嵌入式Linux开发里，串口驱动迁移属于很基础又关键的任务环节，设备能不能借由串行端口跟外界做好可靠通信linux虚拟主机，直接由它决定。此项工作可不是单纯的代码替换，而是一个涵盖硬件差别、内核设置以及软件适配的系统工程。好多开发者头一回接触时，常常会因为对内核架构理解欠缺或者硬件原理弄不明白，从而碰到阻碍。本文会从实际迁移流程着手，解析其间的核心步骤以及常见陷阱。
为什么需要移植Linux串口驱动而非直接使用
Linux内核当中包含着丰富的串口驱动，然而这些驱动一般是针对标准的或者特定型号的UART控制器的。嵌入式设备所使用的处理器或者外部串口芯片存在着很大差异，其寄存器地址、时钟源、中断映射都有可能不一样。直接去使用通用驱动常常会致使设备无法被识别或者通信出现异常。所以说，移植的本质是依据具体的硬件手册，在内核的串口框架之下，达成正确的初始化序列以及数据收发流程。
移植工作要求你先确定，硬件运用的是处理器内置的UART，还是经由SPI/I2C总线扩展的外部串口芯片。这两者的驱动模型不一样，前者一般直接对接内核的8250或amba -- pl011等框架，后者则要基于相应的总线驱动来开展开发。要是没弄清楚这一点，后续的全部工作都可能出现方向偏差，耗费大量时间。
如何为新的串口硬件编写设备树节点
现代Linux内核用以描述硬件资源的主要方式是设备树（Device Tree）。对于串口而言，你得在设备树文件里为对应的UART控制器增添一个节点。关键属性涵盖兼容性字符串。、寄存器地址范围。、时钟频率以及中断号。兼容性字符串必须要与内核驱动中of_device_id表内的条目相匹配，此乃驱动成功绑定成为前提条件。
除了基本的属性之外，还需要留意某些和硬件有关联的特殊设置，举例来说，一些UART是需要额外进行引脚复用配置的，而这你是要在pinctrl子节点当中去声明的；要是硬件流控比如RTS/CTS被启用了的话，与之相关的GPIO同样是需要被正确引用的。有一个比较常见的错误是把时钟或者中断控制器也就是interrupt-parent的引用给遗漏掉啦，这样的话就会致使驱动探测失败。建议呀在编写完成之后利用dtc工具去编译以及检查语法。
Linux内核中串口驱动的核心框架是什么
内核的串口子系统是基于一个结构体，那个结构体名为uart_driver，它对驱动的入口、设备名字以及主要的操作集合都进行了定义。更为核心的是uart_port结构，它把具体的硬件寄存器操作、FIFO设置还有中断处理函数全都进行了封装 。进行移植之际，绝大多数的精力全耗费于精准无误地达成uart_ops里的回调函数之上，像那.startup、.shutdown、.set_termios，以及最为关键重要的.start_tx和.rx_chars 。
深入领会框架的层次，具备相当关键的意义。驱动于初始化之际，会给串口核心登记自身。当应用层开启/dev/ttySX设备文件之时，核心会启用驱动所供给的操作函数去构建连接以及设定参数。在中断处理期间，你得精准读取中断状态寄存器，分辨出是发送中断、接收中断抑或是线路状态中断，并且调用核心所给出的相应函数（诸如uart_insert_char）去传递数据。框架处理了绝大部分的流控以及线路规程，从而让驱动开发者能够专注于硬件差异。
串口驱动移植的关键初始化步骤有哪些
首先，第一步要做到的是确保驱动能够正确地被编译进内核或者作为模块进行加载linux串口驱动移植，这一要求离不开对Kconfig以及Makefile文件作出修改。在驱动探测函数里面，最初的步骤便是要从设备树那里获取资源，比如说借助platform_get_resource来获取内存资源，靠platform_get_irq去获取中断号。随后，就必定需要通过ioremap把物理地址映射成为内核能够访问的虚拟地址。
随后是关键的uart_add_one_port调用，此调用会把uart_port实例增添至核心。在这之前，uart_port的成员必须被完整填充，这其中涵盖映射后的虚拟基地址、中断号、时钟频率以及uart_ops。对于FIFO的使能以及阈值设置，同样需要在这个阶段依据硬件手册来完成。诸多通信问题，像数据丢失这种情况，皆是源于初始化时波特率分频器计算有误或者FIFO未得以正确配置。
怎样调试和测试移植后的串口驱动功能
加载驱动之后红旗linux操作系统，最先去检查/proc/tty/driver/serial这个文件，以此来确认你的串口端口是不是被正确地列出来了，并且其状态是不是正常的。运用dmesg去查看内核日志，从中搜索驱动打印出来的探测以及初始化信息，还要看有没有错误提示出现。倘若设备并没有出现，极有可能是设备树节点存在错误或者驱动兼容性字符串不匹配 。
起始于底层开展功能测试，编写具备简易特性的内核模块，借助该模块直接对驱动映射的寄存器予以读写操作，手动发送单个字符，运用示波器或者逻辑分析仪于TX引脚上测量波形情况linux串口驱动移植，核实其波特率是否确切无误。在此基础之上，借助用户空间含有的echo命令朝着/dev/ttySX发送数据，通过程序属于cat命令或者minicom这类的终端程序来接收数据情况，测试涵盖不同的波特率、数据位、停止位以及奇偶校验组合。
串口通信不稳定或丢失数据可能是什么原因
首要怀疑对象是硬件问题，时钟精度不够会致使波特率偏差累积，进而造成误码。用示波器测量下实际波特率与理论值之间的误差，该误差应控制在2%以内。电源噪声或者信号干扰同样会对稳定性产生影响，需检查PCB布线，保障TX/RX走线远离噪声源，并且在长距离传输的时候考虑运用RS-232或RS-485电平转换芯片来增强抗干扰能力。
于软件层面而言，驱动中断处理函数的效率有着至关重要性。要是中断处理期间执行了过多耗费时间的操作，又或者未及时清除中断标志，才有可能致使FIFO溢出进而丢失数据。需检查驱动之中是否启用了DMA传输用以减轻CPU负担。除此之外，用户空间程序的读写缓冲区设置不合适同样可能引发问题，可以去尝试调整termios结构里的c_cc[VMIN]以及c_cc[VTIME]参数以控制读取行为。
在您以前的Linux驱动移植经历当中，碰到的最为严峻的串口关联问题是什么呢，是时序方面的问题，还是中断之间出现的冲突，亦或是有关设备树配置的那种隐蔽性错误呢，欢迎在评论区域分享您的实战方面的经验以及解决问题的方案，要是觉得这篇文章对您有帮助的话，也请进行点赞并且分享给更多有需要的开发者 。
