tty初探

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在前面的一篇文章中，我们分析了一个 uart_driver 的向上注册过程，主要是 tty 的一些东西，知道了 tty 注册了一个字符设备驱动，我们在用户空间 open 时将调用到 uart_port.ops.startup ,在用户空间 write 则调用 uart_port.ops.start_tx ，还知道了如何 read 数据等等。但是，这些都是内核帮我们实现好的，在真正的驱动开发过程中几乎不涉及那些代码的修改移植工作，真正需要我们触碰的是 uart_port 这个结构体，它真正的对应于一个物理的串口。

其实，真正需要我们做的工作就是分配一个 uart_port 结构，然后 uart_add_one_port 。分析过 s3c2440 uart 的驱动代码之后，我发现，这么一个简单的目标简直就是经历了山路十八弯。

先说一下大体的思路，uart_port 的注册过程是基于 platform 平台设备驱动模型，device 侧提供 3 个串口的硬件信息，并注册到 platform_bus_type 中去。然后 driver 也注册到 platform_bus_type 时，就会根据名字进行匹配，从而调用 driver->probe 函数，在 probe 函数里进行 uart_add_one_port 。思路也是很简单的，复杂在 s3c2440 注册 device 之前的工作扯了太多东西。

先秀个最终分析的图：

一、Linux 启动过程回忆

在 uboot 启动内核的时候，内核刚刚启动我们就看到串口各种信息就输出来了，也就是说串口驱动的初始化工作是在 Linux 启动过程中一个比较靠前的位置。内核启动的时候首先会去判断 cpu id 是否支持，接着判断是否支持uboot 传递进来的单板 Id ，然后 start_kernel -》setup_arch 进行一系列的初始化工作，其中必然包含串口相关初始化。

内核中所有支持的单板都用 MACHINE_START 和 MACHINE_END 来定义

MACHINE_START(MINI2440, "FriendlyARM Mini2440 development board") .phys_io = S3C2410_PA_UART, .io_pg_offst = (((u32)S3C24XX_VA_UART) >> 18) & 0xfffc, .boot_params = S3C2410_SDRAM_PA + 0x100, .init_irq = s3c24xx_init_irq, .map_io = mini2440_map_io, .init_machine = mini2440_machine_init, .timer = &s3c24xx_timer, MACHINE_END 但是，里面的这些函数是何时被调用的，调用的先后顺序是怎样的，我们需要分析 Linux 的启动流程才能知道，信息量还是比较大的，在前面的一篇文章中我分析过了

请参考：http://blog.csdn.net/lizuobin2/article/details/51779064

如果你自己分析一遍的话，调用先后顺序应该是这样的：

start_kernel -》setup_arch -》 map_io -》 init_irq -》 timer -》 init_machine -》 s3c_arch_init -》 s3c24xx_serial_modinit -》s3c2440_serial_init

后面三个函数是通过类似于 module_init 等被组织进内核里去的放在一个特殊的段里，内核启动到一定时候就去把这个段里的每一个函数取出来去调用，也是与串口相关的，分析过程就不再赘述了。

二、platform device 的注册之路

分析出了整个的串口驱动的初始化、设置、注册流程，问题就简单多了，挨个函数分析便是。

static void __init mini2440_map_io(void) { s3c24xx_init_io(mini2440_iodesc, ARRAY_SIZE(mini2440_iodesc)); s3c24xx_init_clocks(12000000); s3c24xx_init_uarts(mini2440_uartcfgs, ARRAY_SIZE(mini2440_uartcfgs)); } 能一看瞅出来的，外部晶振的频率 12M ，如果我们在移植其它单板的时候不是，记得修改。 void __init s3c24xx_init_io(struct map_desc *mach_desc, int size) { .... s3c_init_cpu(idcode, cpu_ids, ARRAY_SIZE(cpu_ids)); } static struct cpu_table *cpu; void __init s3c_init_cpu(unsigned long idcode, struct cpu_table *cputab, unsigned int cputab_size) { cpu = s3c_lookup_cpu(idcode, cputab, cputab_size); cpu->map_io(); } static struct cpu_table * __init s3c_lookup_cpu(unsigned long idcode, struct cpu_table *tab, unsigned int count) { for (; count != 0; count--, tab++) { if ((idcode & tab->idmask) == tab->idcode) return tab; } return NULL; } static struct cpu_table cpu_ids[] __initdata = { { .idcode = 0x32440000, .idmask = 0xffffffff, .map_io = s3c244x_map_io, .init_clocks = s3c244x_init_clocks, .init_uarts = s3c244x_init_uarts, .init = s3c2440_init, .name = name_s3c2440 }, }; 上边四段代码费尽周折，只为调用 cpu_ids 数组里的 s3c244x_map_io 函数。 void __init s3c244x_map_io(void) { /* register our io-tables */ iotable_init(s3c244x_iodesc, ARRAY_SIZE(s3c244x_iodesc)); /* rename any peripherals used differing from the s3c2410 */ s3c_device_sdi.name = "s3c2440-sdi"; s3c_device_i2c0.name = "s3c2440-i2c"; s3c_device_nand.name = "s3c2440-nand"; s3c_device_usbgadget.name = "s3c2440-usbgadget"; } 也是醉醉的，竟然跟串口毫无关系。下面看 s3c24xx_init_uarts void __init s3c24xx_init_uarts(struct s3c2410_uartcfg *cfg, int no) { (cpu->init_uarts)(cfg, no); } 呵，前边的工作果然也不是完全白做的，至少帮我们找到了 cpu ，那么就是调用 s3c244x_init_uarts 咯 void __init s3c244x_init_uarts(struct s3c2410_uartcfg *cfg, int no) { s3c24xx_init_uartdevs("s3c2440-uart", s3c2410_uart_resources, cfg, no); } 继续往下看之前，我们先看一下参数 cfg , no ，s3c2410_uart_resources s3c24xx_init_uarts(mini2440_uartcfgs, ARRAY_SIZE(mini2440_uartcfgs)); static struct s3c2410_uartcfg mini2440_uartcfgs[] __initdata = { [0] = { .hwport = 0, .flags = 0, .ucon = 0x3c5, .ulcon = 0x03, .ufcon = 0x51, }, /* 此处略去了 1、2 两个串口的信息 */ };

struct s3c24xx_uart_resources s3c2410_uart_resources[] __initdata = { [0] = { .resources = s3c2410_uart0_resource, .nr_resources = ARRAY_SIZE(s3c2410_uart0_resource), }, /* 此处略去了 1、2 串口的信息 */ }; static struct resource s3c2410_uart0_resource[] = { [0] = { .start = S3C2410_PA_UART0, .end = S3C2410_PA_UART0 + 0x3fff, .flags = IORESOURCE_MEM, }, [1] = { .start = IRQ_S3CUART_RX0, .end = IRQ_S3CUART_ERR0, .flags = IORESOURCE_IRQ, } }; 万事俱备，开始构建 device

struct platform_device *s3c24xx_uart_src[4] = { &s3c24xx_uart_device0, &s3c24xx_uart_device1, &s3c24xx_uart_device2, &s3c24xx_uart_device3, };

static struct s3c2410_uartcfg uart_cfgs[CONFIG_SERIAL_SAMSUNG_UARTS]; /* 填充平台设备的过程，未注册 */ void __init s3c24xx_init_uartdevs(char *name, struct s3c24xx_uart_resources *res, struct s3c2410_uartcfg *cfg, int no) { struct platform_device *platdev; struct s3c2410_uartcfg *cfgptr = uart_cfgs; struct s3c24xx_uart_resources *resp; int uart; /* 将 mini2440_uartcfgs 数组里的参数拷贝到 cfgptr */ memcpy(cfgptr, cfg, sizeof(struct s3c2410_uartcfg) * no); for (uart = 0; uart /* 从 s3c24xx_uart_src 数组里取出平台设备 */ platdev = s3c24xx_uart_src[cfgptr->hwport]; /* 获得对应的 resource ,物理寄存器和中断 */ resp = res + cfgptr->hwport; /* 将 s3c24xx_uart_src 的平台设备放到平台设备数组 s3c24xx_uart_devs */ s3c24xx_uart_devs[uart] = platdev; /* 设置名字资源 */ platdev->name = name; platdev->resource = resp->resources; platdev->num_resources = resp->nr_resources; /* 设置平台数据 mini2440_uartcfgs 数组里的东西 */ platdev->dev.platform_data = cfgptr; } nr_uarts = no; } 至此，device 构建设置完毕，等待注册：

1、3 个串口的 device 存放在 s3c24xx_uart_devs 数组里，后边肯定会从数组里取出来注册。

2、3 个串口的 device 的名字都是 “s3c2440-uart”。

3、3 个串口的 device 资源文件里存放好了 io 物理地址，Irq 等信息。

4、3 个串口的 device 资源数据。移植过程中可能需要修改的文件：mini2440_uartcfgs 、s3c2410_uart0_resource 、s3c24xx_uart_src 还有那个晶振频率。

s3c_arch_init 函数中，将 device 注册到 platform_bus_type

static int __init s3c_arch_init(void) { int ret; ret = platform_add_devices(s3c24xx_uart_devs, nr_uarts); return ret; } 三、uart_driver 的注册

注意，是 uart_driver 的注册，是上一篇文章讲的过程，并不是对应于平台设备的平台驱动。为什么在这个时候注册 uart_driver，因为如果先注册平台设备的 driver 的话，那么在probe函数里 uart_add_one_port ,uart_prot 没地方注册！！因此，要先注册 uart_driver ，简单贴下代码，不在分析。

static struct uart_driver s3c24xx_uart_drv = { .owner = THIS_MODULE, .dev_name = "s3c2410_serial", .nr = CONFIG_SERIAL_SAMSUNG_UARTS, .cons = S3C24XX_SERIAL_CONSOLE, .driver_name = S3C24XX_SERIAL_NAME, .major = S3C24XX_SERIAL_MAJOR, .minor = S3C24XX_SERIAL_MINOR, }; static int __init s3c24xx_serial_modinit(void) { int ret; ret = uart_register_driver(&s3c24xx_uart_drv); if (ret 0) { printk(KERN_ERR "failed to register UART driver\n"); return -1; } return 0; } 附上上一篇文章的地址：http://blog.csdn.net/lizuobin2/article/details/51773305 四、platform driver 的注册以及 probe 函数

static int s3c2440_serial_probe(struct platform_device *dev) { dbg("s3c2440_serial_probe: dev=%p\n", dev); return s3c24xx_serial_probe(dev, &s3c2440_uart_inf); } static struct platform_driver s3c2440_serial_driver = { .probe = s3c2440_serial_probe, .remove = __devexit_p(s3c24xx_serial_remove), .driver = { .name = "s3c2440-uart", .owner = THIS_MODULE, }, }; s3c24xx_console_init(&s3c2440_serial_driver, &s3c2440_uart_inf); static int __init s3c2440_serial_init(void) { return s3c24xx_serial_init(&s3c2440_serial_driver, &s3c2440_uart_inf); } 将驱动注册到 platform_bus_type ，此时会遍历 platform_bus_type 的 deivce 链表，取出 device 进行名字比较，我们前边注册的三个device的名字是一样的，没关系 Linux 允许这样做，每次匹配到一个都调用一次 Probe 函数。

static struct s3c24xx_uart_port s3c24xx_serial_ports[CONFIG_SERIAL_SAMSUNG_UARTS] = { [0] = { .port = { .lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(s3c24xx_serial_ports[0].port.lock), .iotype = UPIO_MEM, .irq = IRQ_S3CUART_RX0, .uartclk = 0, .fifosize = 16, .ops = &s3c24xx_serial_ops,/* 底层的操作函数 */ .flags = UPF_BOOT_AUTOCONF, .line = 0, } }, /* 此处略去了两个串口的信息 */ }; int s3c24xx_serial_probe(struct platform_device *dev, struct s3c24xx_uart_info *info) { struct s3c24xx_uart_port *ourport; int ret; /* 取出 uart_port */ ourport = &s3c24xx_serial_ports[probe_index]; probe_index++; /* 对 uart_port 进一步设置 */ ret = s3c24xx_serial_init_port(ourport, info, dev); /* 将 uart_port 注册到 uart_driver */ uart_add_one_port(&s3c24xx_uart_drv, &ourport->port); platform_set_drvdata(dev, &ourport->port); ret = device_create_file(&dev->dev, &dev_attr_clock_source); ret = s3c24xx_serial_cpufreq_register(ourport); return 0; } static int s3c24xx_serial_init_port(struct s3c24xx_uart_port *ourport, struct s3c24xx_uart_info *info, struct platform_device *platdev) { struct uart_port *port = &ourport->port; struct s3c2410_uartcfg *cfg; struct resource *res; int ret; cfg = s3c24xx_dev_to_cfg(&platdev->dev); /* setup info for port */ port->dev = &platdev->dev; ourport->info = info; /* copy the info in from provided structure */ ourport->port.fifosize = info->fifosize; "white-space:pre"> /* 设置时钟 */ port->uartclk = 1; /* sort our the physical and virtual addresses for each UART */ res = platform_get_resource(platdev, IORESOURCE_MEM, 0); "white-space:pre"> /* 设置物理地址，虚拟地址 */ port->mapbase = res->start; port->membase = S3C_VA_UART + res->start - (S3C_PA_UART & 0xfff00000); ret = platform_get_irq(platdev, 0); if (ret 0) port->irq = 0; else { port->irq = ret;/* 设置中断号 */ ourport->rx_irq = ret; ourport->tx_irq = ret + 1; } ret = platform_get_irq(platdev, 1); ourport->clk = clk_get(&platdev->dev, "uart"); /* reset the fifos (and setup the uart) */ s3c24xx_serial_resetport(port, cfg); return 0; } int uart_add_one_port(struct uart_driver *drv, struct uart_port *uport) { struct uart_state *state; struct tty_port *port; int ret = 0; struct device *tty_dev; BUG_ON(in_interrupt()); if (uport->line >= drv->nr) return -EINVAL; state = drv->state + uport->line; port = &state->port; mutex_lock(&port_mutex); mutex_lock(&port->mutex); if (state->uart_port) { ret = -EINVAL; goto out; } "white-space:pre"> /* 将 uart_prot 绑定到 uart_driver 对应的 state */ state->uart_port = uport; state->pm_state = -1; uport->cons = drv->cons; uport->state = state; /* * If this port is a console, then the spinlock is already * initialised. */ if (!(uart_console(uport) && (uport->cons->flags & CON_ENABLED))) { spin_lock_init(&uport->lock); lockdep_set_class(&uport->lock, &port_lock_key); } /* 实际调用 port->ops->config_port(port, flags) 稍后再看 */ uart_configure_port(drv, state, uport); /* * 上一篇文章中，我们提到tty注册了一个字符设备 “ttySAC ” * 那么，我们平时看到的 “ttySAC0”“ttySAC1”等就是在这里注册的 */ tty_dev = tty_register_device(drv->tty_driver, uport->line, uport->dev); if (likely(!IS_ERR(tty_dev))) { device_init_wakeup(tty_dev, 1); device_set_wakeup_enable(tty_dev, 0); } else printk(KERN_ERR "Cannot register tty device on line %d\n", uport->line); /* * Ensure UPF_DEAD is not set. */ uport->flags &= ~UPF_DEAD; out: mutex_unlock(&port->mutex); mutex_unlock(&port_mutex); return ret; } struct device *tty_register_device(struct tty_driver *driver, unsigned index, struct device *device) { char name[64]; dev_t dev = MKDEV(driver->major, driver->minor_start) + index; if (index >= driver->num) { printk(KERN_ERR "Attempt to register invalid tty line number " " (%d).\n", index); return ERR_PTR(-EINVAL); } if (driver->type == TTY_DRIVER_TYPE_PTY) pty_line_name(driver, index, name); else tty_line_name(driver, index, name); return device_create(tty_class, device, dev, NULL, name); } "font-family:SimSun;font-size:18px;">static void tty_line_name(struct tty_driver *driver, int index, char *p) { sprintf(p, "%s%d", driver->name, index + driver->name_base); } tty_driver->name == "ttySAC"，在此基础上加上 uart_port.line ，就组成了具体串口的设备节点的名字，例如“ttySAC0”。

分析到这里，完了么？没有，还有一个非常重要的东西没有分析呢，那就是底层的操作函数。

static struct uart_ops s3c24xx_serial_ops = { .pm = s3c24xx_serial_pm, .tx_empty = s3c24xx_serial_tx_empty, .get_mctrl = s3c24xx_serial_get_mctrl, .set_mctrl = s3c24xx_serial_set_mctrl, .stop_tx = s3c24xx_serial_stop_tx, .start_tx = s3c24xx_serial_start_tx, .stop_rx = s3c24xx_serial_stop_rx, .enable_ms = s3c24xx_serial_enable_ms, .break_ctl = s3c24xx_serial_break_ctl, .startup = s3c24xx_serial_startup, .shutdown = s3c24xx_serial_shutdown, .set_termios = s3c24xx_serial_set_termios, .type = s3c24xx_serial_type, .release_port = s3c24xx_serial_release_port, .request_port = s3c24xx_serial_request_port, .config_port = s3c24xx_serial_config_port, .verify_port = s3c24xx_serial_verify_port, }; 这么多的函数，如果让我们自己来实现，那相比真得头都大了。一般芯片厂家会帮我们搞得吧。其他的不分析了，分析一个 startup 函数，因为我们在用户空间 open 的时候会调用它，那么必然有一些初始化的工作。 static int s3c24xx_serial_startup(struct uart_port *port) { struct s3c24xx_uart_port *ourport = to_ourport(port); int ret; dbg("s3c24xx_serial_startup: port=%p (%08lx,%p)\n", port->mapbase, port->membase); rx_enabled(port) = 1; ret = request_irq(ourport->rx_irq, s3c24xx_serial_rx_chars, 0, s3c24xx_serial_portname(port), ourport); if (ret != 0) { printk(KERN_ERR "cannot get irq %d\n", ourport->rx_irq); return ret; } ourport->rx_claimed = 1; dbg("requesting tx irq...\n"); tx_enabled(port) = 1; ret = request_irq(ourport->tx_irq, s3c24xx_serial_tx_chars, 0, s3c24xx_serial_portname(port), ourport); if (ret) { printk(KERN_ERR "cannot get irq %d\n", ourport->tx_irq); goto err; } ourport->tx_claimed = 1; dbg("s3c24xx_serial_startup ok\n"); /* the port reset code should have done the correct * register setup for the port controls */ if (port->line == 2) { s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPH(6), S3C2410_GPH6_TXD2); s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPH(6), 1); s3c2410_gpio_cfgpin(S3C2410_GPH(7), S3C2410_GPH7_RXD2); s3c2410_gpio_pullup(S3C2410_GPH(7), 1); } return ret; err: s3c24xx_serial_shutdown(port); return ret; } 主要工作是注册了两个中断，发送中断，接收中断，来看看一个和我们上篇文章的猜测是否一致。

static irqreturn_t s3c24xx_serial_rx_chars(int irq, void *dev_id) { ..../* 调用线路规程的...和上篇文章一致 */ tty_flip_buffer_push(tty); out: return IRQ_HANDLED; } static irqreturn_t s3c24xx_serial_tx_chars(int irq, void *id) { .... if (uart_circ_chars_pending(xmit) uart_write_wakeup(port); if (uart_circ_empty(xmit)) s3c24xx_serial_stop_tx(port); out: return IRQ_HANDLED; } void uart_write_wakeup(struct uart_port *port) { struct uart_state *state = port->state; /* * This means you called this function _after_ the port was * closed. No cookie for you. */ BUG_ON(!state); tasklet_schedule(&state->tlet);/* 也是一致的 */ } 阅读(1358) | 评论(0) | 转发(0) | 0

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