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Linux 下 UART 驱动分析

TTY/UART 架构

在 Linux 系统中，TTY（伪终端）与 UART（通用异步串接接口）之间存在着密切的关联。TTY 可以看作是一个虚拟设备，它为用户提供了类似于真实终端的功能，而 UART 则是实现实际数据传输的物理或逻辑设备。在 Eagle2/imx 平台中，我们定义了五个串口设备，分别对应设备 ID 0 到 4。

UART 设备驱动

在 driver/tty/serial/imx.c 中，我们定义了 uart_driver，其名称为 ttymxc。通过调用 uart_driver_register 函数，我们可以注册一个 UART 驱动。由于 drv->nr 被定义为 8，因此我们分配了 8 个 uart_state 存储空间给 drv->state。接下来，我们对 uart_driver 中的 tty_driver 进行初始化，并调用 tty_register_driver 函数进行注册。

UART 端口绑定

为了实现 UART 端口与驱动的绑定，我们调用 uart_add_one_port 函数。这个函数不仅完成了 UART 设备的添加，还通过 uart_state 将 UART 端口与驱动绑定。具体来说，我们利用设备 ID 作为 uart_state 数组的索引，分配存储空间给对应的 UART 端口。由于我们需要添加五个 UART 设备，该函数被调用五次，分别为设备 ID 0 到 4。

关键数据结构

在 UART 设备中，以下三个数据结构是尤为重要的：

在 Eagle2/imx 系统中，我们通过 uart_add_one_port 函数创建了五个 UART 设备结点，分别对应设备号 0 到 4。这些设备结点的名称为 ttymxc0 到 ttymxc4，位于 /dev 目录下。

系统调用流程

用户的数据首先经过系统调用到达内核。数据到达分配好的线路规程后，在 tty 线路规程中会经过格式化处理。我们通过 tty_struct 结构体将 tty_driver 与 tty_ldisc 联系起来。具体来说，tty_struct 中包含了 index 字段，用于索引对应的 uart_status。

在 tty_driver 中，我们需要实现 tty_open 和 tty_close 等接口函数，以控制设备的打开和关闭。tty_write 函数则负责将数据通过 uart_port 传输到硬件寄存器中。

线路规程注册

为了支持不同的数据传输协议，我们需要注册线路规程。目前我们主要使用 N_TTY 线路规程，其索引号为 0。对于蓝牙协议，线路规程号为 N_HCI，索引号为 13。我们可以通过以下步骤注册蓝牙线路规程：

tty_register_ldisc(N_HCI, &tty_ldisc_N_HCI);

注册完成后，我们将线路规程分配给 tty_struct，以便与 uart_port 进行通信。

总结

通过上述方法，我们可以在 Linux 系统中实现 UART 驱动的注册与使用。尽管目前我们主要使用 N_TTY 线路规程，但如果有机会，可以尝试将蓝牙协议移植到地层。尽管这项工作具有较高的复杂性，但它可以为我们的系统带来更多可能性。

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