- 了解linux serial framework
1.uart
串口设备（serial or uart）是TTY设备的一种，Linux kernel为了方便串口驱动的开发，在TTY framework的基础上，封装了一层串口框架（serial framework）。该框架尽可能的屏蔽了TTY有关的技术细节，驱动工程师在编写串口驱动的时候，只需要把精力放在串口以及串口控制器本身即可。
2.软件架构
Linux kernel serial framework位于“drivers/tty/serial”目录中，其软件架构：
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Serial core是Serial framework的核心实现，对上封装、屏蔽TTY的技术细节，对下为具体的串口驱动提供简单、统一的编程API。
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earlycon（early console）是serial framework中比较新的一个功能，它基于Kernel system console的框架，提供了一种比较简单的控制台实现方式。
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最后就是具体的串口驱动（Serial drivers）了。
2.1.功能介绍
serial core主要实现如下三类功能：
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将串口设备有关的物理对象（及其操作方法）封装成一个一个的数据结构，以达到用软件语言描述硬件的目的。
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向底层driver提供串口驱动的编程接口。
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基于TTY framework所提供的TTY driver的编写规则，将底层driver看到的serial driver，转换为TTY driver，并将所有的serial操作，转换为对应的tty操作。
2.2 关键数据结构
假如一个soc中有5个串口控制器（也可称作uart控制器），每个uart控制器都可引出一个串口（uart port）。那么：
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每个uart控制器，都是一个platform device，它们可由同一个patform driver驱动；
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相对于uart控制器实实在在的存在，我们更为熟悉的串口（uart port），可以看作虚拟的设备，serial core将它们抽象为“struct uart_port”，并在platform driver的probe接口中，注册到kernel；
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和platform device类似，这些虚拟的串口设备，也可由同一个虚拟的driver驱动，这就是serial core中的“struct uart_driver”。
2.2.1 struct uart_port
struct uart_port 抽象虚拟的串口设备（具体的串口控制器，则为实实在在的硬件设备），这是一个庞大的数据结构，存放了五花八门的、各式各样的、有新有旧的、有用没有的和串口设备有关的信息，例如（不能全部罗列，大家在写driver的时候，可以有事没事去看看，说不定就有惊喜）：
1).最基本、最必须的，需要驱动工程师根据实际的硬件自行填充的字段。
dev，父设备的指针，通常是串口控制器所对应的platform device；
type，该串口的类型，是以PORT_为前缀的一个宏定义，可以根据需要在include/uapi/linux/serial_core.h中定义；
ops，该串口的操作函数集（struct uart_ops类型的指针），具体可参考3.2.3；
iotype，该串口的I/O类型，例如UPIO_MEM32（常用的通过寄存器访问的uart控制器）；
mapbase，对应MEM类型的串口，保存它的寄存器基址（物理地址），一般是从DTS中解析得到的
membase，从mapbase ioremap得来（虚拟地址）；
irq、irqflags，该串口对应的中断号（以及相应的终端flags）， 一般是从DTS中解析得到的；
line，该串口的编号，和字符设备的次设备号等有关。
serial_in，读取该串口的某个寄存器；
serial_out，向该串口的某个寄存器写入某一value；
最后，serial core根据这两个函数指针，封装出两个公共的寄存器访问接口：serial_port_in和serial_port_out，以方便driver使用。
2.2.2. struct uart_ops
使用struct uart_port抽象串口的同时，serial core将串口有关的操作函数封装在struct uart_ops中，底层驱动根据实际硬件情况，填充这些函数，serial core在合适的时候，帮忙调用。
因为在历史上，串口设备是一种非常复杂的设备，因此，和struct uart_port类似，struct uart_ops结构也非常庞大，这里简单介绍一些常用的（Documentation/serial/driver）：
startup，打开串口设备的时候，serial core会调用该接口，driver可以在这里进行串口的初始化操作，例如申请中断资源、使能clock、使能接收，等等；
shutdown，startup的反操作，在串口设备被关闭的时候调用；
start_tx，每当有一笔新的数据需要通过串口发送出去的时候，serial core会先把数据保存在TX的buffer中（参考3.2.2的介绍），然后调用start_tx通知driver。driver需要在该接口中，根据当前的状态（TX是否正在进行），决定是否需要发起一次传输；
stop_tx，停止正在进行中的TX；
stop_rx，停止RX；
tx_empty，判断硬件的TX FIFO是否为空，如果是，则返回TIOCSER_TEMT，否则返回0；
set_mctrl，设置modem的control line，可以留空；
set_termios，设置串口的termios（例如波特率、数据位、停止位等）。
2.2.3.struct uart_driver
按照设备模型的惯例，需要一个和设备对应的、抽象driver数据结构，就是struct uart_driver：
struct uart_driver {
struct module *owner;
const char *driver_name;
const char *dev_name;
int major;
int minor;
int nr;
struct console *cons;
/*
* these are private; the low level driver should not
* touch these; they should be initialised to NULL
*/
struct uart_state *state;
struct tty_driver *tty_driver;
};
3.向具体driver提供的用于编写串口驱动的API
数据结构抽象完毕后，serial core向下层的driver提供了方便的编程API，主要包括：
3.1.uart driver有关API
int uart_register_driver(struct uart_driver *uart);
void uart_unregister_driver(struct uart_driver *uart);
- uart_register_driver，将定义并填充好的uart driver注册到kernel中，一般在驱动模块的init接口中被调用。
- uart_unregister_driver，注销uart driver，在驱动模块的exit接口中被调用。
3.2.uart port有关API
int uart_add_one_port(struct uart_driver *reg, struct uart_port *port);
int uart_remove_one_port(struct uart_driver *reg, struct uart_port *port);
int uart_match_port(struct uart_port *port1, struct uart_port *port2);
int uart_suspend_port(struct uart_driver *reg, struct uart_port *port);
int uart_resume_port(struct uart_driver *reg, struct uart_port *port);
static inline int uart_tx_stopped(struct uart_port *port)
extern void uart_insert_char(struct uart_port *port, unsigned int status,
unsigned int overrun, unsigned int ch, unsigned int flag);
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uart_add_one_port、uart_remove_one_port，添加/删除一个uart port，一般在platform driver的probe/remove中被调用。
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uart_suspend_port、uart_resume_port，suspend/resume uart port，在电源管理状态切换的时候被调用。
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uart_tx_stopped，判断某一个uart port的tx是否处于停止状态。
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uart_insert_char，驱动从串口接收到一个字符之后，可以调用该接口把该字符放到RX buffer中（相比tty_insert_flip_char，可以进行一些overrun的处理）。
4.重要结构体关系图
