Documentation/serial/driver

   1
   2                         Low Level Serial API
   3                         --------------------
   4
   5
   6 This document is meant as a brief overview of some aspects of the new serial
   7 driver.  It is not complete, any questions you have should be directed to
   8 <rmk@arm.linux.org.uk>
   9
  10 The reference implementation is contained within amba_pl011.c.
  11
  12
  13
  14 Low Level Serial Hardware Driver
  15 --------------------------------
  16
  17 The low level serial hardware driver is responsible for supplying port
  18 information (defined by uart_port) and a set of control methods (defined
  19 by uart_ops) to the core serial driver.  The low level driver is also
  20 responsible for handling interrupts for the port, and providing any
  21 console support.
  22
  23
  24 Console Support
  25 ---------------
  26
  27 The serial core provides a few helper functions.  This includes identifing
  28 the correct port structure (via uart_get_console) and decoding command line
  29 arguments (uart_parse_options).
  30
  31 There is also a helper function (uart_write_console) which performs a
  32 character by character write, translating newlines to CRLF sequences.
  33 Driver writers are recommended to use this function rather than implementing
  34 their own version.
  35
  36
  37 Locking
  38 -------
  39
  40 It is the responsibility of the low level hardware driver to perform the
  41 necessary locking using port->lock.  There are some exceptions (which
  42 are described in the uart_ops listing below.)
  43
  44 There are three locks.  A per-port spinlock, a per-port tmpbuf semaphore,
  45 and an overall semaphore.
  46
  47 From the core driver perspective, the port->lock locks the following
  48 data:
  49
  50         port->mctrl
  51         port->icount
  52         info->xmit.head (circ->head)
  53         info->xmit.tail (circ->tail)
  54
  55 The low level driver is free to use this lock to provide any additional
  56 locking.
  57
  58 The core driver uses the info->tmpbuf_sem lock to prevent multi-threaded
  59 access to the info->tmpbuf bouncebuffer used for port writes.
  60
  61 The port_sem semaphore is used to protect against ports being added/
  62 removed or reconfigured at inappropriate times.
  63
  64
  65 uart_ops
  66 --------
  67
  68 The uart_ops structure is the main interface between serial_core and the
  69 hardware specific driver.  It contains all the methods to control the
  70 hardware.
  71
  72   tx_empty(port)
  73         This function tests whether the transmitter fifo and shifter
  74         for the port described by 'port' is empty.  If it is empty,
  75         this function should return TIOCSER_TEMT, otherwise return 0.
  76         If the port does not support this operation, then it should
  77         return TIOCSER_TEMT.
  78
  79         Locking: none.
  80         Interrupts: caller dependent.
  81         This call must not sleep
  82
  83   set_mctrl(port, mctrl)
  84         This function sets the modem control lines for port described
  85         by 'port' to the state described by mctrl.  The relevant bits
  86         of mctrl are:
  87                 - TIOCM_RTS     RTS signal.
  88                 - TIOCM_DTR     DTR signal.
  89                 - TIOCM_OUT1    OUT1 signal.
  90                 - TIOCM_OUT2    OUT2 signal.
  91                 - TIOCM_LOOP    Set the port into loopback mode.
  92         If the appropriate bit is set, the signal should be driven
  93         active.  If the bit is clear, the signal should be driven
  94         inactive.
  95
  96         Locking: port->lock taken.
  97         Interrupts: locally disabled.
  98         This call must not sleep
  99
 100   get_mctrl(port)
 101         Returns the current state of modem control inputs.  The state
 102         of the outputs should not be returned, since the core keeps
 103         track of their state.  The state information should include:
 104                 - TIOCM_DCD     state of DCD signal
 105                 - TIOCM_CTS     state of CTS signal
 106                 - TIOCM_DSR     state of DSR signal
 107                 - TIOCM_RI      state of RI signal
 108         The bit is set if the signal is currently driven active.  If
 109         the port does not support CTS, DCD or DSR, the driver should
 110         indicate that the signal is permanently active.  If RI is
 111         not available, the signal should not be indicated as active.
 112
 113         Locking: port->lock taken.
 114         Interrupts: locally disabled.
 115         This call must not sleep
 116
 117   stop_tx(port)
 118         Stop transmitting characters.  This might be due to the CTS
 119         line becoming inactive or the tty layer indicating we want
 120         to stop transmission due to an XOFF character.
 121
 122         The driver should stop transmitting characters as soon as
 123         possible.
 124
 125         Locking: port->lock taken.
 126         Interrupts: locally disabled.
 127         This call must not sleep
 128
 129   start_tx(port)
 130         Start transmitting characters.
 131
 132         Locking: port->lock taken.
 133         Interrupts: locally disabled.
 134         This call must not sleep
 135
 136   stop_rx(port)
 137         Stop receiving characters; the port is in the process of
 138         being closed.
 139
 140         Locking: port->lock taken.
 141         Interrupts: locally disabled.
 142         This call must not sleep
 143
 144   enable_ms(port)
 145         Enable the modem status interrupts.
 146
 147         This method may be called multiple times.  Modem status
 148         interrupts should be disabled when the shutdown method is
 149         called.
 150
 151         Locking: port->lock taken.
 152         Interrupts: locally disabled.
 153         This call must not sleep
 154
 155   break_ctl(port,ctl)
 156         Control the transmission of a break signal.  If ctl is
 157         nonzero, the break signal should be transmitted.  The signal
 158         should be terminated when another call is made with a zero
 159         ctl.
 160
 161         Locking: none.
 162         Interrupts: caller dependent.
 163         This call must not sleep
 164
 165   startup(port)
 166         Grab any interrupt resources and initialise any low level driver
 167         state.  Enable the port for reception.  It should not activate
 168         RTS nor DTR; this will be done via a separate call to set_mctrl.
 169
 170         This method will only be called when the port is initially opened.
 171
 172         Locking: port_sem taken.
 173         Interrupts: globally disabled.
 174
 175   shutdown(port)
 176         Disable the port, disable any break condition that may be in
 177         effect, and free any interrupt resources.  It should not disable
 178         RTS nor DTR; this will have already been done via a separate
 179         call to set_mctrl.
 180
 181         Drivers must not access port->info once this call has completed.
 182
 183         This method will only be called when there are no more users of
 184         this port.
 185
 186         Locking: port_sem taken.
 187         Interrupts: caller dependent.
 188
 189   flush_buffer(port)
 190         Flush any write buffers, reset any DMA state and stop any
 191         ongoing DMA transfers.
 192
 193         This will be called whenever the port->info->xmit circular
 194         buffer is cleared.
 195
 196         Locking: port->lock taken.
 197         Interrupts: locally disabled.
 198         This call must not sleep
 199
 200   set_termios(port,termios,oldtermios)
 201         Change the port parameters, including word length, parity, stop
 202         bits.  Update read_status_mask and ignore_status_mask to indicate
 203         the types of events we are interested in receiving.  Relevant
 204         termios->c_cflag bits are:
 205                 CSIZE   - word size
 206                 CSTOPB  - 2 stop bits
 207                 PARENB  - parity enable
 208                 PARODD  - odd parity (when PARENB is in force)
 209                 CREAD   - enable reception of characters (if not set,
 210                           still receive characters from the port, but
 211                           throw them away.
 212                 CRTSCTS - if set, enable CTS status change reporting
 213                 CLOCAL  - if not set, enable modem status change
 214                           reporting.
 215         Relevant termios->c_iflag bits are:
 216                 INPCK   - enable frame and parity error events to be
 217                           passed to the TTY layer.
 218                 BRKINT
 219                 PARMRK  - both of these enable break events to be
 220                           passed to the TTY layer.
 221
 222                 IGNPAR  - ignore parity and framing errors
 223                 IGNBRK  - ignore break errors,  If IGNPAR is also
 224                           set, ignore overrun errors as well.
 225         The interaction of the iflag bits is as follows (parity error
 226         given as an example):
 227         Parity error    INPCK   IGNPAR
 228         n/a             0       n/a     character received, marked as
 229                                         TTY_NORMAL
 230         None            1       n/a     character received, marked as
 231                                         TTY_NORMAL
 232         Yes             1       0       character received, marked as
 233                                         TTY_PARITY
 234         Yes             1       1       character discarded
 235
 236         Other flags may be used (eg, xon/xoff characters) if your
 237         hardware supports hardware "soft" flow control.
 238
 239         Locking: none.
 240         Interrupts: caller dependent.
 241         This call must not sleep
 242
 243   pm(port,state,oldstate)
 244         Perform any power management related activities on the specified
 245         port.  State indicates the new state (defined by ACPI D0-D3),
 246         oldstate indicates the previous state.  Essentially, D0 means
 247         fully on, D3 means powered down.
 248
 249         This function should not be used to grab any resources.
 250
 251         This will be called when the port is initially opened and finally
 252         closed, except when the port is also the system console.  This
 253         will occur even if CONFIG_PM is not set.
 254
 255         Locking: none.
 256         Interrupts: caller dependent.
 257
 258   type(port)
 259         Return a pointer to a string constant describing the specified
 260         port, or return NULL, in which case the string 'unknown' is
 261         substituted.
 262
 263         Locking: none.
 264         Interrupts: caller dependent.
 265
 266   release_port(port)
 267         Release any memory and IO region resources currently in use by
 268         the port.
 269
 270         Locking: none.
 271         Interrupts: caller dependent.
 272
 273   request_port(port)
 274         Request any memory and IO region resources required by the port.
 275         If any fail, no resources should be registered when this function
 276         returns, and it should return -EBUSY on failure.
 277
 278         Locking: none.
 279         Interrupts: caller dependent.
 280
 281   config_port(port,type)
 282         Perform any autoconfiguration steps required for the port.  `type`
 283         contains a bit mask of the required configuration.  UART_CONFIG_TYPE
 284         indicates that the port requires detection and identification.
 285         port->type should be set to the type found, or PORT_UNKNOWN if
 286         no port was detected.
 287
 288         UART_CONFIG_IRQ indicates autoconfiguration of the interrupt signal,
 289         which should be probed using standard kernel autoprobing techniques.
 290         This is not necessary on platforms where ports have interrupts
 291         internally hard wired (eg, system on a chip implementations).
 292
 293         Locking: none.
 294         Interrupts: caller dependent.
 295
 296   verify_port(port,serinfo)
 297         Verify the new serial port information contained within serinfo is
 298         suitable for this port type.
 299
 300         Locking: none.
 301         Interrupts: caller dependent.
 302
 303   ioctl(port,cmd,arg)
 304         Perform any port specific IOCTLs.  IOCTL commands must be defined
 305         using the standard numbering system found in <asm/ioctl.h>
 306
 307         Locking: none.
 308         Interrupts: caller dependent.
 309
 310 Other functions
 311 ---------------
 312
 313 uart_update_timeout(port,cflag,baud)
 314         Update the FIFO drain timeout, port->timeout, according to the
 315         number of bits, parity, stop bits and baud rate.
 316
 317         Locking: caller is expected to take port->lock
 318         Interrupts: n/a
 319
 320 uart_get_baud_rate(port,termios,old,min,max)
 321         Return the numeric baud rate for the specified termios, taking
 322         account of the special 38400 baud "kludge".  The B0 baud rate
 323         is mapped to 9600 baud.
 324
 325         If the baud rate is not within min..max, then if old is non-NULL,
 326         the original baud rate will be tried.  If that exceeds the
 327         min..max constraint, 9600 baud will be returned.  termios will
 328         be updated to the baud rate in use.
 329
 330         Note: min..max must always allow 9600 baud to be selected.
 331
 332         Locking: caller dependent.
 333         Interrupts: n/a
 334
 335 uart_get_divisor(port,baud)
 336         Return the divsor (baud_base / baud) for the specified baud
 337         rate, appropriately rounded.
 338
 339         If 38400 baud and custom divisor is selected, return the
 340         custom divisor instead.
 341
 342         Locking: caller dependent.
 343         Interrupts: n/a
 344
 345 uart_match_port(port1,port2)
 346         This utility function can be used to determine whether two
 347         uart_port structures describe the same port.
 348
 349         Locking: n/a
 350         Interrupts: n/a
 351
 352 uart_write_wakeup(port)
 353         A driver is expected to call this function when the number of
 354         characters in the transmit buffer have dropped below a threshold.
 355
 356         Locking: port->lock should be held.
 357         Interrupts: n/a
 358
 359 uart_register_driver(drv)
 360         Register a uart driver with the core driver.  We in turn register
 361         with the tty layer, and initialise the core driver per-port state.
 362
 363         drv->port should be NULL, and the per-port structures should be
 364         registered using uart_add_one_port after this call has succeeded.
 365
 366         Locking: none
 367         Interrupts: enabled
 368
 369 uart_unregister_driver()
 370         Remove all references to a driver from the core driver.  The low
 371         level driver must have removed all its ports via the
 372         uart_remove_one_port() if it registered them with uart_add_one_port().
 373
 374         Locking: none
 375         Interrupts: enabled
 376
 377 uart_suspend_port()
 378
 379 uart_resume_port()
 380
 381 uart_add_one_port()
 382
 383 uart_remove_one_port()
 384
 385 Other notes
 386 -----------
 387
 388 It is intended some day to drop the 'unused' entries from uart_port, and
 389 allow low level drivers to register their own individual uart_port's with
 390 the core.  This will allow drivers to use uart_port as a pointer to a
 391 structure containing both the uart_port entry with their own extensions,
 392 thus:
 393
 394         struct my_port {
 395                 struct uart_port        port;
 396                 int                     my_stuff;
 397         };