基于Linux的tty架构及UART驱动详解 (3)

由于电缆的限制，在普通的控制通讯中一般不采用硬件流控制，而是使用软件流控制。一般通过XON/XOFF来实现软件流控制。常用方法是：当接收端的输入缓冲区内数据量超过设定的高位时，就向数据发送端发送XOFF字符后就立即停止发送数据；当接收端的输入缓冲区内数据量低于设定的低位时，就向数据发送端发送XON字符（十进制的17或Control-Q),发送端收到XON字符后就立即开始发送数据。一般可从设备配套源程序中找到发送端收到XON字符后就立即发送数据。一般可以从设备配套源程序中找到发送的是什么字节。

应注意，若传输的是二进制的数据，标志字符也可能在数据流中出现而引起误操作，这是软件流控的缺陷，而硬件流控不会出现这样的问题。

二、Linux serial框架

在Linux系统中，终端是一种字符型设备，它有多种类型，通常使用tty(Teletype)来简称各种类型的终端设备。对于嵌入式系统而言，最普遍采用的是Uart（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter），串行端口，日常生活中简称端口

2.1. TTY驱动程序框架 2.1.1. TTY概念 2.1.1.1. 串口终端（/dev/ttyS*）

串口终端是使用计算机串口连接的终端设备。Linux把每个串行端口都看做是一个字符设备。这些串行端口所对应的设备名称是/dev/ttySAC*;

2.1.1.2. 控制台终端（/dev/console）

在Linux系统中，计算机的输出设备通常被称为控制台终端，这里特指printk信息输出到设备。/dev/console是一个虚拟的设备，它需要映射到真正的tty上，比如通过内核启动参数“console=ttySCA0”就把console映射到了串口0

2.1.1.3. 虚拟终端（/dev/tty*）

当用户登录时，使用的是虚拟终端。使用Ctcl+Alt[F1 - F6]组合键时，我们就可以切换到tty1、tty2、tty3等上面去。tty*就称为虚拟终端，而tty0则是当前所使用虚拟终端的一个别名。

2.1.2. TTY架构分析

整个 tty架构大概的样子如图3.1所示，简单来分的话可以说成两层，一层是下层我们的串口驱动层，它直接与硬件相接触，我们需要填充一个 struct uart_ops 的结构体，另一层是上层 tty 层，包括 tty 核心以及线路规程，它们各自都有一个 Ops 结构，用户空通过间是 tty 注册的字符设备节点来访问。

如图3.2所示，tty设备发送数据的流程为：tty核心从一个用户获取将要发送给一个tty设备的数据，tty核心将数据传递给tty线路规程驱动，接着数据被传到tty驱动，tty驱动将数据转换为可以发给硬件的格式。

接收数据的流程为:从tty硬件接收到的数据向上交给tty驱动，接着进入tty线路规程驱动，再进入tty核心，在这里它被一个用户获取。

2.2. 关键数据结构 2.2.1. Struct uart_driver

uart_driver 包含了串口设备名，串口驱动名，主次设备号，串口控制台（可选））等信息，还封装了tty_driver
（底层串口驱动无需关心tty_driver)

struct uart_driver { struct module *owner; /*拥有该uart_driver的模块，一般为THIS_MODULE*/ const char *driver_name; /*驱动串口名，串口设备名以驱动名为基础*/ const char *dev_name; /*串口设备名*/ int major; /*主设备号*/ int minor; /*次设备号*/ int nr; /*该uart_driver支持的串口数*/ struct console *cons; /*其对应的console,若该uart_driver支持serial console, *否则为NULL*/ /* * these are private; the low level driver should not * touch these; they should be initialised to NULL */ struct uart_state *state; /*下层，窗口驱动层*/ struct tty_driver *tty_driver; /*tty相关*/ 2.2.2. struct console

实现控制台打印功能必须要注册的结构体

struct console { char name[16]; void(*write)(struct console *，const char *, unsigined); int (*read)(struct console *, char *, unsigned); struct tty_driver *(struct console *,int*); void (*unblank)(void); int (*setup)(struct console *, char *); int (*early_setup)(void); short flags; short index; /*用来指定该console使用哪一个uart port (对应的uart_port中的line),如果为-1,kernel会自动选择第一个uart port*/ int cflag; void *data; struct console *next; }; 2.2.3. struct uart_state

每一个uart端口对应着一个uart_state，该结构体将uart_port与对应的circ_buf联系起来。uart_state有两个成员在底层串口驱动会用到:xmit和port。用户空间程序通过串口发送数据时，上层驱动将用户数据保存在xmit;而串口发送中断处理函数就是通过xmit获取到用户数据并将它们发送出去。串口接收中断处理函数需要通过port将接收到的数据传递给线路规程层。

struct uart_state { struct tty_port port; enum uart_pm_state pm_state; struct circ_buf xmit; struct uart_port *uart_port; /*对应于一个串口设备*/ }； 2.2.4. struct uart_port