串行設備驅動模型
1、TTY概念解析
a) 串口終端（/dev/ttyS*）
串口終端是使用計算機串口連接的終端設備；Linux以字符設備來處理這種串行端口；這些端口所對應的設備名稱是/dev/ttySAC0-N
b) 控制檯終端（/dev/console ）
計算機的輸出設備通常被稱爲控制檯終端，特指printk信息輸出到的設備；/dev/console是一個虛擬設備；它需要映射到真正的tty上，這可以在內核啓動參數中配置
c) 虛擬終端（/dev/tty*）
用戶登錄時，使用的是虛擬終端 ，tty0是當前使用虛擬終端的別名
2、TTY子系統架構
a) tty 核心：爲tty驅動提供接口，隔離上層應用與底層硬件
b) tty線路規程:加工與tty驅動交互的數據（數據的格式化等），勾勒串行層的行爲，有助於複用底層的代碼來支持不同的技術
i. N_TTY -----> /dev/ttySX （終端）
ii. N_IRDA----> /dev/ircommX （紅外）
iii. N_PPP -----> ppp0
c) tty驅動：關注uart或者其他底層串行硬件特徵的驅動程序
d) 串行子系統有提供一些內核API
e) 架構圖
3、回溯函數：dump_stack(); 使用方法：將該函數加入到要回溯的函數中去，之後內核啓動會自動串口打印回溯信息
4、串口驅動重要數據結構：
struct uart_driver：一個結構表示一個驅動；驅動能支持多個串口
struct uart_port：一個結構表示一個實在的串口：如串口0，串口1
struct uart_ops：串口操作集合，TTY最終調用的讀寫功能都在裏面定義關聯函數
5、串口驅動爲了將自身和內核聯繫起來，必須完成兩個步驟：
a) 通過調用：uart_register_driver(struct uart_driver *);向串行核心註冊
b) 通過調用：uart_add_one_port(struct uart_driver*,struct uart_port *)，註冊其支持的每個端口
傳統的UART使用TTY驅動程序爲
/driver/serial/serial_core.c
USB-串行端口轉換器的TTY驅動程序在目錄：
driver/usb/serial/usb-serial.c
TTY架構驅動追蹤分析
1、分析思路
a) TTY屬於字符設備
b) TTY爲分層架構
2、初始化設備
a) 串口在CPU啓動時引導向內核註冊爲平臺設備
b) 設備驅動初始化在prob函數進行
c) 初始化需要完成以下內容：
i. 獲取端口（一個端口就爲一個串口）
ii. 初始化端口
iii. 添加端口
iv. 向內核申請私有空間
v. 創建屬性設備文件
vi. 提供調頻支持
3、打開設備：上層調用到底層的歷程：
a) 思路：用戶打開open函數；系統需要尋找對應的file_operations
b) file_operations 是由誰註冊的？驅動中找找
底層驅動-----------------------------------------------------------------------------------------------------------
c) 查看驅動只有uart_register_driver();
TTY核心---------------------------------tty_io.c/h----------------------------------------------------------------
d) 進入查看，串口驅動向tty核心註冊了tty_driver：tty_register_driver(normal)
e) 查看tty_register_driver():在這裏註冊了字符設備
i. cdev_init(&driver->cdev, &tty_fops);
ii. cdev_add(&driver->cdev, dev, driver->num);
f) 註冊字符設備對應的操作函數集在
i. &tty_fops --> static const struct file_operations tty_fops
ii. ---->tty_fops.open
iii. ----> tty_open(struct inode *inode, struct file *filp)
iv. 在tty_open函數中對struct tty_operations uart_ops進行操作，通過下面語句
v. ----->retval = tty->ops->open(tty, filp); 通過這層調用進入TTY驅動層
TTY驅動----------------------------------serial_core.c/h------------------------------------------------------
vi. ----> 跟蹤 struct tty_operations uart_ops結構體中的 open函數
vii. ----> 進入static int uart_open(struct tty_struct *tty, struct file *filp)
viii. ----> 該函數又調用 uart_startup()函數
ix. ----> 該函數通過retval = uport->ops->startup(uport);進入驅動層
底層驅動--------------------------------------------------------------------------------------------------------
x. ---->最終調用到驅動程序中的struct uart_ops中的操作集
xi. ----> int (*startup)(struct uart_port *);
4、總結：用戶應用 的 open 通過層層調用到達驅動函數中的 xxx_startup(...);
在xxx_startup函數中需要完成的任務
1、使能串口接收功能：rx_enabled(port) = 1;
2、註冊數據接收中斷處理程序：request_irq();
3、使能發送功能：tx_enabled(port) = 1;
4、註冊發送中斷處理函數：request_irq();
5、出錯處理
6、寫設備
a) 思路：用戶打開write函數；系統需要尋找對應的file_operations
b) file_operations 是由誰註冊的？驅動中找找
TTY核心---------------------------------tty_io.c/h----------------------------------------------------------------
c) 進入查看，串口驅動向tty核心註冊了tty_driver：tty_register_driver(normal)
d) 查看tty_register_driver():在這裏註冊了字符設備
i. cdev_init(&driver->cdev, &tty_fops);
ii. cdev_add(&driver->cdev, dev, driver->num);
e) 註冊字符設備對應的操作函數集在
i. &tty_fops --> static const struct file_operations tty_fops
ii. ---->tty_fops.write函數
iii. ----> tty_write(struct inode *inode, struct file *filp)
iv. 在該函數中調用了：do_tty_write(ld->ops->write, tty, file, buf, count)
TTY線路規程------------------------------tty_ldisc.c/h n_tty.c--------------------------------------
v. 以上傳遞進來的是ld->ops == struct tty_ldisc_ops *ops;
vi. ops->write 調用到struct tty_ldisc_ops tty_ldisc_N_TTY.write函數
vii. 在n_tty_write函數中對struct tty_operations uart_ops進行操作，通過下面語句
viii. -----> tty->ops->write(tty, b, nr);通過這層調用進入TTY驅動層
TTY驅動----------------------------------serial_core.c/h------------------------------------------------------
ix. ----> 跟蹤 struct tty_operations uart_ops結構體中的 write函數
x. ----> 進入uart_write
xi. ----> 該函數又調用了uart_ops結構中的 uart_startup()函數
xii. ---->接着再調用void __uart_start(struct tty_struct *tty)
xiii. ----> 之後再進過指針傳遞調用驅動程序
底層驅動--------------------------------------------------------------------------------------------------------
xiv. ---->最終調用到驅動程序中的struct uart_ops中的操作集
xv. ----> void (*start_tx)(struct uart_port *);
在發送函數中需要做的就是
1、使能發送中斷
2、具體發送在中斷函數中進行
a) 判斷x_char 是否爲0，不爲0則發送x_char (x_char用來通知數據緩存是否忙碌)
b) 判斷髮送換從是否爲空:uart_circ_empty();或者是驅動設置爲停止發送狀態:uart_tx_stoped()，則取消發送
c) 循環發送直到循環緩衝爲空
i. 發送FIFO滿，退出發送
ii. 將要發送的數據寫入發送寄存器
iii. 修改循環緩衝位置
d) 如果發送緩衝有空閒空間，則喚醒發送進程： uart_wake_up();
e) 如果發送緩衝爲空，則關閉發送使能：uart_tx_stoped();
7、設備讀
a) 同理從用戶層到驅動，最終調用到驅動的
i. 其中要注意的是線路規程中的n_tty_read函數，不直接操作底層驅動的串口緩存，需要通過tty->read_buf[tty->read_tail]; 其中的數據是串口驅動通過發送函數（tty_push將數據推送到該buf中）
b) 驅動中的發送函數處理流程
藍色底爲內核提供的函數
while(max_count-- > 0) /*這個用來平衡系統的性能*/
{
i. 讀取UPFCON寄存器rd_regl();
ii. 讀取UFSTAT寄存器 rd_regl();
iii. 通過以上讀取的數據判斷FIFO緩存是否爲空，空則退出循環
iv. 讀取UERSTAT寄存器
v. 讀取URXH，從該寄存器中取出字符
vi. 流控處理
vii. 根據UFSTAT記錄錯誤類型
viii. 如果收到的是sysrq字符，進行特出處理，調用內核函數：
1. uart_handle_sysrq_char(port, ch)
ix. 把接收到的字符送到串口驅動的uart_insert_char();
}
最後一步：將串口緩存中的數據推送到tty->read_buf中tty_flip_buffer_push();
流控：Linux使用的是自動硬件流控 或者是 軟件流控-->使用x_char來通訊標識