Linux UART驱动架构详解：串口终端的核心封装

本文主要分析了Linux设备模型中的UART驱动架构。在Linux系统中，串口（serial）设备，特别是UART驱动，是终端控制台通信的关键部分，它负责处理异步通信。UART，全称为Universal Asynchronous Receiver and Transmitter，中文译为通用异步收发器，是串口设备驱动的封装层，简化了驱动程序开发者的工作。 首先，文章提到在分析serial驱动之前，理解UART驱动架构至关重要。UART驱动架构可以看作是tty_driver的扩展，如图所示，其核心操作通过uart_port进行管理。写入数据时，数据会被放入名为circ_buf的环形缓冲区，uart_port从中取出数据并发送到串口设备。接收数据时，数据被添加到相应line discipline的缓存区中，这样使得驱动开发者只需要关注uart_port接口函数的实现，而无需关心整个通信流程的复杂性。 其次，文章强调了数据结构在UART驱动中的重要性。一个典型的UART驱动会注册多个设备号，如/dev/ttyS0和/dev/ttyS1，每个设备节点对应实际硬件的特定串口。要解决的问题是如何确保每个设备文件与多个uart_port正确关联，并且区分不同的设备操作。为此，驱动中可能需要一个类似tty->ttys的数组，其中每个元素代表一个tty_struct，用于存储与特定uart_port相关的数据。 此外，每个uart_port都有自己的circ_buf，这意味着在设计驱动时，需要确保uart_port实例与这些缓冲区紧密相连，以便正确处理数据传输。回顾tty驱动，这里可能涉及到tty_struct中用于管理串口设备信息的字段，这些字段的配置和交互对于驱动的正确运行至关重要。 理解Linux中的UART驱动架构包括了理解设备节点的映射、如何通过uart_port进行数据流管理和维护复杂的设备数据结构。驱动开发者在编写时，应专注于底层接口的实现，并利用这些数据结构来实现高效、可靠的串口通信功能。