1 一.I.MX6 UART驱动 2 文件路径:linux_IMX6_CoreC_3.0.35_for_Linuxdrivers tyserialimx.c 3 1.驱动入口函数:imx_serial_init() 4 1.1 static int __init imx_serial_init(void) 5 ret = uart_register_driver(&imx_reg); //驱动加载的时候调用了这个函数注册串口驱动,将参数imx_reg注册进了tty层 6 struct tty_driver *normal; 7 normal = alloc_tty_driver(drv->nr); //申请tty驱动，串口设备套上了一层tty驱动的外壳 8 ... 9 tty_set_operations(normal, &uart_ops); 10 //上面这段代码可以得出一个结论，uart_driver的数据类型其实就是tty_driver,两者进行数据转换之后注册进了tty层。 11 //tty_set_operations(normal, &uart_ops);将uart的操作函数和tty关联起来，应用层对于tty的操作都将对应到uart的操作 12 13 retval = tty_register_driver(normal); //向TTY核心层注册一个TTY驱动,所以串口设备其实就是一个tty类型的设备 14 alloc_chrdev_region(&dev, driver->minor_start, driver->num, driver->name); 15 register_chrdev_region(dev, driver->num, driver->name); 16 cdev_init(&driver->cdev, &tty_fops); //初始化设备,注意这里将指针调用关系赋给了cdev 17 18 ret = platform_driver_register(&serial_imx_driver); //注册平台驱动 19 //serial_imx_driver变量类型如下 20 static struct platform_driver serial_imx_driver = { 21 .probe = serial_imx_probe, //当匹配到设备之后，这句函数得到调用,转去分析这个函数 22 .remove = serial_imx_remove, 23 24 .suspend = serial_imx_suspend, 25 .resume = serial_imx_resume, 26 .driver = { 27 .name = "imx-uart", 28 .owner = THIS_MODULE, 29 }, 30 }; 31 1.2 serial_imx_probe 32 static int serial_imx_probe(struct platform_device *pdev) 33 sport->port.dev = &pdev->dev; 34 //imx_pops是串口接收数据、发送数据的相关函数(注意这里要区别前面的串口操作函数) 35 //我觉得前面的串口操作函数是从应用层或者tty的角度来看，使用者也仅仅是应用层(tty层) 36 //这里的imx_pops里面众多的操作函数是从底层的角度去看，也就是底层和硬件相关的中断接收、发送相关。 37 sport->port.ops = &imx_pops; 38 sport->port.flags = UPF_BOOT_AUTOCONF; 39 sport->port.line = pdev->id; 40 init_timer(&sport->timer); 41 sport->timer.function = imx_timeout; 42 sport->timer.data = (unsigned long)sport; 43 ... 44 ... 45 ... 46 ret = uart_add_one_port(&imx_reg, &sport->port); //关键:为uart_driver增加一个端口 47 //列出imx_pops重要的几个函数 48 static struct uart_ops imx_pops = { 49 ... 50 .stop_tx = imx_stop_tx, 51 .start_tx = imx_start_tx, //串口发送 52 .stop_rx = imx_stop_rx, 53 .startup = imx_startup, //中断发送相关的函数,接下来我们分析这个发送函数 54 ... 55 }; 56 57 1.3 static int imx_startup(struct uart_port *port) //做一些串口的初始化操作 58 { 59 struct imx_port *sport = (struct imx_port *)port; 60 struct tty_struct *tty; 61 ... 62 clk_enable(sport->clk); //使能时钟 63 64 /* disable the DREN bit (Data Ready interrupt enable) before 65 * requesting IRQs 66 */ 67 temp = readl(sport->port.membase + UCR4); 68 ... 69 writel(temp & ~UCR4_DREN, sport->port.membase + UCR4); 70 ... 71 /* 72 * Allocate the IRQ(s) i.MX1 has three interrupts whereas later 73 * chips only have one interrupt. 74 */ 75 retval = request_irq(sport->rxirq, imx_rxint, 0, DRIVER_NAME, sport);//关键:在这里申请了接收中断函数(同时注册了中断接收函数imx_rxint) 76 ... 77 retval = request_irq(sport->txirq, imx_txint, 0, DRIVER_NAME, sport);//申请注册发送中断函数(这次分析我们不关心发送中断) 78 /* Enable the SDMA for uart. */ 79 if (sport->enable_dma) //如果配置串口使用DMA 80 { 81 int ret; 82 ret = imx_uart_dma_init(sport); //DMA的初始化 83 //下面几句代码都是DMA初始化相关，平台通用，不展开说明啦 84 sport->dma_data.priority = DMA_PRIO_HIGH; 85 sport->dma_data.dma_request = pdata->dma_req_rx; 86 sport->dma_data.peripheral_type = IMX_DMATYPE_UART; 87 sport->dma_chan_rx = dma_request_channel(mask, imx_uart_filter, sport); 88 ... 89 slave_config.direction = DMA_DEV_TO_MEM; 90 slave_config.src_addr = sport->port.mapbase + URXD0; 91 //注意:如果配置串口使用DMA，这里初始化了一个工作队列(中断下半部的一种)，来进行数据的接收和发送 92 //听说3.0.35版本的内核DMA驱动有问题，不知道是不是真的，待证实，实际使用的时候，确实是发现DMA在连续传输大量数据的时候会出现数据丢失的情况 93 INIT_WORK(&sport->tsk_dma_tx, dma_tx_work); 94 INIT_WORK(&sport->tsk_dma_rx, dma_rx_work); //基于DMA的串口中断接收函数,也是在这里注册了一个工作队列 95 dma_rx_work(struct work_struct *w) 96 tty_insert_flip_string(tty, sport->rx_buf, sport->rx_bytes);//关键的函数调用:将数据放到tty数据缓冲区 97 tty_insert_flip_string_fixed_flag(tty, chars, TTY_NORMAL, size); 98 struct tty_buffer *tb = tty->buf.tail; 99 memcpy(tb->char_buf_ptr + tb->used, chars, space); 100 memset(tb->flag_buf_ptr + tb->used, flag, space); 101 //如果不调用下面的函数，只是将数据放到tty缓冲区，tty也是获取不到数据的 102 tty_flip_buffer_push(tty); //将缓冲区的数据推到tty当中，其实内部是一个工作队列的调度(在tty初始化的时候注册了这个工作队列)，等于是通知tty的线路规程获取数据的意思 103 schedule_work(&tty->buf.work); //工作调度,实际上调用了flush_to_ldisc函数(这个函数好像不能在中断中调用 104 //，但是我发现也有其他驱动直接在中断调用了,实际上我在中断中调用业一直没发现有什么问题) 105 init_waitqueue_head(&sport->dma_wait); 106 } 107 ... 108 spin_lock_irqsave(&sport->port.lock, flags); 109 /* 110 * Finally, clear and enable interrupts 111 */ 112 writel(USR1_RTSD, sport->port.membase + USR1); //使能中断 113 114 } 115 116 1.4 //在前面刚进入函数的时候，我们申请了串口中断，同时注册了imx_rxint接收函数，接下来分析这个函数 117 retval = request_irq(sport->rxirq, imx_rxint, 0, DRIVER_NAME, sport); 118 spin_lock_irqsave(&sport->port.lock,flags); //先获取自旋锁 119 120 while (readl(sport->port.membase + USR2) & USR2_RDR) //判断串口寄存器状态,开始接收字节数据 121 { 122 flg = TTY_NORMAL; 123 sport->port.icount.rx++; 124 rx = readl(sport->port.membase + URXD0); 125 temp = readl(sport->port.membase + USR2); 126 ... 127 if (uart_handle_sysrq_char(&sport->port, (unsigned char)rx)) 128 continue; 129 if (rx & URXD_BRK) 130 flg = TTY_BREAK; 131 else if (rx & URXD_PRERR) 132 flg = TTY_PARITY; 133 else if (rx & URXD_FRMERR) 134 flg = TTY_FRAME; 135 if (rx & URXD_OVRRUN) 136 flg = TTY_OVERRUN; 137 } 138 tty_insert_flip_char(tty, rx, flg); 139 tty_insert_flip_string_flags(tty, &ch, &flag, 1); 140 struct tty_buffer *tb = tty->buf.tail; 141 memcpy(tb->char_buf_ptr + tb->used, chars, space); 142 memcpy(tb->flag_buf_ptr + tb->used, flags, space); 143 out: 144 spin_unlock_irqrestore(&sport->port.lock,flags);//释放自旋锁 145 tty_flip_buffer_push(tty);//里面有工作队列的调度，将数据“刷新”到tty 146 return IRQ_HANDLED; 147 148 2.uart操作函数结构体 149 static const struct tty_operations uart_ops = { 150 .open = uart_open, 151 .close = uart_close, 152 .write = uart_write, 153 .put_char = uart_put_char, 154 ... 155 ... 156 ... 157 }; 158 //从结构体的类型我们知道，uart_ops的数据类型就是tty_operations 类型，对应tty的文件操作函数 159 //所以tty的操作路径就对应着tty_ops-->uart_driver-->uart->ops 160 161 3.uart_open函数 162 static int uart_open(struct tty_struct *tty, struct file *filp) 163 struct uart_driver *drv = (struct uart_driver *)tty->driver->driver_state; 164 165 4.uart_close函数 166 static void uart_close(struct tty_struct *tty, struct file *filp) 167 struct uart_state *state = tty->driver_data; 168 169 5.uart_write函数 170 static int uart_write(struct tty_struct *tty, const unsigned char *buf, int count) 171 struct uart_state *state = tty->driver_data; 172 //在前面，normal->driver_state = drv;将串口的私有数据赋值给tty 173 //上面3、4、5这几个函数是在我们打开串口或者做串口操作的时候，将数据从tty拿出来(因为打开串口的时候， 174 //就是tty去操作设备号对应将设备的信息传递到驱动中来) 175 //这几个函数都是应用层在操作串口的时候才会调用，与串口数据发送没有关系，所以就不展开分析了。 176 177 178 二、tty驱动分析(不针对特定处理器平台) 179 文件路径:linux_IMX6_CoreC_3.0.35_for_Linuxdrivers ty ty_io.c 180 linux_IMX6_CoreC_3.0.35_for_Linuxdrivers ty ty_buffer.c 181 linux_IMX6_CoreC_3.0.35_for_Linuxdrivers ty ty_ldisc.c 182 tty由上往下分为tty核心层、tty线路规程、tty驱动，用户空间对应tty设备的操作函数定义及实现都在tty_io.c中。 183 tty核心层不能直接从tty驱动获取数据，底层的数据经过tty驱动，在经过tty线路规程，再到tty核心层。 184 1. 线路规程的初始化 185 //线路规程的初始化是在内核刚启动的时候完成的,文件路径是initmain.c 186 asmlinkage void __init start_kernel(void) 187 console_init(); 188 /* Setup the default TTY line discipline. */ 189 tty_ldisc_begin(); 190 /* Setup the default TTY line discipline. */ 191 (void) tty_register_ldisc(N_TTY, &tty_ldisc_N_TTY); 192 //分析tty_ldisc_N_TTY结构体变量(属于tty_ldisc_ops类型,接着分析tty_ldisc_ops) 193 1.1 tty_ldisc_ops(线路规程操作函数结构体) 194 struct tty_ldisc_ops tty_ldisc_N_TTY = 195 { 196 .magic = TTY_LDISC_MAGIC, 197 .name = "n_tty", 198 .open = n_tty_open, 199 .close = n_tty_close, 200 .flush_buffer = n_tty_flush_buffer, 201 .chars_in_buffer = n_tty_chars_in_buffer, 202 .read = n_tty_read, 203 .write = n_tty_write, 204 .ioctl = n_tty_ioctl, 205 .set_termios = n_tty_set_termios, 206 .poll = n_tty_poll, 207 .receive_buf = n_tty_receive_buf, 208 .write_wakeup = n_tty_write_wakeup 209 }; 210 //以上这些函数就是tty线路规程在操作数据时候用到的函数，从tty应用层操作向下看就是tty_ops--->tty_ldisc_ops 211 //前面分析uart驱动时候uart_ops和实际的数据接收和发送函数是分开的，在这里也是类似。 212 //操作设备是一组函数，实际做数据收发的又是另外一组函数。 213 1.1.1 n_tty_open函数 214 static int n_tty_open(struct tty_struct *tty) 215 tty->read_buf = kzalloc(N_TTY_BUF_SIZE, GFP_KERNEL);//分配tty缓冲区给tty_read_buf,其中N_TTY_BUF_SIZE为4096 216 ... 217 reset_buffer_flags(tty);//初始化头尾指针、读计数等 218 tty->read_head = tty->read_tail = tty->read_cnt = 0; 219 1.1.2 n_tty_write函数 220 static ssize_t n_tty_write(struct tty_struct *tty, struct file *file, const unsigned char *buf, size_t nr) 221 ... 222 //这里调用到了tty_driver操作函数，因为在之前的tty_open函数中有了tty->ops=driver->ops这样的操作。 223 //注册的时候初始化了ops 224 tty->ops->flush_chars(tty); 225 ... 226 c = tty->ops->write(tty, b, nr); 227 228 1.1.3 n_tty_read函数 229 static ssize_t n_tty_read(struct tty_struct *tty, struct file *file, unsigned char __user *buf, size_t nr) 230 ... 231 ... 232 while (nr) 233 { 234 c = tty->read_buf[tty->read_tail];//从tty读缓冲区获取数据 235 ... 236 tty_put_user(tty, c, b++); 237 tty_audit_add_data(tty, &x, 1); 238 put_user(x, ptr); 239 uncopied = copy_from_read_buf(tty, &b, &nr); 240 uncopied += copy_from_read_buf(tty, &b, &nr); 241 } 242 //注意这里tty线路规程对数据的读操作并没有调用到tty驱动层的读函数。 243 //和tty线路规程对数据的写操作要做个对比和区别。 244 //tty的数据读取是“被动”读取的，简单讲就是通过串口中断接收字节，然后调度tty初始化时候注册的工作队列来实现数据的读取， 245 //对应的函数是: 246 flush_to_ldisc(); 247 ... 248 disc->ops->receive_buf(tty, char_buf,flag_buf, count);//具体调用的函数是n_tty_receive_buf函数 249 ... 250 2. int __init tty_init(void) 251 //初始化tty设备，tty设备本质上也是一个字符设备 252 //用户空间对于tty设备的操作都对应到tty_fops结构体里面的函数 253 cdev_init(&tty_cdev, &tty_fops);//我们重点分析tty操作函数结构体里面的函数集合 254 cdev_add(&tty_cdev, MKDEV(TTYAUX_MAJOR, 0), 1); 255 register_chrdev_region(MKDEV(TTYAUX_MAJOR, 0), 1, "/dev/tty"); 256 device_create(tty_class, NULL, MKDEV(TTYAUX_MAJOR, 0), NULL, "tty");//创建设备 257 //初始化tty设终端(关于tty的终端，我们暂时不分析) 258 cdev_init(&console_cdev, &console_fops); 259 register_chrdev_region(MKDEV(TTYAUX_MAJOR, 1), 1, "/dev/console"); 260 consdev = device_create(tty_class, NULL, MKDEV(TTYAUX_MAJOR, 1), NULL, "console"); 261 ... 262 2.1 tty_buffer_init()函数 263 INIT_WORK(&tty_buf.work, flush_to_ldisc);//flush_to_ldisc函数绑定到工作队列，当tty_filp_buffer_push函数中调用schedule_work(&tty->buf.work);时候，函数得到调用 264 2.2 tty_fops结构体 265 static const struct file_operations tty_fops = { 266 .llseek = no_llseek, 267 .read = tty_read, //注意这里的read函数不是对应uart操作函数里面的read函数(需要做关联)，后面会讲到 268 .write = tty_write, //同上 269 .poll = tty_poll, 270 .unlocked_ioctl = tty_ioctl, 271 .compat_ioctl = tty_compat_ioctl, 272 .open = tty_open, 273 .release = tty_release, 274 .fasync = tty_fasync, 275 }; 276 277 2.3 tty_open函数(打开tty设备时候做的一些初始化操作，建立tty核心和线路规程以及硬件驱动的联系) 278 static int tty_open(struct inode *inode, struct file *filp) 279 struct tty_driver *driver; 280 int index; 281 dev_t device = inode->i_rdev; 282 ... 283 tty = get_current_tty(); 284 tty_free_file(filp); 285 ... 286 driver = tty_driver_kref_get(tty->driver); 287 ... 288 driver = get_tty_driver(device, &index); //根据设备号，来查找到tty_driver 289 tty = tty_init_dev(driver, index, 0); //初始化tty结构体 290 initialize_tty_struct(tty, driver, idx); //关键的一个初始化,在里面建立tty核心层和线路规程的联系 291 tty_ldisc_init(tty); //初始化线路规程 292 tty->buf.head = tty->buf.tail = NULL; //缓冲区头尾指空 293 tty_buffer_init(tty); //初始化tty缓冲区 294 spin_lock_init(&tty->buf.lock); 295 tty->buf.head= NULL; 296 tty->buf.tail= NULL; 297 tty->buf.free= NULL; 298 tty->buf.memory_used= 0; 299 //初始化了一个工作队列 300 //当在驱动层里receive_chars的最后调用了tty_flip_buffer_push这个函数的时候这个队里得到调度 301 INIT_DELAYED_WORK(&tty->buf.work, flush_to_ldisc);//在中断下半部中进行调度时候，flush_to_ldisc会得到调用，接下来分析这个函数 302 ... 303 tty->ops = driver->ops; //tty操作指向tty设备操作(注意这里是指向具体的硬件设备驱动操作) 304 tty->dev = tty_get_device(tty); 305 dev_t devt = tty_devnum(tty); //获得设备号 306 ... 307 retval = tty_driver_install_tty(driver, tty); 308 ... 309 retval = tty_ldisc_setup(tty, tty->link); //设置线路规程 310 retval = tty_ldisc_open(tty, ld); //打开线路规程 311 tty_ldisc_enable(tty); //使能线路规程 312 ... 313 tty_add_file(tty, filp); 314 check_tty_count(tty, "tty_open"); //检查tty被打开多少次 315 ... 316 retval = tty->ops->open(tty, filp); //实际上就是driver->ops->open(注意这里的driver指的是具体硬件的driver) 317 2.3.1 tty_flip_buffer_push函数 318 void tty_flip_buffer_push(struct tty_struct *tty) 319 ... 320 ... 321 ... 322 if (tty->low_latency) 323 flush_to_ldisc(&tty->buf.work.work); 324 else 325 schedule_work(&tty->buf.work);//工作队列调度，内核线程???会调用flush_to_ldisc 326 327 2.3.2 flush_to_ldisc函数 328 //从tty_buffer中找到数据缓冲区char_buf_ptr，并将这个缓冲区指针传递给线路规程的操作函数receive_buf。 329 //拷贝数据进tty的read_buf 330 flush_to_ldisc(struct work_struct *work) 331 disc->ops->receive_buf(tty, char_buf, flag_buf,count); 332 n_tty_receive_buf(struct tty_struct *tty, const unsigned char*cp, char *fp, int count); 333 n_tty_receive_char(tty,*p); 334 ... 335 if(tty->ops->flush_chars) 336 tty->ops->flush_chars(tty); 337 338 2.4 tty_write函数(应用层调用) 339 static ssize_t tty_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos) 340 struct tty_struct *tty = file_tty(file); 341 struct tty_ldisc *ld; //tty线路规程结构体，这个结构体很重要 342 ... 343 ld = tty_ldisc_ref_wait(tty); //等待tty线路规程(所有从tty驱动上来的数据或者从应用层到tty驱动的数据，都要经过线路规程) 344 ret = do_tty_write(ld->ops->write, tty, file, buf, count); //do_tty_write这里实际上是调用了ld->ops->write(也就是线路规程的write函数,将数据写入tty缓冲区) 345 //等价于调用n_tty_write函数 346 //在n_tty_write函数中调用下面tty driver中的操作函数 347 tty->ops->flush_chars(tty); 348 ... 349 c = tty->ops->write(tty, b, nr); 350 copy_from_user(tty->write_buf, buf, size); //从用户空间拷贝数据到tty写缓冲中 351 352 2.5 tty_read函数(应用层调用) 353 static ssize_t tty_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos) 354 ... 355 struct tty_struct *tty = file_tty(file); 356 ... 357 i = (ld->ops->read)(tty, file, buf, count);//调用线路规程里面的read函数(n_tty_read) 358 //下面这几句代码是n_tty_read函数的 359 while (nr) 360 { 361 c = tty->read_buf[tty->read_tail];//从tty读缓冲区获取数据,实际上是在tty->read_buf的末尾tty->read_tail中读取数据 362 ... 363 tty_put_user(tty, c, b++); 364 tty_audit_add_data(tty, &x, 1); 365 put_user(x, ptr); 366 uncopied = copy_from_read_buf(tty, &b, &nr); 367 uncopied += copy_from_read_buf(tty, &b, &nr); 368 }