Linux系统中UART 16550串口驱动程序源码解析

资源摘要信息:"16550 UART驱动程序是针对Linux操作系统下的串口通信设备的驱动源代码。UART（通用异步收发器）是实现串行通信的重要硬件组件，广泛应用于各种嵌入式系统和计算机设备中。16550 UART是一款经典的串口控制器芯片，支持最多16字节的FIFO缓冲区，并且增加了额外的控制和状态寄存器，相比于早期的8250 UART，提供了更好的性能和可靠性。在Linux操作系统中，驱动程序是硬件和操作系统之间通信的桥梁，负责初始化硬件设备、处理中断请求、管理数据的发送与接收等核心功能。16550驱动程序的实现涉及到操作系统内核编程，特别是在Linux内核中，需要根据Linux内核的框架和API来编写相应的驱动代码。该驱动程序通常位于内核的驱动层，是保证系统中串口通信正常工作的关键软件组件。" 知识点详细说明如下： 1. UART通信协议：UART是一种广泛使用的串行通信协议，它支持全双工通信，即数据可以同时进行发送和接收。UART协议不依赖于特定的时钟频率同步，而是使用起始位、数据位、奇偶校验位和停止位来对数据进行封装和解封装。 2. 16550 UART控制器：16550 UART是继8250 UART之后的一种增强型串口控制器，它具有16字节的发送和接收FIFO缓冲区。这个特性可以减少由于CPU速度过快而导致的数据溢出的风险，提高数据传输的稳定性。 3. Linux串口驱动：在Linux操作系统中，串口驱动属于字符设备驱动的范畴。字符设备驱动负责管理访问硬件设备时的各种细节，如设备初始化、资源分配、中断处理、读写操作等。Linux内核提供了一套丰富的接口函数来支持字符设备驱动的编写。 4. Linux内核编程：编写Linux内核驱动程序需要对Linux内核架构有深入理解，包括内核模块管理、进程调度、内存管理等。编写16550 UART驱动程序需要熟悉内核API，特别是与串口设备相关API的使用。 5. 内核模块：Linux内核模块允许在系统运行时动态加载和卸载内核代码，这对于驱动程序特别有用。驱动程序可以作为内核模块来编写，这样可以更加方便地管理设备驱动程序，无需重新编译整个内核。 6. 编程接口和数据结构：在编写16550 UART驱动程序时，需要使用特定的数据结构来表示UART设备，如termios结构体用于定义串口通信的配置信息。同时，需要利用内核提供的编程接口来实现中断服务程序、读写操作等核心功能。 7. 硬件初始化和配置：驱动程序的一个核心任务是初始化硬件设备。这包括设置控制寄存器、配置波特率、数据位、停止位和校验位等。这些设置通常通过访问设备的I/O端口来完成。 8. 中断处理：串口通信中常常使用中断机制来提高数据处理的效率。驱动程序需要正确处理串口设备产生的中断请求，包括清除中断标志位、读取接收到的数据或者准备待发送的数据。 9. 设备文件和设备编号：在Linux系统中，每个设备都通过设备文件与用户空间进行交互。设备文件有两个特殊的设备号，一个是主设备号（major），用来标识设备驱动程序；另一个是次设备号（minor），用来标识同一驱动程序下的不同设备实例。 10. 用户空间和内核空间的数据交互：用户程序通过系统调用与内核空间的驱动程序进行数据交互。驱动程序需要提供相应的接口供用户空间程序调用，以实现数据的发送和接收。 以上知识点覆盖了16550 UART驱动程序在Linux系统中的实现和应用背景，为深入理解和开发相关的硬件驱动程序提供了理论基础和实践指导。