uclinux内核的console(1)：数据结构
rev 0.2
快乐虾
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本文适用于
ADI bf561 DSP
uclinux-2008r1.5-rc3 (smp patch)
Visual DSP++ 5.0 (update 5)
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内核中与console相关的结构体可以分为通用定义与不同体系结构的定义两部分，通用定义与具体的硬件无关，它只是定义了一类硬件的通用参数与接口，不同的体系结构下还需要加上一些特有的东西。
1.1 串口通用定义
1.1.1 uart_ops
这个结构体的定义位于include/linux/serial_core.h，它定义了UART要实现的操作：
/*
* This structure describes all the operations that can be
* done on the physical hardware.
*/
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 (*send_xchar)(struct uart_port *, char ch);
void (*stop_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 (*set_termios)(struct uart_port *, struct ktermios *new,
struct ktermios *old);
void (*pm)(struct uart_port *, unsigned int state,
unsigned int oldstate);
int (*set_wake)(struct uart_port *, unsigned int state);
/*
* Return a string describing the type of the port
*/
const char *(*type)(struct uart_port *);
/*
* Release IO and memory resources used by the port.
* This includes iounmap if necessary.
*/
void (*release_port)(struct uart_port *);
/*
* Request IO and memory resources used by the port.
* This includes iomapping the port if necessary.
*/
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);
};
1.1.2 uart_port
这个结构体的定义位于include/linux/serial_core.h，从它的位置可以看出，这是一个与具体硬件无关的结构体，它提供了对UART的描述信息，对于某个具体的UART，可能只使用其中的某些字段。
struct uart_port {
spinlock_t lock; /* port lock */
unsigned int iobase; /* in/out[bwl] */
unsigned char __iomem *membase; /* read/write[bwl] */
unsigned int irq; /* irq number */
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_info *info; /* pointer to parent info */
struct uart_icount icount; /* statistics */
struct console *cons; /* struct console, if any */
upf_t flags;
unsigned int mctrl; /* current modem ctrl settings */
unsigned int timeout; /* character-based timeout */
unsigned int type; /* port type */
const struct uart_ops *ops;
unsigned int custom_divisor;
unsigned int line; /* port index */
unsigned long mapbase; /* for ioremap */
struct device *dev; /* parent device */
unsigned char hub6; /* this should be in the 8250 driver */
unsigned char unused[3];
void *private_data; /* generic platform data pointer */
};
在内核中，没有为uart_port定义独立的变量，它将从属于某个具体的serial_port，对于bf561，它将从属于bfin_serial_port这一结构体。
实际上内核只使用了以下几个成员：
l uartclk：这个值将设置为BF561的系统时钟频率，在我的系统中，它将为99M。
l ops：定义对UART的操作函数，指向bfin_serial_pops这一变量。
l line：串口序号，只有一个串口，恒为0。
l iotype：取UPIO_MEM，即直接寄存器访问方式。
l membase：指向UART_THR(0xFFC0 0400)，即UART的发送寄存器。
l mapbase：与membase相同。
l irq：内核中中断描述数组(irq_desc)的序号，指UART接收中断(IRQ_UART_RX)。
l flags：配置为UPF_BOOT_AUTOCONF。
1.2 不同体系结构下的串口定义
1.2.1 bfin_serial_port
这个结构体的定义在include/asm/mach/bfin-serial-5xx.h中：
struct bfin_serial_port {
struct uart_port port;
unsigned int old_status;
unsigned int lsr;
#ifdef CONFIG_SERIAL_BFIN_DMA
int tx_done;
int tx_count;
struct circ_buf rx_dma_buf;
struct timer_list rx_dma_timer;
int rx_dma_nrows;
unsigned int tx_dma_channel;
unsigned int rx_dma_channel;
struct work_struct tx_dma_workqueue;
#endif
};
此结构体在uart_port的基础上，扩充了几个成员。
在内核中，有这样的定义：
struct bfin_serial_port bfin_serial_ports[NR_PORTS];
在这里，NR_PORTS的值为1，对UART的所有操作都将通过这一变量来完成。
需要注意的是rx_dma_timer这个成员，在串口初始化的时候，它将调用
init_timer(&(bfin_serial_ports[i].rx_dma_timer));
向内核注册一个时钟源。
1.3 console
这个结构体的定义在include/linux/console.h中，它定义了一个console驱动需要提供的信息及其必须实现的一些操作：
/*
* The interface for a console, or any other device that wants to capture
* console messages (printer driver?)
*
* If a console driver is marked CON_BOOT then it will be auto-unregistered
* when the first real console is registered. This is for early-printk drivers.
*/
struct console {
char name[16];
void (*write)(struct console *, const char *, unsigned);
int (*read)(struct console *, char *, unsigned);
struct tty_driver *(*device)(struct console *, int *);
void (*unblank)(void);
int (*setup)(struct console *, char *);
short flags;
short index;
int cflag;
void *data;
struct console *next;
};
在内核中，对此结构体初始化为：
static struct console bfin_serial_console = {
.name = BFIN_SERIAL_NAME, // 即”ttyBF”
.write = bfin_serial_console_write,
.device = uart_console_device,
.setup = bfin_serial_console_setup,
.flags = CON_PRINTBUFFER,
.index = -1,
.data = &bfin_serial_reg,
};
而console中的cflag则保存了串口配置，如CREAD | HUPCL | CLOCAL | B57600 | CS8，使用它即可知道当前的串口配置。
flags的值在初始化完成后则变成了CON_PRINTBUFFER | CON_ENABLED | CON_CONSDEV。
index的值在初始化完成后变成0，因为只使用serial console。
这里值得注意的是setup回调函数，当console初始化时，它需要初始化与此console相关的硬件，此时它将调用setup这一回调函数来完成此工作。
1.4 ktermios
这个结构体用于定义一个终端需要使用的参数：
struct ktermios {
tcflag_t c_iflag; /* input mode flags */
tcflag_t c_oflag; /* output mode flags */
tcflag_t c_cflag; /* control mode flags */
tcflag_t c_lflag; /* local mode flags */
cc_t c_line; /* line discipline */
cc_t c_cc[NCCS]; /* control characters */
speed_t c_ispeed; /* input speed */
speed_t c_ospeed; /* output speed */
};
它并没有定义相关的结构体，仅仅用于向bfin_serial_set_termios传递参数。
几个比较重要的值：
c_cflag：串口的波特率、校验位、字长这几个参数都通过这个标志来传递。
1 参考资料
uclinux-2008r1-rc8(bf561)内核的console(1)：数据结构（2008/5/29）
uclinux-2008r1-rc8(bf561)内核的console(2)：驱动初始化(2008/5/29)
uclinux-2008r1-rc8(bf561)内核的console(3)：通过console输出信息(2008/5/29)