该包含baudrate,parity,bits,flow这些信息。
(3)uart_set_options(port, co, baud, parity, bits, flow)
针对以上给定的信息,对console的cflag进行设置.还要调用一下ops中的change_speed对baudrate进行实际的设置(物理),成功地话return0
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