王巧玲，高 杰，陳婭荔

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基于linux操作系統(tǒng)的多串口驅(qū)動(dòng)研究

*王巧玲１，高 杰２，陳婭荔1

（1.井岡山大學(xué)電子與信息工程學(xué)院，江西，吉安 343009 2.南昌大學(xué)共青學(xué)院信息工程系，江西，共青城 332020）

在介紹基于linux操作系統(tǒng)的多串口驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)理論基礎(chǔ)上, 重點(diǎn)研究對(duì)多串口編程的技術(shù)，實(shí)現(xiàn)基于tty的核心設(shè)計(jì)，可作為實(shí)現(xiàn)串口終端設(shè)備集中管理、實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)采集的服務(wù)器主板應(yīng)用。其特點(diǎn)是可以采用ARM平臺(tái)，但完全兼容X86平臺(tái)，用戶原來(lái)在X86 平臺(tái)下編寫linux操作系統(tǒng)的多串口驅(qū)動(dòng)的程序只需做一次重新編譯即可實(shí)現(xiàn)移植，達(dá)到基于Linux操作系統(tǒng)的多串口驅(qū)動(dòng)實(shí)時(shí)通訊的目的。

linux操作系統(tǒng)；多串口驅(qū)動(dòng)；tty核心

在Linux操作系統(tǒng)中串口的編程技術(shù)和DOS、Windows系統(tǒng)下的方法有所不同。本文較為詳細(xì)的敘述了在Linux操作系統(tǒng)中串口的驅(qū)動(dòng)編程技術(shù)。重點(diǎn)研究多串口驅(qū)動(dòng)通訊，本驅(qū)動(dòng)創(chuàng)新點(diǎn)可以通過(guò)自動(dòng)探測(cè)的方法測(cè)出當(dāng)前是什么類型的主板，可以讓bios往中斷狀態(tài)寄存器或其他保留的寄存器位中寫一個(gè)標(biāo)記即可，用于唯一標(biāo)記每一類主板。串口驅(qū)動(dòng)主要技術(shù)是在tty核心[1]的基礎(chǔ)上實(shí)現(xiàn)的，需要同時(shí)驅(qū)動(dòng)最多32個(gè)串口，板上的串口共用中斷號(hào)，板上串口基地址連續(xù)。因此，通過(guò)合理的結(jié)構(gòu)體設(shè)計(jì)可以方便的實(shí)現(xiàn)。

1 設(shè)計(jì)理論

串口驅(qū)動(dòng)本質(zhì)上也是字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)[2-3]，只是內(nèi)核根據(jù)其特殊的數(shù)據(jù)傳輸過(guò)程進(jìn)行封裝，將其文件操作(file_operation)封裝到tty核心(tty_io.c)中，由tty核心提供接口給應(yīng)用程序調(diào)用，tty核心還提供接口給線路規(guī)程和驅(qū)動(dòng)程序使用；因此，在寫串口驅(qū)動(dòng)時(shí)只需要調(diào)用tty核心提供的接口，并傳入驅(qū)動(dòng)的處理函數(shù)(tty_operations)。

向tty核心注冊(cè)驅(qū)動(dòng)時(shí)，tty核心便會(huì)為該驅(qū)動(dòng)分配設(shè)備號(hào)，并注冊(cè)文件操作函數(shù)(file_operations)。而在tty核心中各文件操作函數(shù)會(huì)調(diào)用驅(qū)動(dòng)傳入的處理函數(shù)，可見真正實(shí)現(xiàn)應(yīng)用程序需求的函數(shù)還是驅(qū)動(dòng)程序，tty核心只是實(shí)現(xiàn)一個(gè)中轉(zhuǎn)的過(guò)程，但tty核心中封裝了很多串口驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)的通用函數(shù)，大大簡(jiǎn)化了串口驅(qū)動(dòng)的編寫。

編寫串口驅(qū)動(dòng)主要分以下幾個(gè)步驟：

1.1 注冊(cè)、釋放設(shè)備驅(qū)動(dòng)

int tty_register_driver(struct tty_driver *driver)；在注冊(cè)前要對(duì)tty_driver進(jìn)行賦值，在tty_driver中指定設(shè)備號(hào)、串口個(gè)數(shù)、操作函數(shù)等信息。

int tty_unregister_driver(struct tty_driver *driver)；釋放設(shè)備驅(qū)動(dòng)。

1.2 串口操作函數(shù)

設(shè)置驅(qū)動(dòng)提供的串口操作函數(shù)，注冊(cè)時(shí)提供給tty核心使用，串口操作函數(shù)是在tty_driver中設(shè)置的。

1.3 中斷處理函數(shù)

中斷處理函數(shù)是串口通訊的核心，驅(qū)動(dòng)對(duì)串口進(jìn)行讀、寫都是通過(guò)中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)的；串口內(nèi)部有2個(gè)64B的FIFO(TX和RX)，分別用于發(fā)送和接收數(shù)據(jù)。

圖1 串口數(shù)據(jù)發(fā)送

串口發(fā)送數(shù)據(jù)過(guò)程如圖1所示，一般串口通訊都是基于異步協(xié)議的，因此數(shù)據(jù)是以字節(jié)為單位傳輸?shù)?，?dāng)驅(qū)動(dòng)將一個(gè)字節(jié)數(shù)據(jù)寫到串口時(shí)，會(huì)先通過(guò)THR寄存器存入RX FIFO，然后通過(guò)TSR將數(shù)據(jù)發(fā)送出去，每一個(gè)數(shù)據(jù)的發(fā)送時(shí)間是16個(gè)時(shí)鐘周期。當(dāng)RX FIFO里的數(shù)據(jù)低于某一TRIGGER值或?yàn)榭諘r(shí)，就會(huì)觸發(fā)中斷，并將LSR寄存器的bit[0]和ISR的bit[1]置1，中斷處理程序根據(jù)這些值發(fā)送數(shù)據(jù)到串口。RX FIFO的TRIGGER值由FCR寄存器的bit[6,7]設(shè)置。

串口接收數(shù)據(jù)過(guò)程如圖2所示，和發(fā)送數(shù)據(jù)一樣，串口接收數(shù)據(jù)也是以字節(jié)為單位的，串口通過(guò)RSR寄存器接收數(shù)據(jù)，然后會(huì)將數(shù)據(jù)存入TX FIFO，驅(qū)動(dòng)程序同樣以字節(jié)為單位從TX FIFO中取數(shù)據(jù)。當(dāng)TX FIFO中數(shù)據(jù)高于某個(gè)TRIGGER值就會(huì)觸發(fā)中斷，并將LSR的bit[5]和ISR的bit[2]置1，中斷處理程序根據(jù)這些值從串口TX FIFO讀取數(shù)據(jù)。TX FIFO的TRIGGER值由FCR寄存器的bit[4,5]設(shè)置。

當(dāng)啟用了自動(dòng)RTS硬件流控制時(shí)(EFR bit[6]=1 MCR bit[1]=1)，當(dāng)TX FIFO的數(shù)據(jù)大于56時(shí)，串口會(huì)自動(dòng)通知發(fā)送端停止發(fā)送數(shù)據(jù)；當(dāng)TX FIFO數(shù)據(jù)小于8時(shí)，串口會(huì)自動(dòng)通知發(fā)送端繼續(xù)發(fā)送數(shù)據(jù)。使用RTS/CTS（請(qǐng)求發(fā)送/清除發(fā)送）流控制時(shí)，應(yīng)將通訊兩端的RTS、CTS線對(duì)應(yīng)相連。

圖2 串口數(shù)據(jù)接收

2 設(shè)計(jì)思路

多串口驅(qū)動(dòng)基于tty核心進(jìn)行的，主要設(shè)計(jì)以下幾個(gè)方面：

2.1 與內(nèi)核通訊

這里的與內(nèi)核通訊實(shí)際上是通過(guò)tty核心來(lái)實(shí)現(xiàn)的，通過(guò)向tty核心注冊(cè)驅(qū)動(dòng)告訴內(nèi)核應(yīng)該處理哪個(gè)驅(qū)動(dòng)和應(yīng)該使用哪些處理函數(shù)，注冊(cè)函數(shù)如下：

int tty_register_driver(struct tty_driver *driver)；

2.2 與應(yīng)用程序通訊

字符設(shè)備驅(qū)動(dòng)與應(yīng)用程序通訊是通過(guò)文件操作file_operations來(lái)實(shí)現(xiàn)的，而文件操作是在tty核心中實(shí)現(xiàn)的。

可見，應(yīng)用程序雖然是調(diào)用tty核心的文件操作函數(shù)，但本質(zhì)上還是驅(qū)動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)的。因此，驅(qū)動(dòng)中可以根據(jù)需要實(shí)現(xiàn)與應(yīng)用程序通訊的函數(shù)，本人在多串口驅(qū)動(dòng)中實(shí)現(xiàn)了open、release、write、ioctl等函數(shù)。

2.3 與硬件通訊

驅(qū)動(dòng)與硬件通訊就是操作寄存器，在串口芯片的datasheet中有詳細(xì)的說(shuō)明，多的串口芯片是ST16C654，這里介紹幾個(gè)驅(qū)動(dòng)中常用的寄存器。

RHR：接收數(shù)據(jù)寄存器；

THR：發(fā)送數(shù)據(jù)寄存器；

IER：中斷使能寄存器，其中bit[0-3]分別對(duì)應(yīng)4中中斷；

ISR：中斷狀態(tài)寄存器，其中bit[1,2]分別代表讀、寫中斷；

FCR：FIFO控制寄存器，使能FIFO和TRIGGER等級(jí)都在這里設(shè)置；

LCR：線路控制寄存器，設(shè)置線路規(guī)程，包括：數(shù)據(jù)位，校驗(yàn)位，停止位等；

MCR：MODEM控制寄存器，其中bit[0,1]用于使能硬件流控制輸出；

LSR：線路狀態(tài)寄存器，其中bit[0]標(biāo)記RHR是否有數(shù)據(jù)，

bit[5]標(biāo)記THR是否為空；

DLL、DLM：波特率除數(shù)寄存器，用于設(shè)置波特率。

3 數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

這里的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)不是指上一節(jié)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，這里是指串口驅(qū)動(dòng)內(nèi)部的數(shù)據(jù)組織方式，這些數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)貫穿整個(gè)串口驅(qū)動(dòng)程序，合理的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和組織方式可以有效地提高驅(qū)動(dòng)的效率，下面分別介紹內(nèi)核和多串口驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和組織方式，并進(jìn)行比較和分析。

數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和組織方式的設(shè)計(jì)要注意以下幾個(gè)方面：

(a)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)要能表示串口的所有信息以及運(yùn)行過(guò)程中串口的屬性；

(b)open時(shí)要能根據(jù)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)判斷是哪一個(gè)串口，因?yàn)橛锌赡芤粔K板上有很多串口；

(c)中斷處理函數(shù)中也需要能通過(guò)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)來(lái)判斷是哪個(gè)串口產(chǎn)生的中斷。

3.1 內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

內(nèi)核串口驅(qū)動(dòng)主要是通過(guò)以下2個(gè)數(shù)組來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

struct serial_state rs_table[64]；

這是一個(gè)串口基本信息結(jié)構(gòu)體，結(jié)構(gòu)體中包括波特率、基地址、中斷號(hào)等信息，在定義時(shí)就已經(jīng)對(duì)其進(jìn)行了初始化，初始化是通過(guò)宏SERIAL_PORT_DFNS來(lái)實(shí)現(xiàn)的，這個(gè)宏初始化了每個(gè)串口的基地址、中斷號(hào)，這個(gè)數(shù)組中的初始值就是默認(rèn)情況下的ttySn的值，所以可以根據(jù)主板的串口信息修改該宏的值，實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)主板上各串口。

struct async_struct *IRQ_ports[225];

這是一個(gè)數(shù)組指針，數(shù)組大小為225，對(duì)應(yīng)于每個(gè)中斷號(hào)，數(shù)組每個(gè)元素指向所有共享該中斷號(hào)的串口信息結(jié)構(gòu)體鏈表；async_struct是一個(gè)包含一個(gè)已打開串口所有信息的結(jié)構(gòu)體，當(dāng)打開一個(gè)串口時(shí)，會(huì)動(dòng)態(tài)創(chuàng)建一個(gè)串口信息結(jié)構(gòu)體async_struct，然后根據(jù)打開設(shè)備的基本信息serial_state對(duì)這個(gè)結(jié)構(gòu)體進(jìn)行初始化，最后將其鏈入相應(yīng)IRQ鏈表的頭。

低版本內(nèi)核串口驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型如圖3所示，在打開設(shè)備時(shí)，通過(guò)打開設(shè)備的次設(shè)備號(hào)和驅(qū)動(dòng)的起始次設(shè)備號(hào)計(jì)算出是第幾個(gè)串口，從而得到串口基本信息serial_state；在中斷處理程序中，可以直接根據(jù)中斷號(hào)獲取所有使用該中斷號(hào)的串口信息，然后對(duì)所有串口進(jìn)行處理。

圖3 低版本內(nèi)核數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)模型

高版本內(nèi)核串口驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)思想和低版本內(nèi)核類似，只是在其基礎(chǔ)上進(jìn)行了一些改進(jìn)，以8250串口驅(qū)動(dòng)為例說(shuō)明，主要有以下幾個(gè)數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu):

struct old_serial_port old_serial_port[64];

串口基本信息結(jié)構(gòu)體，類似于2.4內(nèi)核的serial_state結(jié)構(gòu)體，由宏SERIAL_PORT_DFNS初始化。

struct uart_8250_port serial8250_ports[64];

已打開串口信息結(jié)構(gòu)體，類似于低版本內(nèi)核的async_struct結(jié)構(gòu)體，與低版本內(nèi)核的不同之處在于這里的結(jié)構(gòu)體是靜態(tài)分配的。

struct irq_info irq_lists[225];

這是一個(gè)數(shù)組，類似于低版本內(nèi)核的IRQ_ports，數(shù)組的內(nèi)容為包含一個(gè)list_head類型變量的結(jié)構(gòu)體，用于指向相同中斷號(hào)的所有串口的鏈表頭。

3.2 多數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

內(nèi)核串口驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一種通用的設(shè)計(jì)，目的在于能應(yīng)用于各種不同的主板，而多串口驅(qū)動(dòng)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)完全是針對(duì)104串口系列主板設(shè)計(jì)的，是根據(jù)多的特性設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)體。

由于每塊多主板的所有串口是有一些共用屬性的，所以設(shè)計(jì)一個(gè)主板信息結(jié)構(gòu)體，這個(gè)結(jié)構(gòu)體每塊主板一個(gè)，主板各個(gè)串口信息都可以通過(guò)此結(jié)構(gòu)體來(lái)設(shè)置，結(jié)構(gòu)體定義如下：

struct evocdrv_brdconf {/*每塊板的信息*/

int board_type;/*主板類型1-1048COM 2-COMMON*/

int flags;/*UART_CLEAR_FIFO | UART_USE_ FIFO |UART_HAS_EFR*

int ports;/*串口個(gè)數(shù)*/

int irq;/*中斷號(hào)，一般為共享中斷*/

int irq_type;/*0:串口0-7共享中斷(M1=on)；1--0-3共享,4-7共享(M1=off)*/

int vector;/*中斷狀態(tài)寄存器基地址，4塊板16個(gè)端口,板上所有串口共用*/

int vector_mask;/*中斷狀態(tài)*/

int uart_type;/*芯片類型*/

char uart_name[20];/*芯片名字*/

int ioaddr;/*每個(gè)串口的端口基地址，由sw1設(shè)置(p14)*/

int baud_base;/*串口的波特率基數(shù)quot=baud_ base/baud*/

int max_baud;/*最大波特率*/};

除了主板信息結(jié)構(gòu)體之外，還定義了一個(gè)大小為32的串口信息結(jié)構(gòu)體數(shù)組，用于保存每個(gè)串口的信息，串口信息數(shù)組在初始化時(shí)根據(jù)其主板的信息設(shè)置；由于多主板的特殊性，如：主板上的所有串口是共用中斷號(hào)的，串口的基地址是連續(xù)的等等，所以可以把這些共用的屬性設(shè)置在主板信息結(jié)構(gòu)體中。串口信息數(shù)組是這樣設(shè)計(jì)的，默認(rèn)每塊主板8個(gè)串口，若主板串口個(gè)數(shù)小于8則數(shù)組的相應(yīng)位為空值。

打開串口時(shí)，根據(jù)設(shè)備的次設(shè)備號(hào)和驅(qū)動(dòng)的次設(shè)備號(hào)起始值，計(jì)算出打開的是第幾個(gè)串口，根據(jù)這個(gè)就可以直接從串口信息數(shù)組中獲取串口信息；在中斷處理程序中，這里并沒有像內(nèi)核串口驅(qū)動(dòng)中的中斷指針數(shù)組，但由于每塊板上的串口中斷號(hào)是相同的，所以只需要在發(fā)生中斷時(shí)判斷是哪塊板上的串口產(chǎn)生的，然后對(duì)該板上的串口進(jìn)行一一判斷并處理；在請(qǐng)求中斷號(hào)時(shí)，將板上第一個(gè)串口信息結(jié)構(gòu)體作為參數(shù)傳入，然后在中斷處理函數(shù)中根據(jù)串口信息數(shù)組的第0，8，16，24個(gè)元素來(lái)判斷屬于哪塊主板。

3.3 函數(shù)的實(shí)現(xiàn)

串口驅(qū)動(dòng)中要實(shí)現(xiàn)的函數(shù)有很多，包括與tty核心的通訊函數(shù)，與應(yīng)用程序的通訊函數(shù)以及中斷處理函數(shù)，主要函數(shù)如下：

struct tty_operations evocdrv_ops = {

.open = evocdrv_open,/*打開串口*/

.close = evocdrv_close,/*關(guān)閉串口*/

.write = evocdrv_write,/*寫串口*/

.put_char = evocdrv_put_char,/*寫一個(gè)字符到串口*/

.flush_chars = evocdrv_flush_chars,/*發(fā)送寫緩沖區(qū)中數(shù)據(jù)*/

.write_room = evocdrv_write_room,/*獲取寫緩沖區(qū)的可用空間*/

.chars_in_buffer = evocdrv_chars_in_buffer,/*獲取寫緩沖區(qū)數(shù)據(jù)大小*/

.flush_buffer = evocdrv_flush_buffer,/*清空寫緩沖區(qū)*/

.ioctl = evocdrv_ioctl,/*ioctl*/

.throttle = evocdrv_throttle,/*通知串口不要發(fā)送數(shù)據(jù)*/

.unthrottle = evocdrv_unthrottle,/*通知串口恢復(fù)發(fā)送數(shù)據(jù)*/

.set_termios = evocdrv_set_termios,/*設(shè)置線路規(guī)程*/

.stop = evocdrv_stop,/*停止向串口發(fā)送數(shù)據(jù)*/

.start = evocdrv_start,/*恢復(fù)向串口發(fā)送數(shù)據(jù)*/

.hangup = evocdrv_hangup,/*設(shè)備掛起，等待再次被open*/

.tiocmget = evocdrv_tiocmget,/*獲取MODEM狀態(tài)位*/

.tiocmset = evocdrv_tiocmset,/*設(shè)置MODEM狀態(tài)位*/

};

這里挑一些與應(yīng)用程序聯(lián)系比較密切的函數(shù)進(jìn)行介紹。

(1) open

當(dāng)應(yīng)用程序調(diào)用open函數(shù)打開設(shè)備文件時(shí)就會(huì)進(jìn)入此函數(shù)，此函數(shù)主要實(shí)現(xiàn)打開設(shè)備以及對(duì)設(shè)備進(jìn)行初始化等功能，主要工作如下：

● 找到打開串口的信息結(jié)構(gòu)體并進(jìn)行必要的初始化；

● 初始化串口寄存器，包括啟用FIFO、中斷等各種初始化工作；

● 設(shè)置波特率、停止位、流控制等線路狀態(tài)信息；

(2) close

當(dāng)應(yīng)用程序調(diào)用close函數(shù)關(guān)閉設(shè)備時(shí)會(huì)進(jìn)入此函數(shù)，此函數(shù)實(shí)現(xiàn)的功能與open相反，主要是善后工作，包括對(duì)所有改變過(guò)的寄存器復(fù)位，還有對(duì)open后請(qǐng)求的一些資源進(jìn)行釋放。

(3) write

當(dāng)應(yīng)用程序調(diào)用write函數(shù)進(jìn)行寫操作時(shí)會(huì)進(jìn)入此函數(shù)，此函數(shù)主要實(shí)現(xiàn)把應(yīng)用程序?qū)懭氲臄?shù)據(jù)保存到寫緩沖區(qū)xmit_buf中，這是一個(gè)4KB大小的緩沖區(qū)，是在open時(shí)動(dòng)態(tài)分配的，在close是釋放。當(dāng)xmit_buf中有數(shù)據(jù)時(shí)，開啟發(fā)送數(shù)據(jù)中斷IER_THRI，然后就會(huì)進(jìn)入中斷處理程序?qū)mit_buf的數(shù)據(jù)發(fā)送給串口。

(4) ioctl

當(dāng)應(yīng)用程序調(diào)用ioctl函數(shù)時(shí)會(huì)進(jìn)入此函數(shù)，此函數(shù)主要提供應(yīng)用程序一些設(shè)置的方法和獲取驅(qū)動(dòng)信息的方法，這里有一個(gè)很重要的方法TIOCSSERIAL，當(dāng)調(diào)用setserial命令設(shè)置設(shè)備節(jié)點(diǎn)信息時(shí)會(huì)調(diào)用ioctl并傳入TIOCSSERIAL參數(shù)，在處理程序中，根據(jù)用戶傳入的基礎(chǔ)波特率、中斷號(hào)、基地址等串口信息修改串口信息結(jié)構(gòu)體，如果中斷號(hào)或基地址改變了，則重新設(shè)置串口各寄存器，否則只要重新設(shè)置串口的線路信息就可以了。

(5) set_termios

當(dāng)應(yīng)用程序調(diào)用tcsetattr函數(shù)時(shí)進(jìn)入此函數(shù)，主要功能是設(shè)置線路規(guī)程信息，函數(shù)tcsetattr調(diào)用后tty核心會(huì)更新tty_struct->termios，并將原來(lái)的線路規(guī)程保存在old_termios中作為參數(shù)傳入set_termios中，程序根據(jù)tty_struct中的線路規(guī)程值對(duì)串口進(jìn)行重新設(shè)置。

(6) tiocmset

設(shè)置MODEM狀態(tài)，主要是設(shè)置DTR/RTS線的狀態(tài)，主要應(yīng)用于硬件流控制中。

(7) 中斷處理函數(shù)

串口驅(qū)動(dòng)程序的數(shù)據(jù)傳輸和接收都是通過(guò)中斷來(lái)實(shí)現(xiàn)的，觸發(fā)中斷的情況有很多，這里列出幾個(gè)常用的中斷觸發(fā)。當(dāng)出現(xiàn)以下幾種情況時(shí)會(huì)觸發(fā)中斷：

①若設(shè)置了IER寄存器的RDI位，當(dāng)FIFO值到達(dá)TRIGGER值時(shí)觸發(fā)讀中斷，并將ISR寄存器的bit[1]和LSR寄存器的bit[0]置1；

②若設(shè)置了IER寄存器的THRI位，當(dāng)FIFO值低于TRIGGER值或FIFO為空時(shí)觸發(fā)寫中斷，并將ISR寄存器的bit[0]和LSR寄存器的bit[5]置1；

③若設(shè)置了IER寄存器的TLSI位，當(dāng)出現(xiàn)RX break、RX framing error、RX parity error、overrun error的任意一個(gè)時(shí)將觸發(fā)一個(gè)中斷；

④若設(shè)置了IER寄存器的MSI位，當(dāng)CTS線、DSR線、RI響鈴控制器、CD數(shù)據(jù)載波檢測(cè)線中任意一個(gè)狀態(tài)改變時(shí)將觸發(fā)一個(gè)中斷；

由于有很多中情況會(huì)觸發(fā)中斷，所以在中斷處理函數(shù)中要對(duì)各種可能產(chǎn)生中斷的情況進(jìn)行判斷并處理，這里最重要的當(dāng)然是對(duì)讀、寫中斷的處理了，可以通過(guò)讀取寄存器的值來(lái)判斷進(jìn)行哪種操作。

當(dāng)ISR寄存器的bit[1]或LSR寄存器的bit[0]為1時(shí)，執(zhí)行讀操作，即從串口讀取數(shù)據(jù)，由于串口內(nèi)部有個(gè)64B的RX FIFO，而且串口數(shù)據(jù)傳輸是以字節(jié)為單位的，所以在讀取數(shù)據(jù)操作函數(shù)(receive_chars)中，每次以字節(jié)為單位從串口RHR寄存器讀取64B的數(shù)據(jù)；先將讀取的數(shù)據(jù)保存到tty_buffer中(tty_insert_flip_char)，然后在將tty_ buffer中的數(shù)據(jù)發(fā)送到read_buf中(tty_flip_buffer _push)，應(yīng)用程序就是從read_buf中讀取數(shù)據(jù)的。

當(dāng)ISR寄存器的bit[0]或LSR寄存器的bit[5]為1時(shí)，執(zhí)行寫操作，即向串口寫數(shù)據(jù)(transmit_ chars)，寫操作與讀操作類似，也是每次以字節(jié)為單位向串口寫入64B的數(shù)據(jù)，寫入數(shù)據(jù)的寄存器為THR；這里寫入的數(shù)據(jù)并不是用戶空間傳入的數(shù)據(jù)，應(yīng)用程序先將數(shù)據(jù)寫入寫緩沖區(qū)xmit_buf，函數(shù)transmit_chars從寫緩沖區(qū)發(fā)送數(shù)據(jù)到串口，寫緩沖區(qū)大小為4KB。

4 結(jié)語(yǔ)

可以看出內(nèi)核中數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)是一種通用的設(shè)計(jì)，不論是哪種類型的主板、哪種類型的芯片都可使用內(nèi)核驅(qū)動(dòng)；但正是由于這種通用性，使得內(nèi)核對(duì)串口信息的默認(rèn)值很難做一個(gè)合適的設(shè)置，因?yàn)椴煌闹靼宕谛畔⑼遣煌?，只能通過(guò)serserial命令來(lái)手動(dòng)修改。多串口驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)是將內(nèi)核中2個(gè)串口信息結(jié)構(gòu)體合為一個(gè)，并實(shí)現(xiàn)一個(gè)主板信息結(jié)構(gòu)體，此結(jié)構(gòu)體包含了一塊板上所有串口共用的信息，對(duì)于中斷處理的設(shè)計(jì)是通過(guò)傳入每塊板第一個(gè)串口的信息結(jié)構(gòu)體實(shí)現(xiàn)的，這里沒有內(nèi)核方便，有待改進(jìn)。

[1] 李萌.linux操作系統(tǒng)多串口編程技術(shù)[J].火控雷達(dá)技術(shù); 2008,29(3).

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The research of multi-serial drive based on the Linux operating system

*WANG Qiao-ling1,GAO Jie2, CHENG Ya-li1

(1.School of Electronic Information Engineering, Jinggangshan University, Ji’an, Jiangxi 343009, China；2.Information Engineering Department of Nanchang University, Gongqing College, Gongqing City, Jiangxi 332020,China)

We introduce the Linux operating system based on the design theory of multi-serial port drive and realize the core design based on tty with the multi-serial port programming technology, which can be used as a serial port terminal equipment to realize the centralized management, the real-time data acquisition server application motherboard. Its characteristic is can be used with ARM platform, but is fully compatible with X86 platform. Furthermore, the original X86 operating system Linux multi-serial port drive program in the workbench need only recompile to realize the transplant, which is based on Linux operating system to the serial driver real-time communication.

Linux operating system; multi- serial driver; tty core

1674-8085(2012)03-0069-06

TP316

A

10.3969/j.issn.1674-8085.2012.03.015

2012-02-16；

2012-03-27

*王巧玲(1979-)，女，江西吉水人，講師，碩士，主要從事計(jì)算機(jī)軟件理論研究(Email:xinyuwql@163.com);

高 杰(1983-)，男，江西吉安人，助教，主要從事嵌入式方向研究(Email:275750383@qq.com);

陳婭荔(1982-)，女，江西南昌人，助教，碩士，主要從事人工智能和圖像處理研究(Email:30006959@qq.com).