linux UART驱动-程序员宅基地

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module_init(s3c24xx_serial_modinit);

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;
}

我们先看一下 uart_register_driver 函数的原型

int uart_register_driver(struct uart_driver *drv);

该函数只有一个参数 struct uart_driver *drv
struct uart_driver 结构在uart驱动开发中是一个非常重要的结构,先看一下这个结构体的定义:

struct uart_driver {
	struct module		*owner;
	const char		*driver_name;
	const char		*dev_name;
	int			 major;
	int			 minor;
	int			 nr;
	struct console		*cons;

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

前面几个成员都比较简单,规定了驱动的名称和设备的名称,还有主、次设备号和uart设备的个数;
最后两个结构体成员比较重要,看上面的注释说这是私有的数据,驱动开发者不应该去操作这两个成
员,它们应该被初始化为空。
事实上,uart_register_driver 函数主要就是在操作这两个结构体成员,下面的代码将会分析。作为
驱动开发者,我们应该像下面这样定义一个 struct uart_driver 结构体的变量:

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,
};


int uart_register_driver(struct uart_driver *drv)
{
	struct tty_driver *normal = NULL;
	int i, retval;

	BUG_ON(drv->state);

	/*
	 * Maybe we should be using a slab cache for this, especially if
	 * we have a large number of ports to handle.
	 */
//说明1
	drv->state = kzalloc(sizeof(struct uart_state) * drv->nr, GFP_KERNEL);
	retval = -ENOMEM;
	if (!drv->state)
		goto out;

//说明2
	normal  = alloc_tty_driver(drv->nr);
	if (!normal)
		goto out;

	drv->tty_driver = normal;

	normal->owner		= drv->owner;
	normal->driver_name	= drv->driver_name;
	normal->name		= drv->dev_name;
	normal->major		= drv->major;
	normal->minor_start	= drv->minor;
	normal->type		= TTY_DRIVER_TYPE_SERIAL;
	normal->subtype		= SERIAL_TYPE_NORMAL;
	normal->init_termios	= tty_std_termios;
	normal->init_termios.c_cflag = B9600 | CS8 | CREAD | HUPCL | CLOCAL;
	normal->init_termios.c_ispeed = normal->init_termios.c_ospeed = 9600;
	normal->flags		= TTY_DRIVER_REAL_RAW | TTY_DRIVER_DYNAMIC_DEV;
	normal->driver_state    = drv;
	tty_set_operations(normal, &uart_ops);

	/*
	 * Initialise the UART state(s).
	 */
//说明3
	for (i = 0; i < drv->nr; i++) {
		struct uart_state *state = drv->state + i;
		struct tty_port *port = &state->port;

		tty_port_init(port);
		port->close_delay     = 500;	/* .5 seconds */
		port->closing_wait    = 30000;	/* 30 seconds */
		tasklet_init(&state->tlet, uart_tasklet_action,
			     (unsigned long)state);
	}

//说明4
	retval = tty_register_driver(normal);
 out:
	if (retval < 0) {
		put_tty_driver(normal);
		kfree(drv->state);
	}
	return retval;
}

说明1:
分配drv->nr个struct uart_state结构体大小的内存,把地址赋给drv->state,
struct uart_state也是一个很重要的结构体,其中的struct uart_port *uart_port成员
将在我们自己写的驱动probe函数中进行初始化,后面会分析。


说明2:
这里主要为成员变量 drv->tty_driver 分配内存,并且初始化 tty_driver。
可以看出前面几个成员的值都是通过drv传递进来的;最后将成员driver_state指向drv;
tty_set_operations(normal, &uart_ops)这个函数很简单,主要是为成员ops赋值。
变量 uart_ops 是一个全局变量。

struct tty_driver *alloc_tty_driver(int lines)
{
	struct tty_driver *driver;

	driver = kzalloc(sizeof(struct tty_driver), GFP_KERNEL);
	if (driver) {
		kref_init(&driver->kref);
		driver->magic = TTY_DRIVER_MAGIC;
		driver->num = lines;
		/* later we'll move allocation of tables here */
	}
	return driver;
}

void tty_set_operations(struct tty_driver *driver,
			const struct tty_operations *op)
{
	driver->ops = op;
};

说明3:
这里主要初始化struct tty_driver结构体中的struct tty_port成员

说明4:
调用 tty_register_driver 函数注册一个字符设备

int tty_register_driver(struct tty_driver *driver)
{
	int error;
	int i;
	dev_t dev;
	void **p = NULL;

	TTY_DRIVER_DEVPTS_MEM:使用devpts进行动态内存映射
	//driver->flags		= TTY_DRIVER_REAL_RAW | TTY_DRIVER_DYNAMIC_DEV;
//说明1
	if (!(driver->flags & TTY_DRIVER_DEVPTS_MEM) && driver->num) {
		p = kzalloc(driver->num * 2 * sizeof(void *), GFP_KERNEL);
		if (!p)
			return -ENOMEM;
	}

	if (!driver->major) {
		error = alloc_chrdev_region(&dev, driver->minor_start,
						driver->num, driver->name);
		if (!error) {
			driver->major = MAJOR(dev);
			driver->minor_start = MINOR(dev);
		}
	} else {
		dev = MKDEV(driver->major, driver->minor_start);
		error = register_chrdev_region(dev, driver->num, driver->name);
	}
	if (error < 0) {
		kfree(p);
		return error;
	}

//说明2
	if (p) {
		driver->ttys = (struct tty_struct **)p;
		driver->termios = (struct ktermios **)(p + driver->num);
	} else {
		driver->ttys = NULL;
		driver->termios = NULL;
	}

	cdev_init(&driver->cdev, &tty_fops);
	driver->cdev.owner = driver->owner;
	error = cdev_add(&driver->cdev, dev, driver->num);
	if (error) {
		unregister_chrdev_region(dev, driver->num);
		driver->ttys = NULL;
		driver->termios = NULL;
		kfree(p);
		return error;
	}

	mutex_lock(&tty_mutex);
//说明3:
	list_add(&driver->tty_drivers, &tty_drivers);
	mutex_unlock(&tty_mutex);

	if (!(driver->flags & TTY_DRIVER_DYNAMIC_DEV)) {
		for (i = 0; i < driver->num; i++)
		    tty_register_device(driver, i, NULL);
	}
	proc_tty_register_driver(driver);
	driver->flags |= TTY_DRIVER_INSTALLED;
	return 0;
}

说明:
在这个函数里我们可以看见这几个很熟悉的函数:
1,register_chrdev_region
2,cdev_init
3,cdev_add
以上这些都表明这是在向内核注册一个字符设备。


说明1和说明2:
先看一下 struct tty_driver 结构体中的两个成员:

struct tty_driver {
	...
	/*
	 * Pointer to the tty data structures
	 */
	struct tty_struct **ttys;
	struct ktermios **termios;
	...
};

这两个成员都是二级指针,注释说明它们是指向tty数据结构的指针,这里首先为它们
分配地址,其中的ttys变量将会在调用tty_open的时候用到。


说明3:
将该驱动挂载到全局变量tty_drivers中,将来我们调用tty_open的时候会从这个全局变量
中查找该驱动。




附记:
A:
cdev_init函数中用到的变量 tty_fops 是一个全局变量,定义如下:

static const struct file_operations tty_fops = {
	.llseek		= no_llseek,
	.read		= tty_read,
	.write		= tty_write,
	.poll		= tty_poll,
	.unlocked_ioctl	= tty_ioctl,
	.compat_ioctl	= tty_compat_ioctl,
	.open		= tty_open,
	.release	= tty_release,
	.fasync		= tty_fasync,
};

B:
uart_register_driver -> tty_set_operations(normal, &uart_ops)中
的 uart_ops 也是一个全局变量,定义如下:

static const struct tty_operations uart_ops = {
	.open		= uart_open,
	.close		= uart_close,
	.write		= uart_write,
	.put_char	= uart_put_char,
	.flush_chars	= uart_flush_chars,
	.write_room	= uart_write_room,
	.chars_in_buffer= uart_chars_in_buffer,
	.flush_buffer	= uart_flush_buffer,
	.ioctl		= uart_ioctl,
	.throttle	= uart_throttle,
	.unthrottle	= uart_unthrottle,
	.send_xchar	= uart_send_xchar,
	.set_termios	= uart_set_termios,
	.set_ldisc	= uart_set_ldisc,
	.stop		= uart_stop,
	.start		= uart_start,
	.hangup		= uart_hangup,
	.break_ctl	= uart_break_ctl,
	.wait_until_sent= uart_wait_until_sent,
#ifdef CONFIG_PROC_FS
	.proc_fops	= &uart_proc_fops,
#endif
	.tiocmget	= uart_tiocmget,
	.tiocmset	= uart_tiocmset,
#ifdef CONFIG_CONSOLE_POLL
	.poll_init	= uart_poll_init,
	.poll_get_char	= uart_poll_get_char,
	.poll_put_char	= uart_poll_put_char,
#endif
};

C: 
struct uart_state 结构的声明如下:

struct uart_state {
	struct tty_port		port;

	int			pm_state;
	struct circ_buf		xmit;

	struct tasklet_struct	tlet;
	struct uart_port	*uart_port;
};

D: 
struct tty_driver 结构的声明如下:

struct tty_driver {
	int	magic;		/* magic number for this structure */
	struct kref kref;	/* Reference management */
	struct cdev cdev;
	struct module	*owner;
	const char	*driver_name;
	const char	*name;
	int	name_base;	/* offset of printed name */
	int	major;		/* major device number */
	int	minor_start;	/* start of minor device number */
	int	minor_num;	/* number of *possible* devices */
	int	num;		/* number of devices allocated */
	short	type;		/* type of tty driver */
	short	subtype;	/* subtype of tty driver */
	struct ktermios init_termios; /* Initial termios */
	int	flags;		/* tty driver flags */
	struct proc_dir_entry *proc_entry; /* /proc fs entry */
	struct tty_driver *other; /* only used for the PTY driver */

	/*
	 * Pointer to the tty data structures
	 */
	struct tty_struct **ttys;
	struct ktermios **termios;
	struct ktermios **termios_locked;
	void *driver_state;

	/*
	 * Driver methods
	 */

	const struct tty_operations *ops;
	struct list_head tty_drivers;
};

总结:
uart_register_driver函数主要围绕着结构体 struct uart_driver 展开,
其中该结构中的前几个成员需要我们自己定义,最后两个成员由该函数分配内存
并初始化。
uart_register_driver函数最后调用tty_register_driver函数向内核中注册
一个字符设备。
struct uart_driver结构起着非常重要的作用,在后面其它的操作中,基本上
都是围绕着该结构进行的














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