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玩玩linux的uart，爽歪歪！

2024-06-22



linux源码相关文件：

  • serial-core.c
  • include/linux/serial_core.h

unsetunset一、底层串行硬件驱动程序unset

底层串行硬件的驱动程序负责向serial核心驱动程序提供由struct uart_port定义的端口信息和一组由struct uart_ops定义的控制方法，底层驱动程序还负责处理端口的中断，并提供对控制台的支持。

unsetunset二、Console支持unset

serial核心提供了一些助手函数：

  • uart_get_console()识别正确的端口结构。
  • uart_parse_options()解析命令行参数。
  • uart_console_write()用于执行逐字符写入，将换行符转换为CRLF序列。在驱动程序编写的时候建议使用此函数，而不是实现新的写入接口。

unsetunset三、锁支持unset

底层硬件驱动程序负责使用port->lock执行必要的锁定。支持两把锁：一个是端口自旋锁，另一个是overall信号量。从uart核心驱动程序的角度来看，port->lock用于锁定以下的数据：

port->mctrl
port->icount
port->state->xmit.head (circ_buf->head)
port->state->xmit.tail (circ_buf->tail)

底层驱动程序可以自由地使用该锁来实现额外的锁定，port_mutex互斥量用于防止在不适当的时间添加、删除或重新配置端口。

unsetunset四、核心数据结构unset

1、struct uart_driver

struct uart_driver结构表示具体UART驱动。该结构定义如下（/include/linux/serial_core.h）：

struct uart_driver {
 struct module  *owner;   //驱动模块的拥有者
 const char  *driver_name; //驱动名称
 const char  *dev_name;    //设备名称
 int    major;           //主设备号
 int    minor;           //从设备号
 int    nr;
 struct console  *cons;    //console

 /*
  * these are private; the low level driver should not
  * touch these; they should be initialised to NULL
  */
 struct uart_state *state;      //uart状态
 struct tty_driver *tty_driver; //描述ttydriver
};

2、struct uart_port

struct uart_port表示一个具体的port，该结构定义如下（include/linux/serial_core.h）：

struct uart_port {
 spinlock_t  lock;       /* port 锁 */
 unsigned long  iobase;   /* 输入/输出地址 */
 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_mctrl)(struct uart_port *, unsigned int);
 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  unused1;

 unsigned int  read_status_mask; /* driver specific */
 unsigned int  ignore_status_mask; /* driver specific */
 struct uart_state *state;   /* 指向父状态的指针 */
 struct uart_icount icount;   /* 通信信息 */

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

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

#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;

 int   hw_stopped;  /* sw-assisted CTS flow state */
 unsigned int  mctrl;   /* 当前调制解调器CTRL设置 */
 unsigned int  timeout;  /* character-based timeout */
 unsigned int  type;   /* port 类型 */
 const struct uart_ops *ops;
 unsigned int  custom_divisor;
 unsigned int  line;   /* port 索引号 */
 unsigned int  minor;
 resource_size_t  mapbase;  /* 用于 ioremap */
 resource_size_t  mapsize;
 struct device  *dev;   /* 父 device */
 unsigned char  hub6;   /* 应该在8250驱动程序中使用 */
 unsigned char  suspended;
 unsigned char  irq_wake;
 unsigned char  unused[2];
 struct attribute_group *attr_group;  /* port 特殊的属性 */
 const struct attribute_group **tty_groups; /* 所有的属性 (仅限于serial core 使用) */
 struct serial_rs485     rs485;
 void   *private_data;  /* 通用 platform data 指针 */
};

3、struct uart_ops

struct uart_ops用于描述serial核心和驱动程序之间的接口，实现如下：

struct uart_ops {
    unsigned int    (*tx_empty)(struct uart_port *);
    void (*set_mctrl)(struct uart_port *, unsigned int mctrl);
    unsigned int    (*get_mctrl)(struct uart_port *);
    void (*stop_tx)(struct uart_port *);
    void (*start_tx)(struct uart_port *);
    void (*throttle)(struct uart_port *);
    void (*unthrottle)(struct uart_port *);
    void (*send_xchar)(struct uart_port *, char ch);
    void (*stop_rx)(struct uart_port *);
    void (*start_rx)(struct uart_port *);
    void (*enable_ms)(struct uart_port *);
    void (*break_ctl)(struct uart_port *, int ctl);
    int (*startup)(struct uart_port *);
    void (*shutdown)(struct uart_port *);
    void (*flush_buffer)(struct uart_port *);
    void (*set_termios)(struct uart_port *, struct ktermios *new, const struct ktermios *old);
    void (*set_ldisc)(struct uart_port *, struct ktermios *);
    void (*pm)(struct uart_port *, unsigned int state, unsigned int oldstate);
    const char      *(*type)(struct uart_port *);
    void (*release_port)(struct uart_port *);
    int (*request_port)(struct uart_port *);
    void (*config_port)(struct uart_port *, int);
    int (*verify_port)(struct uart_port *, struct serial_struct *);
    int (*ioctl)(struct uart_port *, unsigned int, unsigned long);
#ifdef CONFIG_CONSOLE_POLL;
    int (*poll_init)(struct uart_port *);
    void (*poll_put_char)(struct uart_port *, unsigned char);
    int (*poll_get_char)(struct uart_port *);
#endif;
};

  • tx_empty：此函数用于测试端口的发送FIFO和移位器是否为空，如果是空的，这个函数应该返回TIOCSER_TEMT，否则返回0。如果端口不支持此操作，则应该返回TIOCSER_TEMT。没有锁定。中断:依赖于调用者，这个调用不能导致睡眠。

  • set_mctrl：此功能将端口的调制解调器控制线设置为mcctrl所描述的状态。mctrl支持的参数是：

TIOCM_RTS表示RTS信号，TIOCM_DTR表示DTR信号，TIOCM_OUT1表示OUT1信号，TIOCM_OUT2表示OUT2信号，TIOCM_LOOP表示设置端口为环回模式。如果设置了合适的位，则信号应被驱动激活；如果该位被清除，则信号应被驱动为非激活状态。

在port->lock获取的情况下锁定。禁用本地中断。该调用不能睡眠。

  • get_mctrl：返回端口调制解调器控制输入的当前状态。输出的状态不应该被返回，因为内核会跟踪它们的状态。状态信息应包括：TIOCM_CAR表示DCD的信号状态。TIOCM_CTS表示CTS的信号状态，TIOCM_DSR表示DSR信号状态，TIOCM_RI表示RI信号状态。

如果设置该位，则将信号驱动为激活状态，如果端口不支持CTS, DCD或DSR，驱动程序应该表明信号是永久激活的。如果RI不可用，信号不应该显示为激活状态。在port->lock获取的情况下锁定。禁用本地中断。调用该函数必须不能睡眠。

  • stop_tx：停止传输字符。这可能是由于CTS线路没有激活，或者tty层表明由于XOFF字符而停止传输。驱动程序应该尽快停止传输字符。在port->lock获取的情况下锁定，禁用本地中断，该调用不能睡眠。

  • start_tx：开始传输字符。在port->lock获取的情况下锁定，禁用本地中断，该调用不能睡眠。

  • throttle：通知串行驱动程序，line规则的输入缓冲区已接近满，并且它应该以某种方式发出信号，不应该再向串行端口发送字符，只有在启用了硬件辅助流控制时才会调用该函数。由tty层通过unthrottle()和termios修改序列化锁定。

  • unthrottle：通知串行驱动程序，字符现在可以发送到串行端口，而不必担心超出line规则的输入缓冲区。只有在启用了硬件辅助流控制时才会调用该函数。

  • send_xchar：发送一个高优先级字符，即使端口停止。这是用来实现XON/XOFF流量控制和tcflow()。如果串行驱动程序没有实现这个函数，那么tty内核将把字符附加到循环缓冲区，然后调用start_tx()/stop_tx()来清除数据。如果ch == '0' (__DISABLED_CHAR)则不传输。不需要锁定，中断情况依赖于调用者。

  • stop_rx：停止接收字符，该端口正在关闭中。在port->lock获取的情况下锁定。禁用本地中断，该调用必须不能睡眠。

  • start_rx：开始接收字符。在port->lock获取的情况下锁定。禁用本地中断，该调用必须不能睡眠。

  • enable_ms：启用modem状态中断。这个方法可以被多次调用。在调用shutdown()方法时，应该禁用调制解调器状态中断。在``port->lock```获取的情况下锁定。禁用本地中断，该调用必须不能睡眠。

  • break_ctl：控制中断信号的传输，如果ctl不为零，则应发送断路信号。当ctl=0进行另一个调用时，信号应该终止。调用者持有tty_port->mutex锁定。

  • startup：获取中断资源并初始化所有底层驱动程序状态。启用接收端口。该函数不应该激活RTS或DTR；这将通过单独调用set_mctrl()来完成。此方法仅在端口初始化打开时调用。

  • shutdown：禁用端口，禁用可能生效的中断条件，并释放中断资源。该函数不应该禁用RTS或DTR；这已经通过对set_mctrl()的单独调用完成。一旦调用完成，驱动程序不能访问port->state。此方法仅在该端口没有更多用户时调用。

  • flush_buffer：刷新所有写缓冲区，重置所有DMA状态，并停止所有正在进行的DMA传输。当清除了port->state->xmit循环缓冲区时，将调用该函数。在port->lock获取的情况下锁定。禁用本地中断，该调用必须不能睡眠。

  • set_termios：更改端口参数，包括字长，奇偶校验，停止位。更新port->read_status_mask和port->ignore_status_mask，以指示接收的事件类型。

  • set_ldisc：描述线变更通知。在tty_port->mutex持有的情况下调用锁定。

  • pm：在指定端口上执行电源管理相关活动。state指示由enum uart_pm_state定义的状态，oldstate 指示前一个状态。该函数不应该用来获取任何资源。该函数将在端口最初打开并最终关闭时被调用，除非端口也是系统控制台。即使没有设置CONFIG_PM，也会发生这种情况。无锁定的情况下调用。

  • type：返回一个指向描述指定端口的字符串常量的指针，或者返回NULL，在这种情况下，字符串'unknown'被替换。无锁定，中断设置依赖于调用者。

  • release_port：释放端口当前正在使用的所有内存和IO区域资源。没有锁定，中断设置依赖于调用者。

  • request_port：请求端口所需的任何内存和IO区域资源。如果任何一个请求失败，当这个函数返回时不应该注册任何资源，并且它应该在失败时返回-EBUSY。无锁定，中断设置依赖于调用者。

  • config_port：执行port所需的自动配置步骤。type包含所需配置的位掩码。UART_CONFIG_TYPE表示该端口需要检测和识别。port->type应该设置为找到的类型，如果没有检测到端口，则设置为PORT_UNKNOWN。

UART_CONFIG_IRQ表示中断信号的自动配置，应该使用标准内核自动探测技术进行探测。在端口有内部硬连线中断的平台上(例如，片上系统实现)，这是不必要的。无锁定，中断设置依赖于调用者。

  • verify_port：验证serinfo中包含的新串行端口信息是否适合此端口类型。无锁定，中断设置依赖于调用者。

  • ioctl：执行任何端口特定的ioctl。IOCTL命令必须使用<asm/ioctl.h>中找到的标准编号系统来定义。无锁定，中断设置依赖于调用者。

unsetunset四、常用API总结unset

//调度写处理
void uart_write_wakeup(struct uart_port *port)

//更新每个端口帧定时信息
void uart_update_timeout(struct uart_port *port, unsigned int cflag, unsigned int baud)

//返回特定端口的波特率
unsigned int uart_get_baud_rate(struct uart_port *port, struct ktermios *termios,const struct ktermios *old, unsigned int min, unsigned int max)

//返回uart的时钟分频系数
unsigned int uart_get_divisor(struct uart_port *port, unsigned int baud)

//获取行状态寄存器信息
int uart_get_lsr_info(struct tty_struct *tty, struct uart_state *state, unsigned int __user *value)

//将控制台（console）消息写入串口
void uart_console_write(struct uart_port *port, const char *s, unsigned int count, void (*putchar)(struct uart_port*, unsigned char))

//获取控制台（console）的端口
struct uart_port *uart_get_console(struct uart_port *ports, int nr, struct console *co)

//解析earlycon选项参数
int uart_parse_earlycon(char *p, unsigned char *iotype, resource_size_t *addr, char **options)

//解析串口baud/parity/bits/flow控制
void uart_parse_options(const char *options, int *baud, int *parity, int *bits, int *flow)

//设置串口控制台参数
int uart_set_options(struct uart_port *port, struct console *co, int baud, int parity, int bits, int flow)


//----------------------------Port/driver注册和移除----------------------------//

//向uart核心层注册一个驱动程序
int uart_register_driver(struct uart_driver *drv)

//从uart核心层移除驱动程序。
//如果底层驱动程序在uart_add_one_port()中注册了端口，则必须通过uart_remove_one_port()删除已经注册的端口。
void uart_unregister_driver(struct uart_driver *drv)
int uart_add_one_port(struct uart_driver *reg, struct uart_port *port);
void uart_remove_one_port(struct uart_driver *reg, struct uart_port *port);

//判断两个端口是否相等。
//此函数可用于确定两个uart_port结构是否描述相同的端口。
bool uart_match_port(const struct uart_port *port1, const struct uart_port *port2)


//电源管理
int uart_suspend_port(struct uart_driver *reg, struct uart_port *port);
int uart_resume_port(struct uart_driver *reg, struct uart_port *port);
  • 底层驱动的助手函数
void uart_handle_dcd_change(struct uart_port *uport, bool active)
void uart_handle_cts_change(struct uart_port *uport, bool active)
void uart_insert_char(struct uart_port *port, unsigned int status,unsigned int overrun, u8 ch, u8 flag);
void uart_xchar_out(struct uart_port *uport, int offset);

bool uart_try_toggle_sysrq(struct uart_port *port, u8 ch)
uart_port_tx_limited (port, ch, count, tx_ready, put_char, tx_done)

//uart端口的发送助手函数
uart_port_tx (port, ch, tx_ready, put_char)

unsetunset五、uart驱动示例剖析unset

1、原厂设计的uart驱动

有些芯片原厂会针对自家的芯片设计开发出uart驱动，例如nxp的imx6ull，针对该系列的SOC，NXP原厂设计出了一个名为imx.c的驱动，位于/drivers/tty/serial目录中。该驱动以平台驱动为框架设计：

static struct platform_driver serial_imx_driver = {
 .probe  = serial_imx_probe,
 .remove  = serial_imx_remove,

 .suspend = serial_imx_suspend,
 .resume  = serial_imx_resume,
 .id_table = imx_uart_devtype,
 .driver  = {
  .name = "imx-uart",
  .of_match_table = imx_uart_dt_ids,
 },
};

设备树匹配表是：

.probe对应的serial_imx_probe()实现如下：

static int serial_imx_probe(struct platform_device *pdev)
{
 struct imx_port *sport;
 void __iomem *base;
 int ret = 0;
 struct resource *res;
 int txirq, rxirq, rtsirq;

 sport = devm_kzalloc(&pdev->dev, sizeof(*sport), GFP_KERNEL);
 if (!sport)
  return -ENOMEM;

 ret = serial_imx_probe_dt(sport, pdev);
 if (ret > 0)
  serial_imx_probe_pdata(sport, pdev);
 else if (ret < 0)
  return ret;

 res = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
 base = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, res);
 if (IS_ERR(base))
  return PTR_ERR(base);

 rxirq = platform_get_irq(pdev, 0);
 txirq = platform_get_irq(pdev, 1);
 rtsirq = platform_get_irq(pdev, 2);

 sport->port.dev = &pdev->dev;
 sport->port.mapbase = res->start;
 sport->port.membase = base;
 sport->port.type = PORT_IMX,
 sport->port.iotype = UPIO_MEM;
 sport->port.irq = rxirq;
 sport->port.fifosize = 32;
 sport->port.ops = &imx_pops;
 sport->port.rs485_config = imx_rs485_config;
 sport->port.rs485.flags =
  SER_RS485_RTS_ON_SEND | SER_RS485_RX_DURING_TX;
 sport->port.flags = UPF_BOOT_AUTOCONF;
 init_timer(&sport->timer);
 sport->timer.function = imx_timeout;
 sport->timer.data     = (unsigned long)sport;

 sport->clk_ipg = devm_clk_get(&pdev->dev, "ipg");
 if (IS_ERR(sport->clk_ipg)) {
  ret = PTR_ERR(sport->clk_ipg);
  dev_err(&pdev->dev, "failed to get ipg clk: %d\n", ret);
  return ret;
 }

 sport->clk_per = devm_clk_get(&pdev->dev, "per");
 if (IS_ERR(sport->clk_per)) {
  ret = PTR_ERR(sport->clk_per);
  dev_err(&pdev->dev, "failed to get per clk: %d\n", ret);
  return ret;
 }

 sport->port.uartclk = clk_get_rate(sport->clk_per);
 if (sport->port.uartclk > IMX_MODULE_MAX_CLK_RATE) {
  ret = clk_set_rate(sport->clk_per, IMX_MODULE_MAX_CLK_RATE);
  if (ret < 0) {
   dev_err(&pdev->dev, "clk_set_rate() failed\n");
   return ret;
  }
 }
 sport->port.uartclk = clk_get_rate(sport->clk_per);

 /*
  * Allocate the IRQ(s) i.MX1 has three interrupts whereas later
  * chips only have one interrupt.
  */
 if (txirq > 0) {
  ret = devm_request_irq(&pdev->dev, rxirq, imx_rxint, 0,
           dev_name(&pdev->dev), sport);
  if (ret)
   return ret;

  ret = devm_request_irq(&pdev->dev, txirq, imx_txint, 0,
           dev_name(&pdev->dev), sport);
  if (ret)
   return ret;
 } else {
  ret = devm_request_irq(&pdev->dev, rxirq, imx_int, 0,
           dev_name(&pdev->dev), sport);
  if (ret)
   return ret;
 }

 imx_ports[sport->port.line] = sport;

 platform_set_drvdata(pdev, sport);

 return uart_add_one_port(&imx_reg, &sport->port);
}

从上述代码可知，依然是常规驱动程序设计的思路。在.probe中进行的步骤有：

  • （1）为描述imx的uart的struct imx_port分配内存。
  • （2）解析设备树中信息，获取resource。
  • （3）获取中断相关配置参数。
  • （4）初始化struct imx_port中的组成元素。
  • （5）uart时钟参数配置和使能。
  • （6）使用uart_add_one_port()向uart_driver添加uart_port，在这里就是向imx_reg添加sport->port。imx_reg是struct uart_driver的具体实例；sport->port是struct imx_port中关联的struct uart_port。

2、8250标准uart驱动

本小节中的uart驱动指单纯针对一款SOC设计的驱动，该部分驱动一般由芯片原厂提供。除此之外，有些SOC设计公司会基于标准（例如16550A）的uart通信机制设计UART硬件部分。从而软件驱动上也能使用标准的uart驱动进行通信。例如：8250。linux内核中，8250串口通用驱动的主要文件如下：

  • drivers/tty/serial/8250/8250_core.c ：8250串口驱动核心。
  • drivers/tty/serial/8250/8250_dw.c ：Synopsis DesignWare 8250串口驱动。
  • drivers/tty/serial/8250/8250_dma.c ：8250串口DMA驱动。
  • drivers/tty/serial/8250/8250_port.c ：8250串口端口操作。
  • drivers/tty/serial/8250/8250_early.c ：8250串口early console驱动。

例如rk3568，对于rk3568关于uart的设备，是使用设备树进行描述：

主机侧对应的驱动程序则是Synopsis DesignWare 8250串口驱动，由drivers/tty/serial/8250/8250_dw.c文件描述。在该驱动程序中，使用platform驱动方案实现驱动的设计：

当设备和驱动匹配后，会执行dw8250_probe()函数，该函数实现如下：

static int dw8250_probe(struct platform_device *pdev)
{
 struct uart_8250_port uart = {}, *up = &uart;
 struct uart_port *p = &up->port;
 struct device *dev = &pdev->dev;
 struct dw8250_data *data;
 struct resource *regs;
 int irq;
 int err;
 u32 val;

 regs = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
 if (!regs)
  return dev_err_probe(dev, -EINVAL, "no registers defined\n");

 irq = platform_get_irq_optional(pdev, 0);
 /* no interrupt -> fall back to polling */
 if (irq == -ENXIO)
  irq = 0;
 if (irq < 0)
  return irq;

 spin_lock_init(&p->lock);
 p->mapbase = regs->start;
 p->irq  = irq;
 p->handle_irq = dw8250_handle_irq;
 p->pm  = dw8250_do_pm;
 p->type  = PORT_8250;
 p->flags = UPF_SHARE_IRQ | UPF_FIXED_PORT;
 p->dev  = dev;
 p->iotype = UPIO_MEM;
 p->serial_in = dw8250_serial_in;
 p->serial_out = dw8250_serial_out;
 p->set_ldisc = dw8250_set_ldisc;
 p->set_termios = dw8250_set_termios;

 p->membase = devm_ioremap(dev, regs->start, resource_size(regs));
 if (!p->membase)
  return -ENOMEM;

 data = devm_kzalloc(dev, sizeof(*data), GFP_KERNEL);
 if (!data)
  return -ENOMEM;

 data->data.dma.fn = dw8250_fallback_dma_filter;
 data->pdata = device_get_match_data(p->dev);
 p->private_data = &data->data;

 data->uart_16550_compatible = device_property_read_bool(dev,
      "snps,uart-16550-compatible");

 err = device_property_read_u32(dev, "reg-shift", &val);
 if (!err)
  p->regshift = val;

 err = device_property_read_u32(dev, "reg-io-width", &val);
 if (!err && val == 4) {
  p->iotype = UPIO_MEM32;
  p->serial_in = dw8250_serial_in32;
  p->serial_out = dw8250_serial_out32;
 }

 if (device_property_read_bool(dev, "dcd-override")) {
  /* Always report DCD as active */
  data->msr_mask_on |= UART_MSR_DCD;
  data->msr_mask_off |= UART_MSR_DDCD;
 }

 if (device_property_read_bool(dev, "dsr-override")) {
  /* Always report DSR as active */
  data->msr_mask_on |= UART_MSR_DSR;
  data->msr_mask_off |= UART_MSR_DDSR;
 }

 if (device_property_read_bool(dev, "cts-override")) {
  /* Always report CTS as active */
  data->msr_mask_on |= UART_MSR_CTS;
  data->msr_mask_off |= UART_MSR_DCTS;
 }

 if (device_property_read_bool(dev, "ri-override")) {
  /* Always report Ring indicator as inactive */
  data->msr_mask_off |= UART_MSR_RI;
  data->msr_mask_off |= UART_MSR_TERI;
 }

 /* Always ask for fixed clock rate from a property. */
 device_property_read_u32(dev, "clock-frequency", &p->uartclk);

 /* If there is separate baudclk, get the rate from it. */
 data->clk = devm_clk_get_optional(dev, "baudclk");
 if (data->clk == NULL)
  data->clk = devm_clk_get_optional(dev, NULL);
 if (IS_ERR(data->clk))
  return PTR_ERR(data->clk);

 INIT_WORK(&data->clk_work, dw8250_clk_work_cb);
 data->clk_notifier.notifier_call = dw8250_clk_notifier_cb;

 err = clk_prepare_enable(data->clk);
 if (err)
  return dev_err_probe(dev, err, "could not enable optional baudclk\n");

 err = devm_add_action_or_reset(dev, dw8250_clk_disable_unprepare, data->clk);
 if (err)
  return err;

 if (data->clk)
  p->uartclk = clk_get_rate(data->clk);

 /* If no clock rate is defined, fail. */
 if (!p->uartclk)
  return dev_err_probe(dev, -EINVAL, "clock rate not defined\n");

 data->pclk = devm_clk_get_optional(dev, "apb_pclk");
 if (IS_ERR(data->pclk))
  return PTR_ERR(data->pclk);

 err = clk_prepare_enable(data->pclk);
 if (err)
  return dev_err_probe(dev, err, "could not enable apb_pclk\n");

 err = devm_add_action_or_reset(dev, dw8250_clk_disable_unprepare, data->pclk);
 if (err)
  return err;

 data->rst = devm_reset_control_get_optional_exclusive(dev, NULL);
 if (IS_ERR(data->rst))
  return PTR_ERR(data->rst);

 reset_control_deassert(data->rst);

 err = devm_add_action_or_reset(dev, dw8250_reset_control_assert, data->rst);
 if (err)
  return err;

 dw8250_quirks(p, data);

 /* If the Busy Functionality is not implemented, don't handle it */
 if (data->uart_16550_compatible)
  p->handle_irq = NULL;

 if (!data->skip_autocfg)
  dw8250_setup_port(p);

 /* If we have a valid fifosize, try hooking up DMA */
 if (p->fifosize) {
  data->data.dma.rxconf.src_maxburst = p->fifosize / 4;
  data->data.dma.txconf.dst_maxburst = p->fifosize / 4;
  up->dma = &data->data.dma;
 }

 data->data.line = serial8250_register_8250_port(up);
 if (data->data.line < 0)
  return data->data.line;

 /*
  * Some platforms may provide a reference clock shared between several
  * devices. In this case any clock state change must be known to the
  * UART port at least post factum.
  */
 if (data->clk) {
  err = clk_notifier_register(data->clk, &data->clk_notifier);
  if (err)
   return dev_err_probe(dev, err, "Failed to set the clock notifier\n");
  queue_work(system_unbound_wq, &data->clk_work);
 }

 platform_set_drvdata(pdev, data);

 pm_runtime_set_active(dev);
 pm_runtime_enable(dev);

 return 0;
}

在上述probe中，主要执行的操作如下：

  • （1）从platform_device中提取中struct resource。
  • （2）设置struct uart_port中组成元素的初始化参数值和一些必要的callback。
  • （3）读取dev中的参数值。
  • （4）设置时钟。
  • （5）调用serial8250_register_8250_port()注册8250端口。

unsetunset六、总结unset

  • 1、本文描述了linux下的uart框架，因uart隶属于tty，故而芯片原厂一般会将与uart相关的驱动放置于/drivers/tty/serial目录中。

  • 2、关于linux下的uart驱动，芯片原厂一般都会去实现，而不用再去开发这一层的驱动。但是uart驱动框架还是值得去了解和学习。本文总结了一些常用的API（以具体linux版本为主），也简要分析了两款芯片的uart驱动程序。

  • 3、基于linux，作为uart的使用者，只需要通过设备树传递uart相关的参数（假如linux支持设备树），这时候uart驱动程序会自动加载运行，向用户空间暴露出设备节点，这时候用户空间就可以方便的使用uart进行通信了。

  • 4、芯片原厂设计的驱动，往往具有兼容性，支持多款同系列或者同类型的芯片！

参考链接

https://docs.kernel.org/driver-api/serial/driver.html?highlight=uart#c.uart_ops

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