一、应用程序中write函数到底层驱动历程
和前文提到的一样，首先先注册串口，使用uart_register_driver函数，依次分别为tty_register_driver，cdev_init函数，找到使用的file_operations，即应用程序与tty架构的统一接口。步骤不再赘述。
static const struct file_operations tty_fops ={
.llseek=no_llseek,
.read=tty_read,
.write=tty_write,
.poll=tty_poll,
.unlocked_ioctl=tty_ioctl,
.compat_ioctl=tty_compat_ioctl,
.open=tty_open,
.release=tty_release,
.fasync=tty_fasync,
};
tty_write函数
static ssize_t tty_write(struct file *file, const char __user *buf,
size_t count, loff_t*ppos)
{struct inode *inode = file->f_path.dentry->d_inode;struct tty_struct *tty =file_tty(file);struct tty_ldisc *ld;
ssize_t ret;
...
ret= do_tty_write(ld->ops->write, tty, file, buf, count);
...
}
这里通过do_tty_write函数调用到了线路规程(ldisc)中的函数，结构名为tty_ldisc_N_TTY。
struct tty_ldisc_ops tty_ldisc_N_TTY ={
.magic=TTY_LDISC_MAGIC,
.name= "n_tty",
.open=n_tty_open,
.close=n_tty_close,
.flush_buffer=n_tty_flush_buffer,
.chars_in_buffer=n_tty_chars_in_buffer,
.read=n_tty_read,
.write=n_tty_write,
.ioctl=n_tty_ioctl,
.set_termios=n_tty_set_termios,
.poll=n_tty_poll,
.receive_buf=n_tty_receive_buf,
.write_wakeup=n_tty_write_wakeup
};
n_tty_write函数
static ssize_t n_tty_write(struct tty_struct *tty, struct file *file,const unsigned char *buf, size_t nr)
{const unsigned char *b =buf;
DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);intc;
ssize_t retval= 0;
...
c = tty->ops->write(tty, b, nr);
...
}
ops为struct tty_operations类型，由上文可知该结构名为
static const struct tty_operations uart_ops ={
....write=uart_write,
...};
uart_write函数
static int uart_write(struct tty_struct *tty,const unsigned char *buf, intcount)
{struct uart_state *state = tty->driver_data;struct uart_port *port;struct circ_buf *circ;
unsignedlongflags;int c, ret = 0;
...
uart_start(tty);
...
}
uart_start函数中又调用了__uart_start函数
static void __uart_start(struct tty_struct *tty)
{struct uart_state *state = tty->driver_data;struct uart_port *port = state->uart_port;if (!uart_circ_empty(&state->xmit) && state->xmit.buf &&
!tty->stopped && !tty->hw_stopped)
port->ops->start_tx(port);
}
这里的port就是uart_port类型的了，终于到达底层驱动了，好累。。又是这个数组，同样的函数操作集
static struct s3c24xx_uart_port s3c24xx_serial_ports[CONFIG_SERIAL_SAMSUNG_UARTS] ={
[0] ={
.port={
.lock = __SPIN_LOCK_UNLOCKED(s3c24xx_serial_ports[0].port.lock),
.iotype=UPIO_MEM,
.irq=IRQ_S3CUART_RX0,
.uartclk= 0,
.fifosize= 16,
.ops= &s3c24xx_serial_ops,
.flags=UPF_BOOT_AUTOCONF,
.line= 0,
}
},
...
}
所以在底层驱动与之对应的就是s3c24xx_serial_start_tx这个函数。层层追溯下来，最终与应用程序中的write函数千里相会。。。
static void s3c24xx_serial_start_tx(struct uart_port *port)
{struct s3c24xx_uart_port *ourport =to_ourport(port);if (!tx_enabled(port)) {if (port->flags &UPF_CONS_FLOW)
s3c24xx_serial_rx_disable(port);
enable_irq(ourport->tx_irq);
tx_enabled(port)= 1;
}
}
但是要让各位看官失望了。这个函数很简单，功能上来说就是如果没有打开发送使能就去打开。那么串口驱动又是在什么地方去完成发送数据相关的操作呢？
二、底层驱动发送中断处理函数
看到这个标题大家应该就明白了。start_tx函数只是用来打开发送中断，而真正进行发送操作的却是在中断处理函数中。在驱动文件中查找注册中断函数request_irq，最终找到了发送中断处理函数s3c24xx_serial_tx_chars，我们分段来看
struct s3c24xx_uart_port *ourport =id;struct uart_port *port = &ourport->port;struct circ_buf *xmit = &port->state->xmit;int count = 256;if (port->x_char) {
wr_regb(port, S3C2410_UTXH, port->x_char);
port->icount.tx++;
port->x_char = 0;goto out;
}
首先定义了一些结构和变量。接下来一个if分支，判断是否有需要发送的x_char。x_char用于两个硬件之间的通信，若接收方需要接收数据则向发送方发送x_on，否则发送x_off。只需将该变量写入寄存器UTXH中即可发送。当然在发送完毕后要将其置零。
if (uart_circ_empty(xmit) ||uart_tx_stopped(port)) {
s3c24xx_serial_stop_tx(port);goto out;
}
检查循环缓冲是否为空或停止了串口发送，满足任一条件即关闭发送使能。
while (!uart_circ_empty(xmit) && count-- > 0) {if (rd_regl(port, S3C2410_UFSTAT) & ourport->info->tx_fifofull)break;
wr_regb(port, S3C2410_UTXH, xmit->buf[xmit->tail]);
xmit->tail = (xmit->tail + 1) & (UART_XMIT_SIZE - 1);
port->icount.tx++;
}
这段就是名副其实的发送函数了。首先看循环条件：其一，循环缓冲不能为空。这是自然，因为发送的数据是从循环缓冲中取得，空了还怎么发。其二：count自减结果不能小于0。在前面定义了count初值为256，也就是说一次中断最多能发送256个数据量。这是linux的一种保护机制，如果说待发送的数据过多，那么就会长时间停留在这个中断中，linux不能做其他事情，显然这是不合理的。进入循环体，又是一个判断分支。UFSTAT寄存器是记录发送FIFO状态的寄存器，ourport->info->tx_fifofull在linux内核中查出它的值是(1<<14)
也就是说，当发送FIFO中数据存满时，也要退出循环。接下来就是将循环缓冲中的数据写入发送寄存器UTXH，在调整tail指针的位置。注意由于tail和head的值不能超过循环缓冲的空间，所以超出时将其置零。
if (uart_circ_chars_pending(xmit)
uart_write_wakeup(port);if(uart_circ_empty(xmit))
s3c24xx_serial_stop_tx(port);out:return IRQ_HANDLED;
第一个分支，如果循环缓冲中的数据量小于WAKEUP_CHARS(256)，则唤醒之前向循环缓冲中写入数据的函数。第二个分支，如果循环缓冲为空，则停止发送。
这就是整个发送数据的函数。
三、补充
1、循环缓冲
循环缓冲是linux内核定义的一种数据结构
structcirc_buf {char *buf;inthead;inttail;
};
工作机制：
收入n个数据，head=head+n，发送n个数据，tail=tail+n，相当于一个循环队列，先进先出。
write函数中的数据并不是直接写入UTXH寄存器中，而是先写入循环缓冲。具体实现是在uart_write函数中。
memcpy(circ->buf + circ->head, buf, c);
circ->head = (circ->head + c) & (UART_XMIT_SIZE - 1);
这两句代码将buf中的数据写入循环缓冲中，并修改了head的位置。
2、发送FIFO
为了处理器的工作效率，发送出的数据也不是直接到达相应的硬件，而是存入发送FIFO中，当处理器闲置时在进行发送。
至此，linux串口驱动程序发送数据的实现已分析完毕。如果有疑问或错误，欢迎指出。