linux内核uart驱动,使用队列解耦原有的功能函数

时间: 2024-05-09 21:15:36 浏览: 137
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linux设备模型之uart驱动架构分析

Linux内核UART驱动通常使用队列来解耦原有的功能函数,以提高代码的可读性和可维护性。这种方法的基本思想是将不同的功能分割成独立的模块,每个模块都有一个输入队列和一个输出队列。 输入队列用于接收来自UART接口的数据,处理数据并将结果放入输出队列中。输出队列中的数据可以是控制命令、状态信息或者其他需要传递给上层应用程序的数据。这种方法的优点是可以使编写驱动程序更加简单,易于维护和扩展。 以下是一个使用队列解耦原有功能函数的UART驱动程序的示例: ```c #include <linux/module.h> #include <linux/init.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/cdev.h> #include <linux/slab.h> #include <linux/uaccess.h> #include <linux/serial_core.h> #define BUFFER_SIZE 1024 struct uart_device { struct cdev cdev; struct uart_port port; struct mutex mutex; struct work_struct work; struct tasklet_struct tasklet; spinlock_t lock; wait_queue_head_t read_queue; wait_queue_head_t write_queue; char *buf; int head; int tail; }; static int uart_driver_open(struct inode *inode, struct file *file) { struct uart_device *dev; dev = container_of(inode->i_cdev, struct uart_device, cdev); file->private_data = dev; return 0; } static int uart_driver_release(struct inode *inode, struct file *file) { return 0; } static ssize_t uart_driver_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count, loff_t *offset) { struct uart_device *dev = file->private_data; ssize_t ret; if (count == 0) return 0; if (wait_event_interruptible(dev->read_queue, dev->head != dev->tail)) return -ERESTARTSYS; mutex_lock(&dev->mutex); if (dev->head > dev->tail) { ret = min_t(ssize_t, count, dev->head - dev->tail); if (copy_to_user(buf, dev->buf + dev->tail, ret)) { ret = -EFAULT; goto out; } dev->tail += ret; } else { ret = min_t(ssize_t, count, BUFFER_SIZE - dev->tail); if (copy_to_user(buf, dev->buf + dev->tail, ret)) { ret = -EFAULT; goto out; } dev->tail = (dev->tail + ret) % BUFFER_SIZE; } out: mutex_unlock(&dev->mutex); return ret; } static ssize_t uart_driver_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *offset) { struct uart_device *dev = file->private_data; ssize_t ret; if (count == 0) return 0; if (wait_event_interruptible(dev->write_queue, dev->head != ((dev->tail - 1 + BUFFER_SIZE) % BUFFER_SIZE))) return -ERESTARTSYS; mutex_lock(&dev->mutex); if (dev->tail > dev->head) { ret = min_t(ssize_t, count, BUFFER_SIZE - dev->tail); if (copy_from_user(dev->buf + dev->tail, buf, ret)) { ret = -EFAULT; goto out; } dev->tail += ret; } else { ret = min_t(ssize_t, count, dev->head - dev->tail); if (copy_from_user(dev->buf + dev->tail, buf, ret)) { ret = -EFAULT; goto out; } dev->tail = (dev->tail + ret) % BUFFER_SIZE; } out: mutex_unlock(&dev->mutex); return ret; } static void uart_driver_work(struct work_struct *work) { struct uart_device *dev = container_of(work, struct uart_device, work); struct uart_port *port = &dev->port; unsigned char c; int i; mutex_lock(&dev->mutex); while (uart_chars_avail(port)) { c = uart_get_char(port); if (dev->head == ((dev->tail - 1 + BUFFER_SIZE) % BUFFER_SIZE)) { /* Buffer is full, drop the incoming character */ continue; } dev->buf[dev->head] = c; dev->head = (dev->head + 1) % BUFFER_SIZE; } mutex_unlock(&dev->mutex); wake_up_interruptible(&dev->read_queue); } static void uart_driver_tasklet(unsigned long data) { struct uart_device *dev = (struct uart_device *)data; struct uart_port *port = &dev->port; unsigned char c; int i; spin_lock(&dev->lock); while (uart_chars_avail(port)) { c = uart_get_char(port); if (dev->head == ((dev->tail - 1 + BUFFER_SIZE) % BUFFER_SIZE)) { /* Buffer is full, drop the incoming character */ continue; } dev->buf[dev->head] = c; dev->head = (dev->head + 1) % BUFFER_SIZE; } spin_unlock(&dev->lock); wake_up_interruptible(&dev->read_queue); } static void uart_driver_start(struct uart_port *port) { struct uart_device *dev = container_of(port, struct uart_device, port); INIT_WORK(&dev->work, uart_driver_work); tasklet_init(&dev->tasklet, uart_driver_tasklet, (unsigned long)dev); spin_lock_init(&dev->lock); init_waitqueue_head(&dev->read_queue); init_waitqueue_head(&dev->write_queue); mutex_init(&dev->mutex); dev->buf = kzalloc(BUFFER_SIZE, GFP_KERNEL); dev->head = 0; dev->tail = 0; uart_write_wakeup(port); } static void uart_driver_stop(struct uart_port *port) { struct uart_device *dev = container_of(port, struct uart_device, port); cancel_work_sync(&dev->work); tasklet_kill(&dev->tasklet); spin_lock_irq(&dev->lock); dev->head = dev->tail = 0; spin_unlock_irq(&dev->lock); kfree(dev->buf); } static struct uart_ops uart_driver_ops = { .tx_empty = uart_tx_empty, .set_mctrl = uart_set_mctrl, .get_mctrl = uart_get_mctrl, .stop_tx = uart_stop_tx, .start_tx = uart_start_tx, .send_xchar = uart_send_xchar, .stop_rx = uart_stop_rx, .enable_ms = uart_enable_ms, .break_ctl = uart_break_ctl, .startup = uart_driver_start, .shutdown = uart_driver_stop, }; static struct uart_driver uart_driver = { .owner = THIS_MODULE, .driver_name = "uart_driver", .dev_name = "ttyUART", .major = 0, .minor = 0, .nr = 1, .cons = NULL, .ops = &uart_driver_ops, }; static int __init uart_driver_init(void) { dev_t devno; int ret; ret = alloc_chrdev_region(&devno, 0, 1, "uart_driver"); if (ret < 0) return ret; cdev_init(&uart_driver.cdev, &uart_driver_ops); uart_driver.cdev.owner = THIS_MODULE; ret = cdev_add(&uart_driver.cdev, devno, 1); if (ret < 0) { unregister_chrdev_region(devno, 1); return ret; } uart_register_driver(&uart_driver); return 0; } static void __exit uart_driver_exit(void) { uart_unregister_driver(&uart_driver); cdev_del(&uart_driver.cdev); unregister_chrdev_region(uart_driver.cdev.dev, 1); } module_init(uart_driver_init); module_exit(uart_driver_exit); MODULE_AUTHOR("Your Name"); MODULE_LICENSE("GPL"); ``` 在这个驱动程序中,我们使用了两个输入队列和一个输出队列。`read_queue` 用于接收来自 UART 的数据,`write_queue` 用于接收要发送到 UART 的数据,`buf` 用于存储接收到的数据。 `wait_event_interruptible` 函数用于等待数据到达队列。`mutex_lock` 和 `mutex_unlock` 函数用于保护共享数据结构。`wake_up_interruptible` 函数用于唤醒等待在队列上的进程。 `uart_driver_work` 和 `uart_driver_tasklet` 函数用于从 UART 中接收数据,并将接收到的数据放入输入队列中。 `uart_driver_start` 和 `uart_driver_stop` 函数用于初始化和清除输入队列和输出队列中的数据。`uart_driver_ops` 结构体包含了驱动程序中使用的 UART 操作。`uart_driver` 结构体包含了驱动程序的基本信息。 通过使用队列解耦原有的功能函数,我们可以将驱动程序中的不同部分分割成独立的模块,使得代码更加简洁、易于维护和扩展。
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