X-018-KERNEL-串口驱动开发之serial console

作者：wowo 发布于：2016-11-18 22:25 分类：X Project

1. 前言

本文是“X Project”串口驱动开发的第三篇，在第二篇“uart driver框架^[1]”的基础上，实现console驱动，并借助这个过程，理解如下知识：

1）从DTS regs字段中获取设备的I/O基址，并map出来供driver访问。这是device tree最基本的使用场景。

2）从DTS aliases中获取串口的索引号。这是device tree aliases功能的一个应用场景。

3）uart port—>line和console—>index之间的关系。

2. 从DTS regs字段中获取设备的I/O基址

大家应该记得我们在移植串口的“early console^[2]”的时候，需要使用UART5的寄存器地址，那时直接在代码中用宏定义出来了，如下：

#define UART5_BASE (0xE012a000)

这种做法有一个明显的缺点：driver不具有通用性，如果寄存器地址换了怎么办？如果换个串口呢？如果同时支持多个串口呢？这时device tree的优势就体现出来了，driver可以在probe的时候动态的从dts中获取当前设备的寄存器地址，步骤如下：

1）在dts文件中增加regs字段

serial5: serial@e012a000 {
compatible = "actions,s900-serial";
+ reg = <0 0xe012a000 0 0x2000>; /* UART5_BASE */
};

其格式由dts文件的#address-cells和 #size-cells决定，它们都是2的时候，表示UART5的寄存器从0x00000000e012a000开始，size为0x0000000000002000。

2）在driver probe接口中，以IORESOURCE_MEM为参数，调用platform_get_resource接口，以struct resource的形式，将上面定义的寄存器信息取出来，并保存在uart port的mapbase指针中

+    resource = platform_get_resource(pdev, IORESOURCE_MEM, 0);
+    if (!resource) {
+        dev_err(&pdev->dev, "No IO memory resource\n");
+        return -ENODEV;
+    }
+    port->mapbase = resource->start;

其中“IORESOURCE_MEM”表示要获取的资源类型是memory资源，0表示是第一个（如果有多个，可以以此传入1、2等等）。

3）调用devm_ioremap_resource接口，将资源map出来，driver就可以使用了

+    port->membase = devm_ioremap_resource(&pdev->dev, resource);
+    if (IS_ERR(port->membase)) {
+        dev_err(&pdev->dev, "Failed to map memory resource\n");
+        return PTR_ERR(port->membase);
+    }
+    port->iotype = UPIO_MEM32;

同样，map出来之后，可以保存在uart port的membase指针中，同时需要把iotype设置为UPIO_MEM32。

3. 从DTS aliases中获取串口的索引号

由于linux serial framework允许一个serial driver支持多个uart port，为了方便，我们会为这些串口编号，具体体现在struct uart_port的line变量中，那用什么方法为port->line赋值呢？最好通过device tree，因为这样灵活啊。下面介绍一种通过aliases的方法。

以本文的UART5为例，dts文件中的节点名为：serial@e012a000，为了方便，我们给它添加了一个别名：serial5，这样就可以在别处引用。为了让driver可以获得该串口的编号（5），我们可以在dts中定义一个aliases，如下：

+    aliases {
+        serial5 = &serial5;
+    };

然后，在driver的probe中，调用of_alias_get_id，就可以获得该编号：

+    port->line = of_alias_get_id(pdev->dev.of_node, "serial");
+    if (port->line < 0) {
+        dev_err(&pdev->dev, "failed to get alias id, errno %d\n",
+            port->line);
+        return port->line;
+    }

of_alias_get_id的参数为“serial”，就是上面aliases左边除了数字的部分。

注1：大家可以思考一下这种方法的好处。

4. 完善console driver并测试之

1）把console driver的index也改成5

     .flags    = CON_PRINTBUFFER,
-    .index    = -1,
+    .index    = 5,
     .data    = &owl_serial_driver,

2）实现console driver的write接口

实现方法和[2]中的类似，只不过寄存器的基址是动态map出来的（具体可参考后面的patch文件^[3]）。另外需要说明的是，driver中的操作对象都是struct uart_port指针，但console的write接口是个例外，它使用struct console指针。也就是说，我们需要一个办法从struct console指针中得到对应的struct uart_port指针。不着急，有办法（代码如下，大家自行理解即可）：

static void owl_console_write(struct console *con, const char *s, unsigned n)
{
+    struct uart_driver *driver = con->data;
+    struct uart_port *port = driver->state[con->index].uart_port;

+    uart_console_write(port, s, n, owl_console_putchar);
}

3）在kernel command line选中我们新增的console

-CONFIG_CMDLINE="earlycon=owl_serial loglevel=8"
+CONFIG_CMDLINE="earlycon=owl_serial console=ttyS5 loglevel=8"

4）编译并运行，获得如下打印（early console被禁止了，ttyS5被使能了），console移植成功

[    0.087281] workingset: timestamp_bits=60 max_order=19 bucket_order=0
[    0.093281] owl_serial_init
[    0.096062] owl_serial e012a000.serial: owl_serial_probe
[    0.101343] e012a000.serial: ttyS5 at MMIO 0xe012a000 (irq = 0, base_baud = 0) is a unknown
[    0.109656] console [ttyS5] enabled
[    0.109656] console [ttyS5] enabled
[    0.116593] bootconsole [owl_serial0] disabled
[    0.116593] bootconsole [owl_serial0] disabled
[    0.125468] Failed to find cpu0 device node
[    0.129593] Unable to detect cache hierarchy from DT for CPU 0
[    0.135874] Freeing unused kernel memory: 116K (ffffff80081a0000 - ffffff80081bd000)
[    0.143093] This architecture does not have kernel memory protection.
[    0.149562] Kernel panic - not syncing: No working init found. Try passing init= option to kernel. See Linux Documentation/init.txt for guidance.
[    0.162593] Kernel Offset: disabled
[    0.166062] Memory Limit: none
[    0.169093] ---[ end Kernel panic - not syncing: No working init found. Try passing init= option to kernel. See Linux Documentation/init.txt for guidance.