uart linux(linux嵌入式软件开发)

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TTY(UART) Linux Kernel子系统分析

Linux系统中的TTY(UART)子系统是对设备进行抽象和标准化处理的体系，它将不同的设备和接口统一为一种通用的接口，实现对各种设备的统一管理和操作。TTY(UART)系统的核心概念包括终端设备（/dev/ttySx、/dev/pts、/dev/tty、/dev/ttyn）以及对这些设备的抽象操作。

在Linux系统中，TTY(UART)系统的操作流程分为多个层次，由用户空间到内核空间逐层实现。以执行echo命令写入数据到特定TTY设备（如/dev/ttyS12）为例，这一过程涉及了VFS层、TTY CORE层、线路规程层和驱动层等。首先，数据通过VFS层到达TTY CORE层，通过TTY CORE层的tty_write方法将数据传递到线路规程层，即n_tty，进行数据格式化和适配。最后，数据到达驱动层，完成设备级别的数据写入。

Linux的TTY(UART)系统通过多层次的架构，实现了从用户空间到设备驱动之间的数据传输。这一系统包括TTY CORE、线路规程（如n_tty）和驱动层等组件，它们分别负责不同的功能，如用户接口管理、数据适配和设备驱动交互。

在故障排查过程中，对于特定TTY(UART)设备的异常情况，可以通过跟踪内核调用栈、使用BPFtrace工具观察内核函数的执行情况，以及分析中断处理流程等方法进行定位。在解决UART部分设备不通的问题时，通过观察写入异常和中断处理流程，可以发现UART设备的内部寄存器状态异常，从而识别问题所在。同时，使用热力图等工具可以帮助定位可能的瓶颈或卡顿点，通过分析和调用链追踪，可以确定问题的根源并实施相应的修复措施。

综上所述，Linux系统的TTY(UART)子系统通过多层次的架构设计，实现了对设备的抽象和统一管理，同时通过故障排查和问题定位的实践，确保了系统的稳定性和可靠性。

基于Linux的tty架构及UART驱动详解

通用异步收发传输器（UART）是嵌入式设备中的关键组件，它在串行通信与并行通信之间转换数据。UART是一种异步串口通信协议，用于主机与辅助设备之间的双向通信。在嵌入式设备中，UART广泛用于与PC机通信，如监控调试器、外部设备等，还包括与汽车音频系统和外接AP之间的连接。UART的通信协议将传输数据的每个字符以位为单位进行顺序传输，其中包括停止位以供计算机校正时钟同步。

波特率是衡量数据传输速率的指标，它表示每秒传输的符号数。波特率与数据的阶数有关，阶数越高，数据传输速率越慢，但同步的容忍程度越大。UART接收和发送数据按照相同的波特率进行，波特率发生器产生的时钟频率为波特率的16倍，用于在接收时进行精确采样，确保数据传输的正确性。

UART的工作原理分为发送和接收过程。发送数据时，从空闲状态开始，拉低线路发送数据位，接着发送奇偶检验位和停止位。接收数据时，从空闲状态开始，检测数据下降沿，按约定的波特率接收数据位，并在接收奇偶检验位后比较其正确性。

UART的接收数据时序包括：检测数据下降沿，计数器开始计数；计数器为8时，采样值为开始位；计数器为24时，采样值为bit0数据；计数器为40时，采样值为bit1数据；以此类推，直至完成一帧数据的收发。

RS232与RS485是两种电气协议，用于定义数据传输的电气特性与物理特性。UART协议则定义了数据帧格式和波特率等。RS232使用3-15V的电压信号，而UART通常使用CPU的TTL电平（0-3.3V）。RS232允许单线全双工传输，而RS485需要使用两根线实现全双工。

流控制是解决数据传输中出现的丢失数据问题或处理速度不同情况的机制。硬件流控如RTS/CTS和DTR/DSR通过信号控制数据传输，而软件流控如XON/XOFF通过控制字符实现数据传输的暂停与恢复。

在Linux系统中，TTY驱动程序框架用于管理终端设备。TTY设备包括串口终端（/dev/ttyS*）、控制台终端（/dev/console）和虚拟终端（/dev/tty*）。TTY架构分为下层串口驱动和上层TTY层，实现数据的发送和接收。关键数据结构如struct uart_driver、struct console、struct uart_state和struct uart_port封装了串口驱动的逻辑和操作。数据收发流程包括打开设备、发送数据、接收数据、关闭设备和注销流程。对于RS485通信，需考虑电压和信号的转换，以及使用不同的模式实现全双工或半双工通信。

UART驱动的注册和操作涉及到uart_register_driver、uart_unregister_driver、uart_add_one_port、uart_remove_one_port等关键函数接口。串口编程时，需要使用相应的控制函数进行配置和操作，如设置偶校验。此外，提供了一个测温模块收取数据的示例程序。

海思双系统linux不能使用UART1(ttyAMA1)的问题解决

问题的产生：

产品应用中，Linux系统除了使用UART0进行调试和打印外，还需要通过UART1进行一路通信。然而，编写测试时发现，UART1无法正常收发数据，系统错误提示为“Resource temporarily unavailable”。这意味着资源暂时不可用，问题可能出在系统资源管理或配置上。

问题的原因：

在双系统架构中，UART1被海思SDK中的LiteOS系统作为终端串口使用，而Linux系统被禁止访问该资源。这种设计使得开发者难以灵活配置和使用外部资源，特别是在需要同时支持多个操作系统且需要共享硬件资源的情况下，限制了系统的可扩展性和灵活性。

问题的解决：

要解决这个问题，需要对Linux端和LiteOS端进行相应的代码修改。

在Linux端，需要进行以下操作：

(1)修改设备树文件，以解除UART1的注释，允许Linux系统访问该资源。

(2)修改时钟配置，确保UART1的时钟被正确开启，以支持其正常工作。

在LiteOS端，需要做以下调整：

(1)更改终端串口设置，将串口从UART1切换至UART2。

(2)重新配置中断映射表，确保Linux系统（CPU0）能够访问UART2的中断，而LiteOS系统（CPU1）不会抢占这些中断资源。

通过以上步骤，问题得到了解决。这不仅涉及到Linux端的设备树和时钟配置，还涉及到LiteOS端的串口和中断管理。分析过程中，通过检查内核日志、源代码以及硬件配置，明确了资源不可用的原因，并针对性地进行了代码修改和配置调整。