Framing Analysis of Uart Driver In Linux

Author:Visteonding

项目：Eagle2

平台：Imx6_solo/Linux

废话不说直接进入主题

一、Linux 下的tty/uart 架构

 

二、Uart 设备中重要的数据结构及其关联。

这里有两个关键三个关键的数据结构。uart_driver、uart_port、uart_status。

uart_driver 相当于设备驱动，uart_port 相当于串口设备。在Eagle2/imx 中我们定义了五个串口设备分别是0、1、2、3、4。（参考代码arch/arm/mach-mx6/eagle_mx6solo.c） imx6q_add_imx_uart 这个函数被调用5次分别添加了5个串口设备，设备的id 分别是0、1、2、3、4。

 

我们在/driver/tty/serial/imx.c 中定义了uart_driver, driver的名字为ttymxc。然后我们调用uart_driver_register函数来注册一个uart_driver，因为之前我们在uart_driver中定义的drv->nr为8，所以在这里我们就分配了8个uart_state的存储空间给drv->state。然后我们对uart_driver 中的tty_driver进行初始化，然后调用tty_register_driver注册该tty_driver,并分配好了drv->nr个次设备号，这样我们就完成了字符设备驱动的注册，同时还调用list_add将该tty_driver加入tty_driver_list。

然后我们会调用uart_add_one_port来完成一个uart设备的添加，应为我们要添加五个uart设备所以这个函数被调用五次uart_port的id分别为platform_device 的id0、1、2、3、4。uart_add_one_port 函数的另外一个作用就是完成uart_port 与 uart_driver 的绑定。绑定的方法就是通过uart_state。我们通过id作为uart_state数组的索引来分配uart_state给uart_port，在uart_add_one_port中我们还会调用另外一个函数，tty_register_device,这里我们会把uart_port的id作为此设备好来创建设备结点，这样我们就可以在/dev目录下看到如下设备结点：ttymxc0、ttymxc1、ttymxc2、ttymxc3、ttymxc4。

另外三个比较重要的结构体是tty_driver、tty_struct、tty_ldisc. 

之前我们利用uart_port的id作为此设备号来创建设备结点。当我们打开该设备结点时就可以利用该备号作为索引来寻找对应的uart_port。

在我们要向对应的uart_port写数据之前要经过tty_ldisc来对相应的数据进行格式化。如果我们想要我们的数据按照BT的规范来发送，那么我们可以再这里添加对应的线路规程（tty_ldisc）(目前这部分工作还没有人来做，不知道是因为BT协议不是free或其它什么原因，不多ldis号已经给BT分配好了，如果可以移植进去或许还可以在GUN中留下名字，呵呵！)。目前我们用的线路规程就是将数据直接写入uart_port, ldis 号为N_TTY。

这里如何将tty_driver 和 tty_ldisc 联系起来， tty_struct 起了很关键的作用。

首先必须明确一点概念tty_driver有很多uart_driver只是tty_driver的一种，我们自己也可以创建我们自己的tty_driver(类似于伪终端)。所以问题的关键点在于如何根据设备结点来找到uar port的tty_driver。这里住设备号就起到了很关键的作用，我们利用主设备号来探测该结点对应的那类tty设备然后利用次设备号来索引对应的设备，这里还用到了Linux下双向联表的相关知识（这里暂不作介绍）。

当我们用主设备号索引到我们注册的tty_driver后，我们为其初始化tty_struct结构体，在对tty_struct结构体初始化的过程中我们会为其分配对应的线路规程（这里为N_tty）。同时把索引号index付给tty_struct结构体中的index（tty->index=index）,做这个工作的目的就是为了索引uart_driver中的uart_status已找到对应的uart_port。

 

 

 

 

 

 

 

三、系统调用流程：

用户的数据首先经过系统调用到达内核。然后数据到达分配好的线路规程，然后在tty线路规程中会把协议好的数据利用tty_struct中的接口函数最终将数据传送到我们自己定义的函数startup。在startup函数中我们会直接和寄存器打交道。

 

这里我重点介绍一下如何添加一个线路规程，如果有机会可以将蓝牙协议移植到地层（难度很大）。

在添加一个线路规程之前首先要注册一个线路规程。接口函数为：

tty_register_ldisc(int disc, struct tty_ldisc_ops *new_ldisc)。

第一个参数是线路规程号，第二个参数对应线路规程的协议。目前采用的串口线路规程为N_TTY,线路规程的索引号为0。系统已经给蓝牙分配好了线路规程号N_HCI,索引号为13。所以我们可以如下注册蓝牙的线路规程。

tty_register_ldisc(N_HCI, &tty_ldisc_N_HCI)，前提是我们必须定义好我们的协议tty_ldisc_N_HCI。

注册好我们的线路规程号后，我们把该线路规程的地址赋给指向该指针的数组tty_ldisc[]，N_HCI为对应的数组号。

注册完tty_ldisc后，下一步的工作就是把该线路规程分配给对tty_struct。实例代码如下

struct tty_ldisc *ld = tty_ldisc_get(N_HCI)。//以线路号为索引，从tty_ldisc[]中获取线路规程。

tty_ldisc_assign(tty,ld) //把获取的线路规程分配给tty_struct。

至此，我们就完成了蓝牙线路规程的注册和分配。

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