自己写的intel8250串口芯片驱动.docx
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自己写的intel8250串口芯片驱动
CU网友自己写的intel8250串口芯片驱动
一：
前言
串口是一种常用的接口，嵌入式开发环境中，开发板通常都会提供串口与PC相连，方便开发者进行测试。
在较早的网络环境中。
UNIX主机通过串口连moden再接通电话线来连通对方电脑。
类似于今天的telnet。
串口经常用来做远程终端使用。
类似于我们之前分析的终端控制台驱动。
不过，不相同的是，终端驱动的输入数据是从键盘鼠标等I/O外设中来，到显示器上显示。
而串口终端的数据来源跟数据输出都是串口。
对于运行中的进程来说，它不需要知道运行在什么样的终端。
Tty层把终端层给封装起来了.
查找了一相有关PC平台上的8250串口芯片资料，结合之前分析的uart架构自己写了一个串口驱动。
在写驱动的过程中，并没有参考linux自带的8250芯片驱动。
目的是为了在写完之后，和linux自带的驱动比较，就能发现自己的不足。
在驱动中，按着对端设备的数据模式设定了波特率和数据格式。
并末实现termios库中关于串口参数的设定。
不过在驱动中都写好了接口函数。
按操作接口将其链入即可。
另外：
忽略了moden信号的处理。
二：
串口的硬件架构
在pc中常使用的串口芯片是8250,16450,16450A等。
这些芯片都是从8250发展而来的。
都往下与8250保持兼容。
由于我手头只有8250和16450的详细的资料,代码分析时侧重于这两种类型的芯片分析.如果有朋友能够提供其它芯片的资料,我会感激不尽^_^.
8250提共了9个寄存器。
严格说来，只有8个。
因为其中有两个寄存器是共享同一个寄存器。
各寄存器的作用与寄存位的含义如下表所示：
在上图的端口地址标识中，小括号中还有一个地址。
这是因为在PC中。
一般都会有两个串口。
括号外的是主串口的端口地址，而括号里面的是从串口地址。
从上图可以看到8250的寄存器比较繁多，操作比较复杂。
我们依次来看每个寄存器的含义：
数据接收寄存器（RBR）:
存放接收到的数据。
这些数据是已经去掉了发送位，停止位和奇偶检验位了的。
也就是串口接收到的有效数据。
数据发送寄存器（THR）:
用来存放要发送的数据。
这是用户要写入的数据。
不包含上述的附加位。
从上图中可以看到，RBR和THR的端口地址是一样的。
也就是说，它们是操作的是同一个寄存器。
只有在寄存器空闲的时候，才能写入数据。
也就是说，我们在中断/轮询处理过程中，先把这个寄存器的值取出。
然后再写入我们要发送的数据。
中断允许寄存器（IER）:
8250有四级中断。
分别为：
接收出错中断。
接收寄存器满中断。
发送寄存器空中断。
Moden状态改变中断。
四种中断都对应寄存器的1个位。
剩余四位无意义，为0。
从这里可以看到，发送数据并不是每次都要等接收中断来了，才能发送。
也可以在发送寄存器空的中断处理中发送。
中断标识寄存器（IIS）:
既然8250对应有四种中断。
那中断过来之后，怎么区分是哪种类型的中断呢？
这就是中断标识寄存器的作用。
IIS中有表示中断状态的对应位。
都是相对于IER来说的。
另外，与IER的高四位始终为0的情况相反的是，IIS的前二位能够驱分芯片的类型。
如：
8250的IIS前二位为00。
而16550A芯片的IIS前二位为11。
这里顺带提一下8250和16550A的区别：
8250每次只能接收或者发送1个字节。
，而16550A则提供了一个FIFO缓存区。
有16个字节的缓存空间。
这样就可以减轻CPU的负担。
在16550A中，新增了一个寄存器FIFO控制寄存器（FCR）.其中有一个标识可以启用或者禁用FIFO。
线路控制寄存器（LCR）:
可以用来控制数据的传输方式。
比如说设置奇偶检验位，数据位的长度，停止位等。
Moden控制寄存器（MCR）:
用来向moden发送RTS/DTR信号。
在这个寄存器中还要注意有二个特殊的位。
一个是自检位。
该位被置之后，数据在8250的内部移动。
可以用来检测8250数据接收与发送功能。
另外的一个位是中断允许位。
它允许8250向CPU产生中断.
线路状态寄存器（LSR）:
用来检查线路的状态。
例如数据包出错原因，发送寄存器/接收寄存器空状态标识以及终止符检测。
Moden状态寄存器检测（MSR）:
用来采集moden的状态。
例如DSR和CTS信号检测。
载波检测等.
除法寄存器:
一般用来设定波特率:
它是低8位在发送/读取寄存器。
高8位在IER寄存器，通过LCR有最高位来控制除法寄存器是否可用。
三：
驱动代码
Kernel版本：
2.6.25
代码：
见附件
调试：
可以用minicom，选择设备节点为：
/dev/8250X（主串口为0，次串口为1）。
如果你没有配置udev或者hotplug，就需要手动在/dev/下mknod相关结点。
附运行时候的截图：
Makefile
#Comment/uncommentthefollowinglinetodisable/enabledebugging
#DEBUG=y
#Addyourdebuggingflag（ornot）toCFLAGS
ifeq（$（DEBUG）,y）
DEBFLAGS=-O-g-DSCULL_DEBUG#"-O"isneededtoexpandinlines
else
DEBFLAGS=-O2
endif
#CFLAGS+=$（DEBFLAGS）
#CFLAGS+=-I..
ifneq（$（KERNELRELEASE）,）
#callfromkernelbuildsystem
obj-m:
=serial_driver.o
else
KERNELDIR?
=/lib/modules/$（shelluname-r）/build
PWD:
=$（shellpwd）
default:
$（MAKE）-C$（KERNELDIR）M=$（PWD）modules
endif
clean:
rm-rf*.o*~core.depend.*.cmd*.ko*.mod.c.tmp_versionsmodule*Module*
depend.dependdep:
$（CC）$（CFLAGS）-M*.c>.depend
ifeq（.depend,$（wildcard.depend））
include.depend
endif
源代码：
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
#include
MODULE_LICENSE（"GPL"）;
MODULE_AUTHOR（"ericxiao:
xgr178@"）;
#defineSERIAL8250_TYPE99
inlinestaticvoidserial8250_stop_send（structuart_port*port）;
spinlock_tmy_lock=SPIN_LOCK_UNLOCKED;
enumcheck_type
{
odd_check,
even_check,
no_check,
};
//#defineSER_DBG1
#defineDEF_baudrate9600
#defineDEF_databit8
#defineDEF_stopbit1
#defineDEF_checkno_check
#defineARRY_SIZE（arry）sizeof（（arry））/sizeof（（arry）[0]）
#ifSER_DBG
#defineSer_dbg（args...）printk（args）
#else
#defineSer_dbg（args...）
#endif
staticunsignedlongbaudrate_arry[]={110,300,600,1200,2400,4800,9600,14400,19200,38400,57600,115200,230400,380400,460800,921600};
staticintbaudrate=DEF_baudrate;
staticintcheck=DEF_check;
staticintstopbit=DEF_stopbit;
staticintdatabit=DEF_databit;
enumreg_type
{
RBR=0,
THR=0,
DIVR_L=0,
DIVR_H=1,
IER=1,
IIR,
LCR,
MCR,
LSR,
MSR,
FIFO,
MAX_REG,
};
//LCRbit
#defineLCR_DIVENABLEBIT7
#defineLCR_DATABIT0
#defineLCR_STOPBIT2
#defineLCR_CHECKENABLE3
#defineLCR_CHECKBIT4
//IERbit
#defineIER_RECEVEINTE0
#defineIER_SENTEMPTYINTE1
#defineIER_LINESTATAINTE2
#defineIER_MODESTATAINTE3
//MCRbit
#defineMCR_SELFTEST4
#defineMCR_INTRENABLE3
//IIRbit
#defineIIR_ISINTR0
#defineIIR_INTERIDENT1
staticirqreturn_tserial8259_intr（intirqno,void*dev_id）
{
u8reg_data=0;
intcount=0;
unsignedlongsave;
structuart_port*port=（structuart_port*）dev_id;
u32database=port->iobase;
charc;
inttail;
inthead;
if（port->irq!
=irqno）
returnIRQ_NONE;
while
（1）
{
reg_data=inb（database+IIR）;
if（reg_data&（1<{
Ser_dbg（"Nothaveinterrupt.\n"）;
break;
}else
{
switch（（reg_data&（0x03<>IIR_INTERIDENT）
{
case0:
Ser_dbg（"Modenstatechange.\n"）;
reg_data=0;
reg_data=inb（database+MSR）;
break;
case1:
Ser_dbg（"Sentbufferempty.\n"）;
//spin_lock_irqsave（&port->lock,save）;
tail=port->info->xmit.tail;
//ifthebufferisempty
if（!
uart_circ_empty（&port->info->xmit））
{
head=port->info->xmit.head;
c=port->info->xmit.buf[tail];
tail=（tail+1）&（UART_XMIT_SIZE-1）;
port->info->xmit.tail=tail;
outb（c,database+THR）;
Ser_dbg（"input:
%c\n",c）;
}else{
serial8250_stop_send（port）;
Ser_dbg（"bufferempty.\n"）;
}
//spin_unlock_irqrestore（&port->lock,save）;
break;
case2:
Ser_dbg（"Recvebufferfull.\n"）;
reg_data=0;
reg_data=inb（database+RBR）;
uart_insert_char（port,0,0,reg_data,0）;
tty_flip_buffer_push（port->info->tty）;
//printk（"%c",reg_data）;
break;
case3:
Ser_dbg（"Recvedataerron.\n"）;
reg_data=0;
reg_data=inb（database+LSR）;
break;
}
}
}
returnIRQ_HANDLED;
}
inlinestaticvoidserial8250_start_send（structuart_port*port）
{
u8reg_data;
u32database=port->iobase;
reg_data=inb（database+IER）;
reg_data|=1<outb（reg_data,database+IER）;
return;
}
inlinestaticvoidserial8250_stop_send（structuart_port*port）
{
u8reg_data;
u32database=port->iobase;
reg_data=inb（database+IER）;
reg_data&=~（1<outb（reg_data,database+IER）;
return;
}
inlinestaticvoidserial8250_set_enableinter（structuart_port*port）
{
u8reg_data;
u32database=port->iobase;
//enableintrrupte.allowallinterrupt,exceptsentbufferemptyinterrupt
reg_data=0;
reg_data|=1<reg_data|=1<reg_data|=1<outb（reg_data,database+IER）;
Ser_dbg（"IER:
%0x.\n",reg_data）;
//enablesentinterruptesingleto8259
reg_data=inb（database+MCR）;
reg_data&=~（1<reg_data|=1<reg_data|=3;
outb（reg_data,database+MCR）;
return0;
}
inlinestaticintserial8250_set_dataformat（structuart_port*port,intdatabit,intstopbit,intcheck）
{
u8reg_data=0;
u8data_bit=0;
u32database;
database=port->iobase;
switch（databit）
{
case5:
data_bit=0<break;
case6:
data_bit=1<break;
case7:
data_bit=2<break;
case8:
data_bit=3<break;
default:
Ser_dbg（"setdatabit（%d）isnotallowed.\n",databit）;
return-1;
}
reg_data|=data_bit;
//setstopbit
if（stopbit==1）
reg_data&=~（1<//setodd/evencheck
if（check==no_check）
reg_data&=~（1<else
{
if（check==odd_check）
reg_data&=~（1<elseif（check==even_check）
reg_data|=1<reg_data|=1<}
outb（reg_data,database+LCR）;
return0;
}
inlinestaticintserial8250_set_baudrate（structuart_port*port,unsignedlongbaudrate）
{
intret=-1;
inti;
u16divnum;
u8div_l;
u8div_h;
u8reg_data=0;
u32database;
database=port->iobase;
for（i=1;i{
if（baudrate_arry[i]==baudrate）
ret=0;
}
if（ret==0）
{
divnum=1843200/（16*baudrate）;
div_l=*（u8*）（&divnum）;
div_h=*（u8*）（（u8*）&divnum+sizeof（u8））;
Ser_dbg（"divnum=%0x;div_l=%0x;div_h=%0x.\n",divnum,div_l,div_h）;
//setlcrbit7=1
reg_data=inb（database+LCR）;
reg_data|=（1<outb（reg_data,database+LCR）;
outb（div_l,database+DIVR_L）;
outb（div_h,database+DIVR_H）;
reg_data&=~（1<outb（reg_data,database+LCR）;
}
returnret;
}
inlinestaticintserial8250_init（structuart_port*port）
{
u16divnum;
u8div_l;
u8div_h;
u8reg_data;
u8data_bit=0;
u32database=port->iobase;
if（!
request_region（database,MAX_REG,"8250port"））
{
printk（"8250requestregionerron.\n"）;
return-1;
}
//clearFIFOreg
reg_data=0;
outb（reg_data,database+FIFO）;
if（serial8250_set_baudrate（port,baudrate）||serial8250_set_dataformat（port,databit,stopbit,check））
gotoerron;
serial8250_set_enableinter（port）;
//resetMSRLSRRBRregiset
inb（database+MSR）;
inb（database+LSR）;
inb（database+RBR）;
return0;
erron:
printk（"serial8250configureerron.\n"）;
return-1;
}
voidserial8250_config_port（structuart_port*port,intline）
{
Ser_dbg（"serial8250configport...\n"）;
port->type=SERIAL8250_TYPE;
serial8250_init（port）;
return;
}
voidserial8250_release_port（structuart_port*port）
{
Ser_dbg（"serial8250_release_port...\n"）;
return;
}
voidserial8250_set_mctrl（structuart_port*port,unsignedintmctrl）
{
Ser_dbg（"serial8250_set_mctrl...\n"）;
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