处于嵌入式Linux开发作业范畴内，UART驱动属于连接硬件跟操作系统的关键桥梁，此桥梁不但负担起管理串行通信的数据传输事宜，还涵盖中断处理、设备配置等核心任务模块，若掌握住其编写方法，则能够切实有效提升系统稳定性以及开发效率，接下来会从实际项目经验着手出发，去分享UART驱动开发的具体操作流程以及常见问题的解决办法。
如何选择UART硬件设备
拣选UART硬件之际，得全面考量接口类型，以及波特率范围，还有抗干扰能力。于工业场景而言，推荐具有隔离保护的RS -- 485芯片，而消费级产品呢，能够选用成本更低的TTL电平芯片。需留意芯片的FIFO深度，缓冲区在128字节以上的，可显著削减高速传输时的中断负载。
于实际开展的项目里头呢，还得着重去留意驱动的兼容性情况。给出的建议是，优先挑选那种Linux内核已经存在成熟驱动的芯片型号，像SC16IS7系列这样的。要是非得使用新的芯片，那就得预先去评估一下是不是需要开发底层的适配代码，而这会对项目周期以及调试难度有直接的影响。
UART驱动开发环境搭建
开发环境建议选用Ubuntu LTS版本搭配主线内核源码树，要安装kernel-header、libncurses-dev等基础包，且通过make menuconfig启用CONFIG_SERIAL_CORE配置选项linux游戏，交叉编译环境需格外留意工具链版本与目标板内核版本的匹配问题，。
环境调试配置乃是关键要点，除却一般的JTAG调试装置，建议于开发板块之上预留测试端点之处，以便于连接逻辑分析仪去抓取波形，于代码当中预先嵌入pr_debug语句借助动态调试功能能够极大提升问题定位效率 。
UART驱动主要数据结构解析
作为驱动的主结构体，struct uart_driver要对设备名称、主次设备号等关键信息予以定义。对于port数组的初始化，需特别加以注意，针对多端口设备来讲，端口索引要正确地进行设置。在实际的编码过程当中，建议借助内核所提供的serial8250_register_driver()辅助函数来开展注册工作。
struct uart_ops涵盖了驱动跟核心层的全部交互接口，write函数需达成环形缓冲区管理，startup函数得完成时钟使能以及GPIO配置，在实现receive_char函数之际，要妥善处理字符接收超时以及帧错误等异常状况。
如何实现UART中断处理
中断服务程序得依照快进快出的原则来。首先呢美国linux主机，借助IIR寄存器去判断中断的类型，按照数据接收、发送完成以及线路状态变化这样的优先级来予以处理。对于接收中断而言，要迅速地把FIFO的数据转移至内核缓冲区，防止数据出现溢出的情况。
要实现发送中断之际，建议运用唤醒机制。发送缓冲区为空时，借由wake_up_interruptible()唤醒写进程，与此同时还要留意把控并发访问。针对MODEM状态变化中断，需达成CTS/RTS流控信号的处理逻辑。
UART驱动调试方法有哪些
居于硬件的层面，首先需要确保时钟的配置是正确无误的，运用示波器去测量TX引脚，以此来确认基础波特率是不是准确的。软件的调试呀，能够借助cat /proc/tty/driver/serial去查看端口的状态linux uart驱动编写，着重关注uart_flags以及overrun字段所对应的数值变化情况。
想要进行进阶调试，能够启用CONFIG_SERIAL_CORE_CONSOLE选项，把调试信息输出至串口终端。针对偶发性丢包问题，提议在驱动里加入统计代码，实时去监控缓冲区使用率以及错误计数。像systemtap这样的动态插桩工具，同样能够协助分析中断响应延迟。
UART驱动如何优化性能
进行提升性能的举措是依靠采用DMA传输这个办法。针对波特率超115200的应用状况而言。把配置64字节更多些的DMA块传输做到位，就能够让CPU占用率降低60%更多。但需要关注到DMA缓冲区的对齐这方面问题。并且建议运用dma_alloc_coherent()去申请内存。
在软件层面，能够对中断合并策略予以优化，借助设置更大的FIFO触发阈值，把多次小数据量的中断合并成单次大数据量的中断，对于实时性要求较高的应用而言linux uart驱动编写，可尝试把中断线程化，并且设置恰当的线程优先级。
UART驱动常见问题如何解决
通常导致数据丢失的原因常常是时钟配置出现错误。除了要对分频系数展开检查之外，还得去确认参考时钟源的稳定性状况。当遭遇CTS流控出现异常的情况时，需要去排查硬件流控使能位的设置有无正确，与此同时还要使用万用表来测量CTS引脚的电平状态。
当驱动加载遭遇失败状况时，首先是依靠使用dmesg去查看资源分配的具体情况。常见的问题所在之处在于是设备树节点注册遭遇失败，此时需要去仔细检查compatible字段，看是否与驱动代码达到完全的匹配。倘若面临有关共享中断相关的问题，能够尝试在probe函数当中设置IRQF_SHARED标志。
于实际项目里头，您所碰到的最为棘手的UART驱动方面的问题究竟是什么呢？热忱欢迎于评论区域分享您的解决办法，要是此文对您有所助益的话，请点赞予以支持并且分享给更多的开发者。
