# UART
## 概述
UART指通用异步收发传输器（Universal Asynchronous Receiver/Transmitter）。在HDF框架中，UART的接口适配模式采用独立服务模式。在这种模式下，每一个设备对象会独立发布一个设备服务来处理外部访问，设备管理器收到API的访问请求之后，通过提取该请求的参数，达到调用实际设备对象的相应内部方法的目的。独立服务模式可以直接借助HDFDeviceManager的服务管理能力，但需要为每个设备单独配置设备节点，增加内存占用。
**图1** UART独立服务模式结构图
## 接口说明
UartHostMethod定义：
```
struct UartHostMethod {
int32_t (*Init)(struct UartHost *host);
int32_t (*Deinit)(struct UartHost *host);
int32_t (*Read)(struct UartHost *host, uint8_t *data, uint32_t size);
int32_t (*Write)(struct UartHost *host, uint8_t *data, uint32_t size);
int32_t (*GetBaud)(struct UartHost *host, uint32_t *baudRate);
int32_t (*SetBaud)(struct UartHost *host, uint32_t baudRate);
int32_t (*GetAttribute)(struct UartHost *host, struct UartAttribute *attribute);
int32_t (*SetAttribute)(struct UartHost *host, struct UartAttribute *attribute);
int32_t (*SetTransMode)(struct UartHost *host, enum UartTransMode mode);
int32_t (*pollEvent)(struct UartHost *host, void *filep, void *table);
};
```
**表1** UartHostMethod结构体成员的回调函数功能说明
| 函数 | 入参 | 出参 | 返回值 | 功能 |
| -------- | -------- | -------- | -------- | -------- |
| Init | host： 结构体指针，核心层UART控制器 | 无 | HDF_STATUS相关状态 | 初始化Uart设备 |
| Deinit | host： 结构体指针，核心层UART控制器 | 无 | HDF_STATUS相关状态 | 去初始化Uart设备 |
| Read | host： 结构体指针，核心层UART控制器
size：uint32_t，数据大小 | data： uint8_t指针，传出的数据 | HDF_STATUS相关状态 | 接收数据RX |
| Write | host： 结构体指针，核心层UART控制器
data：uint8_t指针，传入数据
size：uint32_t，数据大小 | 无 | HDF_STATUS相关状态 | 发送数据TX |
| SetBaud | host： 结构体指针，核心层UART控制器
baudRate： uint32_t指针，波特率传入值 | 无 | HDF_STATUS相关状态 | 设置波特率 |
| GetBaud | host： 结构体指针，核心层UART控制器 | baudRate： uint32_t指针，传出的波特率 | HDF_STATUS相关状态 | 获取当前设置的波特率 |
| GetAttribute | host： 结构体指针，核心层UART控制器 | attribute： 结构体指针，传出的属性值（见uart_if.h中UartAttribute定义） | HDF_STATUS相关状态 | 获取设备uart相关属性 |
| SetAttribute | host： 结构体指针，核心层UART控制器
attribute： 结构体指针，属性传入值 | 无 | HDF_STATUS相关状态 | 设置设备UART相关属性 |
| SetTransMode | host： 结构体指针，核心层UART控制器
mode： 枚举值（见uart_if.h中UartTransMode定义），传输模式 | 无 | HDF_STATUS相关状态 | 设置传输模式 |
| PollEvent | host： 结构体指针，核心层UART控制器
filep： void 指针file
table： void 指针poll_table | 无 | HDF_STATUS相关状态 | poll机制 |
## 开发步骤
UART模块适配HDF框架的三个环节是配置属性文件，实例化驱动入口，以及实例化核心层接口函数。
1. **实例化驱动入口：**
- 实例化HdfDriverEntry结构体成员。
- 调用HDF_INIT将HdfDriverEntry实例化对象注册到HDF框架中。
2. **配置属性文件：**
- 在device_info.hcs文件中添加deviceNode描述。
- 【可选】添加uart_config.hcs器件属性文件。
3. **实例化UART控制器对象：**
- 初始化UartHost成员。
- 实例化UartHost成员UartHostMethod。
>  **说明：**
> 实例化UartHost成员UartHostMethod，其定义和成员说明见[接口说明](#接口说明)。
4. **驱动调试：**
【可选】针对新增驱动程序，建议验证驱动基本功能，例如UART控制状态，中断响应情况等。
## 开发实例
下方将以uart_hi35xx.c为示例，展示需要厂商提供哪些内容来完整实现设备功能。
1. 驱动开发首先需要实例化驱动入口，驱动入口必须为HdfDriverEntry（在 hdf_device_desc.h 中定义）类型的全局变量，且moduleName要和device_info.hcs中保持一致。HDF框架会将所有加载的驱动的HdfDriverEntry对象首地址汇总，形成一个类似数组的段地址空间，方便上层调用。
一般在加载驱动时HDF会先调用Bind函数，再调用Init函数加载该驱动。当Init调用异常时，HDF框架会调用Release释放驱动资源并退出。
UART驱动入口参考：
```
struct HdfDriverEntry g_hdfUartDevice = {
.moduleVersion = 1,
.moduleName = "HDF_PLATFORM_UART",// 【必要且与HCS里面的名字匹配】
.Bind = HdfUartDeviceBind, // 见Bind参考
.Init = HdfUartDeviceInit, // 见Init参考
.Release = HdfUartDeviceRelease, // 见Release参考
};
//调用HDF_INIT将驱动入口注册到HDF框架中
HDF_INIT(g_hdfUartDevice);
```
2. 完成驱动入口注册之后，下一步请在device_info.hcs文件中添加deviceNode信息，并在 uart_config.hcs 中配置器件属性。deviceNode信息与驱动入口注册相关，器件属性值与核心层UartHost成员的默认值或限制范围有密切关系。
本例只有一个UART控制器，如有多个器件信息，则需要在device_info文件增加deviceNode信息，以及在uart_config文件中增加对应的器件属性。
- device_info.hcs 配置参考：
```
root {
device_info {
match_attr = "hdf_manager";
platform :: host {
hostName = "platform_host";
priority = 50;
device_uart :: device {
device0 :: deviceNode {
policy = 1; // 驱动服务发布的策略，policy大于等于1（用户态可见为2，仅内核态可见为1）；
priority = 40; // 驱动启动优先级
permission = 0644; // 驱动创建设备节点权限
moduleName = "HDF_PLATFORM_UART"; // 驱动名称，该字段的值必须和驱动入口结构的moduleName值一致
serviceName = "HDF_PLATFORM_UART_0";// 驱动对外发布服务的名称，必须唯一，必须要按照HDF_PLATFORM_UART_X的格式，X为UART控制器编号
deviceMatchAttr = "hisilicon_hi35xx_uart_0";// 驱动私有数据匹配的关键字，必须和驱动私有数据配置表中的match_attr值一致
}
device1 :: deviceNode {
policy = 2;
permission = 0644;
priority = 40;
moduleName = "HDF_PLATFORM_UART";
serviceName = "HDF_PLATFORM_UART_1";
deviceMatchAttr = "hisilicon_hi35xx_uart_1";
}
...
}
}
}
}
```
- uart_config.hcs 配置参考：
```
root {
platform {
template uart_controller {// 模板公共参数，继承该模板的节点如果使用模板中的默认值，则节点字段可以缺省
match_attr = "";
num = 0; // 【必要】设备号
baudrate = 115200; // 【必要】波特率，数值可按需填写
fifoRxEn = 1; // 【必要】使能接收FIFO
fifoTxEn = 1; // 【必要】使能发送FIFO
flags = 4; // 【必要】标志信号
regPbase = 0x120a0000; // 【必要】地址映射需要
interrupt = 38; // 【必要】中断号
iomemCount = 0x48; // 【必要】地址映射需要
}
controller_0x120a0000 :: uart_controller {
match_attr = "hisilicon_hi35xx_uart_0";// 【必要】必须和device_info.hcs中对应的设备的deviceMatchAttr值一致
}
controller_0x120a1000 :: uart_controller {
num = 1;
baudrate = 9600;
regPbase = 0x120a1000;
interrupt = 39;
match_attr = "hisilicon_hi35xx_uart_1";
}
...
// 【可选】可新增，但需要在 device_info.hcs 添加对应的节点
}
}
```
3. 完成驱动入口注册之后，最后一步就是以核心层UartHost对象的初始化为核心，包括厂商自定义结构体（传递参数和数据），实例化UartHost成员UartHostMethod（让用户可以通过接口来调用驱动底层函数），实现HdfDriverEntry成员函数（Bind，Init，Release）。
- 自定义结构体参考
从驱动的角度看，自定义结构体是参数和数据的载体，而且uart_config.hcs文件中的数值会被HDF读入通过DeviceResourceIface来初始化结构体成员，一些重要数值也会传递给核心层对象，例如设备号等。
```
struct UartPl011Port { // 接口相关的结构体
int32_t enable;
unsigned long physBase; // 物理地址
uint32_t irqNum; // 中断号
uint32_t defaultBaudrate;// 默认波特率
uint32_t flags; // 标志信号，下面三个宏与之相关
#define PL011_FLG_IRQ_REQUESTED (1 << 0)
#define PL011_FLG_DMA_RX_REQUESTED (1 << 1)
#define PL011_FLG_DMA_TX_REQUESTED (1 << 2)
struct UartDmaTransfer *rxUdt; // DMA传输相关
struct UartDriverData *udd; // 见下
};
struct UartDriverData { // 数据传输相关的结构体
uint32_t num;
uint32_t baudrate; // 波特率（可设置）
struct UartAttribute attr; // 数据位、停止位等传输属性相关
struct UartTransfer *rxTransfer; // 缓冲区相关，可理解为FIFO结构
wait_queue_head_t wait; // 条件变量相关的排队等待信号
int32_t count; // 数据数量
int32_t state; // UART控制器状态
#define UART_STATE_NOT_OPENED 0
#define UART_STATE_OPENING 1
#define UART_STATE_USEABLE 2
#define UART_STATE_SUSPENED 3
uint32_t flags; // 状态标志
#define UART_FLG_DMA_RX (1 << 0)
#define UART_FLG_DMA_TX (1 << 1)
#define UART_FLG_RD_BLOCK (1 << 2)
RecvNotify recv; // 函数指针类型，指向串口数据接收函数
struct UartOps *ops; // 自定义函数指针结构体，详情见device/hisilicon/drivers/uart/uart_pl011.c
void *private; // 一般用来存储UartPl011Port首地址，方便调用
};
// UartHost是核心层控制器结构体，其中的成员在Init函数中会被赋值
struct UartHost {
struct IDeviceIoService service;
struct HdfDeviceObject *device;
uint32_t num;
OsalAtomic atom;
void *priv; // 一般存储厂商自定义结构体首地址，方便后者被调用
struct UartHostMethod *method; // 核心层钩子函数，厂商需要实现其成员函数功能并实例化
};
```
- UartHost成员回调函数结构体UartHostMethod的实例化，其他成员在Bind函数中初始化。
```
// uart_hi35xx.c 中的示例：钩子函数的实例化
struct UartHostMethod g_uartHostMethod = {
.Init = Hi35xxInit,
.Deinit = Hi35xxDeinit,
.Read = Hi35xxRead,
.Write = Hi35xxWrite,
.SetBaud = Hi35xxSetBaud,
.GetBaud = Hi35xxGetBaud,
.SetAttribute = Hi35xxSetAttribute,
.GetAttribute = Hi35xxGetAttribute,
.SetTransMode = Hi35xxSetTransMode,
.pollEvent = Hi35xxPollEvent,
};
```
- Bind函数参考
入参：
HdfDeviceObject是整个驱动对外暴露的接口参数，具备HCS配置文件的信息。
返回值：
HDF_STATUS相关状态（下表为部分展示，如需使用其他状态，可参见//drivers/framework/include/utils/hdf_base.h中HDF_STATUS定义）。
**表2** HDF_STATUS返回值说明
| 状态(值) | 问题描述 |
| -------- | -------- |
| HDF_ERR_INVALID_OBJECT | 控制器对象非法 |
| HDF_ERR_MALLOC_FAIL | 内存分配失败 |
| HDF_ERR_INVALID_PARAM | 参数非法 |
| HDF_ERR_IO | I/O 错误 |
| HDF_SUCCESS | 初始化成功 |
| HDF_FAILURE | 初始化失败 |
函数说明：
初始化自定义结构体对象，初始化UartHost成员。
```
//uart_hi35xx.c
static int32_t HdfUartDeviceBind(struct HdfDeviceObject *device)
{
...
return (UartHostCreate(device) == NULL) ? HDF_FAILURE : HDF_SUCCESS;// 【必须做】调用核心层函数UartHostCreate
}
// uart_core.c核心层UartHostCreate函数说明
struct UartHost *UartHostCreate(struct HdfDeviceObject *device)
{
struct UartHost *host = NULL; // 新建UartHost
...
host = (struct UartHost *)OsalMemCalloc(sizeof(*host));//分配内存
...
host->device = device; // 【必要】使HdfDeviceObject与UartHost可以相互转化的前提
device->service = &(host->service);// 【必要】使HdfDeviceObject与UartHost可以相互转化的前提
host->device->service->Dispatch = UartIoDispatch;// 为service成员的Dispatch方法赋值
OsalAtomicSet(&host->atom, 0); // 原子量初始化或者原子量设置
host->priv = NULL;
host->method = NULL;
return host;
}
```
- Init函数参考
入参：
HdfDeviceObject是整个驱动对外暴露的接口参数，具备HCS配置文件的信息。
返回值：
HDF_STATUS相关状态。
函数说明：
初始化自定义结构体对象，初始化UartHost成员，调用核心层UartAddDev函数，接入VFS。
```
int32_t HdfUartDeviceInit(struct HdfDeviceObject *device)
{
int32_t ret;
struct UartHost *host = NULL;
HDF_LOGI("%s: entry", __func__);
...
host = UartHostFromDevice(device);// 通过service成员后强制转为UartHost，赋值是在Bind函数中
...
ret = Hi35xxAttach(host, device); // 完成UartHost对象的初始化，见下
...
host->method = &g_uartHostMethod; // UartHostMethod的实例化对象的挂载
return ret;
}
// 完成 UartHost 对象的初始化
static int32_t Hi35xxAttach(struct UartHost *host, struct HdfDeviceObject *device)
{
int32_t ret;
// udd和port对象是厂商自定义的结构体对象，可根据需要实现相关功能
struct UartDriverData *udd = NULL;
struct UartPl011Port *port = NULL;
...
// 【必要】步骤【1】~【7】主要实现对 udd 对象的实例化赋值，然后赋值给核心层UartHost对象
udd = (struct UartDriverData *)OsalMemCalloc(sizeof(*udd));//【1】
...
port = (struct UartPl011Port *)OsalMemCalloc(sizeof(struct UartPl011Port));//【2】
...
udd->ops = Pl011GetOps();// 【3】设备开启、关闭、属性设置、发送操作等函数挂载
udd->recv = PL011UartRecvNotify;// 【4】数据接收通知函数（条件锁机制）挂载
udd->count = 0; // 【5】
port->udd = udd; // 【6】使UartPl011Port与UartDriverData可以相互转化的前提
ret = UartGetConfigFromHcs(port, device->property);// 将HdfDeviceObject的属性传递给厂商自定义结构体
// 用于相关操作，示例代码见下
...
udd->private = port; //【7】
host->priv = udd; // 【必要】使UartHost与UartDriverData可以相互转化的前提
host->num = udd->num;// 【必要】UART设备号
UartAddDev(host); // 【必要】核心层uart_dev.c 中的函数，作用：注册一个字符设备节点到vfs，这样从用户态可以通过这个虚拟文件节点访问UART
return HDF_SUCCESS;
}
static int32_t UartGetConfigFromHcs(struct UartPl011Port *port, const struct DeviceResourceNode *node)
{
uint32_t tmp, regPbase, iomemCount;
struct UartDriverData *udd = port->udd;
struct DeviceResourceIface *iface = DeviceResourceGetIfaceInstance(HDF_CONFIG_SOURCE);
...
// 通过请求参数提取相应的值，并赋值给厂商自定义的结构体
if (iface->GetUint32(node, "num", &udd->num, 0) != HDF_SUCCESS) {
HDF_LOGE("%s: read busNum fail", __func__);
return HDF_FAILURE;
}
...
return 0;
}
```
- Release函数参考
入参：
HdfDeviceObject是整个驱动对外暴露的接口参数，具备HCS配置文件的信息。
返回值：
无。
函数说明：
该函数需要在驱动入口结构体中赋值给Release接口，当HDF框架调用Init函数初始化驱动失败时，可以调用Release释放驱动资源，该函数中需包含释放内存和删除控制器等操作。所有强制转换获取相应对象的操作前提是在Init函数中具备对应赋值的操作。
```
void HdfUartDeviceRelease(struct HdfDeviceObject *device)
{
struct UartHost *host = NULL;
...
host = UartHostFromDevice(device);// 这里有HdfDeviceObject到UartHost的强制转化，通过service成员，赋值见Bind函数
...
if (host->priv != NULL) {
Hi35xxDetach(host); // 厂商自定义的内存释放函数，见下
}
UartHostDestroy(host); // 调用核心层函数释放host
}
static void Hi35xxDetach(struct UartHost *host)
{
struct UartDriverData *udd = NULL;
struct UartPl011Port *port = NULL;
...
udd = host->priv; // 这里有UartHost到UartDriverData的转化
...
UartRemoveDev(host);// VFS注销
port = udd->private;// 这里有UartDriverData到UartPl011Port的转化
if (port != NULL) {
if (port->physBase != 0) {
OsalIoUnmap((void *)port->physBase);// 地址反映射
}
OsalMemFree(port);
udd->private = NULL;
}
OsalMemFree(udd);// 释放UartDriverData
host->priv = NULL;
}
```