鲁达 上一章我们介绍了串口的数据结构，本章我们介绍串口相关的操作接口，并介绍串口的注册与注销接口，本章主要包括如下几个方面的内容：
- 串口控制器、串口的注册与注销
- 串口子系统操作接口的介绍说明
- 串口驱动开发流程说明
- 串口子系统架构总结
串口控制器、串口的注册与注销
既然串口子系统是对tty子系统的封装，因此其注册与注销也同样包括tty_driver、tty_port两部分。在之前阅读tty子
系统时，我们可以发现真正实现读写tty端口的操作全部是由tty_driver数据结构中的操作接口实现的，而tty_port中仅仅是实现具体tty端口的使能与去使能等操作。而在串口子系统中，为了减少开发量，同时又要对接tty子系统，串口子系统内部为tty_driver注册了通用的操作接口，而把不同串口控制器操作接口的操作又移至uart_port->ops接口中，从而使串口驱动的开发只需要关注uart_potr->ops即可，无需再同时关注tty_driver->ops、tty_port->ops。
串口控制器驱动注册与注销
针对串口控制器驱动，其注册接口为uart_register_driver，而针对uart_driver的注册，开发人员主要需要设置
uart_driver的driver_name、dev_name、nr、cons，其中dev_name、nr表示串口的名称前缀、串口个数，而cons则表示该串口控制器是否支持控制台功能，若支持控制台则设置该变量。
如下就是uart_driver的注册接口，其实现的功能较简单，主要功能如下：
- 调用alloc_tty_driver申请tty_driver类型的内存，并设置tty_driver的各成员变量，同时设置其ops成员为uart_ops；
- 根据串口的个数，为每一个串口申请对应的uart_state类型的内存空间（也就完成了对应tty_port的创建），用于存储每一个串口的资源相关的信息以及串口对应tty_port信息，并为tty_port设置其ops成员为uart_port_ops；
我们知道tty_port中包含接收数据的缓存，但却没有发送数据的缓存，而uart_state中则包含了发送数据的缓存（即环形缓存区），因此借助uart_state、tty_port则实现了串口收发数据的缓存（在我们之前实现的虚拟串口中也定义了数据发送的buff，只不过是使用kfifo实现的）。
从上面的代码我们可以看到，针对所有的uart_driver，其tty_driver成员的ops都设置为uart_ops接口，而uart_ops的定义如下，下面简要说明下其实现的功能：
- open、close用于开启和关闭串口，通过调用struct uart_ops的startup、stop_rx、stop_tx，实现串口的开启与关闭操作；
- write接口实现将数据从串口发送出去(当然在uart_write中先将数据写入环形缓冲区中，再调用uart_port->ops->start_tx接口，实现数据的发送)；
- uart_put_char接口主要将一个字节的数据拷贝到该串口的发送缓存中；
- Flush_chars接口的作用是将串口发送缓冲中的数据发送出去（调用uart_port->ops->start_tx接口，实现真正的数据发送）；
- uart_write_room、uart_chars_in_buffer主要用于返回发送缓存中可用空间、已使用空间的字节数等；
- uart_flush_buffer接口主要用于flush该串口的发送缓存，并唤醒写等待队列；
- uart_throttle、uart_unthrottle主要是实现流控（包括硬件流控和软件流控，其中软件流控则通过定义一个特殊字符作为流控约束的标志位）；
- uart_set_termios接口主要是termios设置，包括输入、输出参数设置、控制参数设置等，如上面说的软件流控中start、stop标志字符的设置，还包括串口波特率的设置、CRTSCTS、字节宽度的设置等等；
- uart_stop、uart_start、uart_hangup则主要串口停止、启动、挂起相关的接口，内部也是调用uart_port->ops->stop、start停止或启动一个发送操作；而uart_hangup则主要是挂起操作；
- uart_tiocmget、uart_tiocmset则主要是modem ctrl相关的操作接口。
在主要的接口中，也设置了tty_port->ops成员，我们看下uart定义的tty_port操作接口函数，这几个接口也捎带说明下：
- 针对activate，在tty子系统中，主要在tty_port_open中调用，实现tty端口的启用，但针对uart子系统而言，在其uart_tty_driver->open接口中，并没有调用tty_port_open接口，取而代之的是uart_startup、uart_ops->start,因此只需要实现uart_ops->start接口即可，此处定义的uart_port_activate并不会被调用，没有意义。。。
- 针对shutdown接口而言，在tty子系统中，主要是在tty_port_close接口中调用，而针对uart_tty_driver->close接口中，也没有调用uart_port_ops->shutdown接口（即uart_port_shutdown）
因此此处设置的activate、shutdown，没有任何意义，没有必要设置这两个变量
串口的注册接口
串口的注册接口为uart_add_one_port，该接口的定义如下，主要功能说明如下：
- 完成uart_state与uart_port的互相关联；
- 调用uart_configure_port，配置该串口（如mem、io资源的申请等）；
- 调用tty_port_register_device_attr接口，完成tty_port与tty_driver的关联，并调用device_register完成tty_port对应device的注册，同时该动作也完成了tty_port对应device与tty_class的关联，同时也完成tty对应字符设备的创建（通过向应用层发送kobject add uevent，而udevd、mdev在接收到该uevent后，根据设备节点至，通过调用mknod接口完成设备文件inode的创建，也就完成了字符设备文件的创建），同时也为该tty端口对应的device创建了uart相关的属性信息（即tty_dev_attr_groups）
在uart port的注册时，为其对应的device创建了属性文件（即tty_dev_attr_groups），我们看下tty_dev_attr_groups的定义。包含的属性如下所示，包括串口类型、index、端口的iobase、中断、flag、发送fifo大小、uart clk、iomem_base等，当我们需要获取一个串口详细信息时，可进入串口对应的sysfs文件下对应文件中查看（我之前实现的虚拟串口也创一个文件属性，用于模拟向虚拟串口发送，当时是调用sysfs_create_group实现的，其实tty_port_register_device_attr接口即可实现tty port注册+创建属性文件，哎，我没看这个接口啊…）。
串口子系统操作接口的介绍说明
串口子系统提供的操作接口包含uart_open、uart_close、uart_write、uart_put_char uart_flush_chars、uart_write_room、uart_chars_in_buffer、uart_flush_buffer、uart_ioctl、uart_throttle、uart_unthrottle等接口，在上面也做了简要说明，此处则对应uart_open、uart_write这两个接口进行一个说明
uart_open接口
一般针对tty_driver->open接口而言，基本上就是调用tty_port_open接口，增加tty_port的引用计数、完成tty_port与tty_struct的关联，并调用tty_port->ops->active接口，使能该tty端口；而在串口的open函数中，虽然没有调用tty_port_open接口，但也实现了其中的tty_port的引用计数、完成tty_port与tty_struct的关联，也调用tty_port_block_til_ready等待该串口可用。因没有调用tty_port->ops->active接口，uart_open则通过调用uart_startup使能一个串口。
下面看下该接口的实现，该接口实现如下流程图（省略了异常判断），主要功能如下：
- 增加tty_port的引用计数（即tty_port->count++）；
- 完成tty_struct与uart_state的关联、uart_port与uart_state的关联；
- 完成tty_port与tty_struct的关联（在此之前tty_struct已完成tty_port），至此完成tty_port与tty_struct的相互关联
- 调用uart_startup，用于启动一个串口，在uart_startup接口中，通过间接调用uart_port->ops->startup、uart_port->ops->set_termios完成一个端口的开启，并完成termios相关参数的设置（如波特率等）。
- 最后调用tty_port_block_til_ready，用于等待一个tty端口准备好（若该串口正处于关闭状态，则等该串口关闭完成后，则返回失败；若该串口是通过非阻塞模式打开，则返回打开成功；若该串口为阻塞打开，则必须等待已打开该串口的进程关闭该串口后，方能返回）
而tty_port_block_til_ready的作用如下：
- 若该端口处于hangup或者处于关闭状态中，则将该进程加入到close_wait等待队列，待hangup结束后，则返回EAGAIN；待close完成被唤醒后，则返回ERESTARTSYS；
- 若非上述情况，且是非阻塞，则设置port的标签为ASYNC_NORMAL_ACTIVE，并返回；
- 若非1中情况，且是第一次打开，则设置port的标签为ASYNC_NORMAL_ACTIVE，并返回
- ；若为阻塞，且不是上述1.2.3中情况，则当前进程等待，并加入open_wait，待上一个进程关闭后，本进程被唤醒，并继续执行打开操作。
uart_write接口
该接口的实现比较简单，代码如下：
- 将待发送的数据写入环形缓冲区；
- 调用uart_start，启动一次发送操作，而uart_start接口则主要调用uart_port->ops->start_tx接口，由具体串口设备的start_tx接口启动一次发送（如在该接口中使能tx中断，实现tx中断触发，而在tx中断处理函数中完成一次发送）
串口驱动开发流程说明
- 在module_init标识的初始化函数中，调用uart_register_driver，完成uart_driver的注册，主要设置串口字符设备文件名称的前缀、串口个数的设置等；
- 创建一个platform_driver，在platform_driver的probe接口中，获取待注册串口信息的资源信息，并定义struct uart_ops中各函数，并调用uart_add_one_port完成uart port的注册；
- 为每一个待注册的串口设备，创建一个platform device，并传递该串口相关的信息（若内核支持设备树，开发人员无需事先该步，只需在设备树中增加相应串口信息即可）。
基本上完成以上几步，即完成了一个串口驱动，其实最主要的就是实现struct uart_ops中各成员函数指针。下一章我们来完成一个虚拟的串口设备及其驱动。
串口子系统架构总结
串口子系统针对所有串口，完成了统一的tty_driver的变量的实现，而将每一个串口需要实现的内容全部移至uart_port、uart_pos中，而无需实现tty_driver的操作接口、tty_port的操作接口（均由串口子系统内部实现）。相对于tty子系统而言，确实方便了一些。