Linux UART串口驱动开发详解

"UART串口驱动开发文档" 在Linux操作系统中，UART（通用异步收发传输器）串口驱动开发是一项关键任务，它涉及到设备驱动程序、中断处理、缓冲机制等多个层面。UART串口作为传统的通信接口，在嵌入式系统和计算机硬件中广泛使用，允许数据在不同设备间以异步方式传输。以下是对UART串口驱动开发的详细解释： 一、Linux的串口接口及层次 串口驱动通常分为多个层次，包括设备驱动层、中断处理层和用户空间接口层。设备驱动层负责与硬件直接交互，设置UART的相关寄存器，如波特率、数据位、停止位等，并处理读写操作。在Linux下，串口驱动还需要考虑硬件中断的开启和关闭，以及接收和发送中断的处理。例如，对于W83697和W83977这样的超级I/O芯片，需要理解其配置寄存器以正确配置串口。 二、Linux的中断机制及中断共享机制 中断处理是串口驱动的重要组成部分。在Linux中，串口驱动可能需要处理中断共享的问题，因为多个设备可能会共用同一中断线。中断处理程序会响应硬件中断信号，执行数据接收或发送的完成操作，并更新状态。中断机制确保了实时性和效率，因为它允许CPU在数据准备好时立即被通知，而不是持续轮询。 三、Linux的软中断机制 软中断在串口缓冲机制中扮演重要角色。当硬件中断发生并将数据放入接收缓冲区后，软中断（如底部half-duplex或工作队列）会被触发，用于处理数据的进一步处理，如拷贝到用户空间、处理错误等。这种机制避免了在硬件中断处理程序中执行耗时操作导致的中断延迟。 四、TTY与串口的具体关联 在Linux中，串口可以作为TTY（Teletype）终端设备使用。TTY层提供了一套标准的接口，使得串口驱动和其他终端类型（如键盘、网络连接等）能以相同的方式被用户空间应用程序访问。在系统启动早期，即使在内核内存管理系统未完全初始化之前，串口也可以作为控制台输出使用。 开发UART串口驱动时，需要关注的关键点包括： 1. 物理地址空间的映射：在内存初始化之前，需要直接访问物理地址进行读写，这通常通过设置MMU（内存管理单元）来实现，确保安全的数据访问。 2. FIFO管理：现代UART往往支持FIFO（先进先出）缓冲，驱动程序需要适当地配置和管理FIFO，以提高数据传输效率并避免数据丢失。 3. 错误处理：确保在数据传输过程中正确处理错误情况，如校验错误、溢出等。 4. 并行操作：在多任务环境下，驱动程序需要考虑并发访问串口的同步问题，防止数据混乱。 5. 波特率设置：根据应用需求设置合适的波特率，驱动应提供动态调整波特率的能力。 6. 用户空间接口：驱动程序需提供标准的ioctl（I/O控制）和read/write接口，以便用户空间程序与串口通信。 开发UART串口驱动涉及到对Linux内核、中断处理、内存管理、TTY系统以及硬件特性的深入理解和实践。只有全面理解这些概念，才能有效地编写出稳定、高效的串口驱动程序。