夜雨聆风
【从零开始撸内核驱动源码】:以ttyserial(串口驱动)为例,串联字符设备驱动基础知识点的学习计划
本文约1800字，今年没有回老家，年到今日也差不多过完了，极其放松和休闲的一个年，身心完全的放松了。今日开始逐步进入学习状态，之前正式驱动走读的帖子《【从零开始撸内核驱动源码】：ttynull驱动》 算是入门开始撸驱动源码了，接下来的计划是一步一步将字符设备驱动的基础知识点梳理完毕，看书厘清理论知识，实操出真知，强化知识点。本文整理出字符设备驱动的走读路线。
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ttynull 是纯软件模拟的空设备，而 ttyserial（串口驱动）是tty子系统中最经典、最基础的有实际硬件交互的驱动，完美衔接之前的学习进度, 我粗略ttyserial目录内容, 整理出如下学习计划:
第一步：先吃透tty子系统的“极简硬件驱动”—— tyserial
代码路径：drivers/tty/serial/8250
优先看最简化的串口驱动：8250_core.c（8250 是最经典的 UART 芯片，Linux 串口驱动的基石），先跳过复杂的平台适配，聚焦 8250_port.c 中 “端口初始化、数据收发、中断处理” 的核心逻辑。
8250_port.c是8250系列 UART（通用异步收发器）串口驱动的端口操作核心层，是连接上层 TTY 子系统与底层硬件 UART 的关键桥梁。核心作用是屏蔽不同型号 UART 硬件的差异，为上层提供统一的串口操作接口，同时实现对串口硬件的精细化管理与适配。
[1].向下适配：兼容不同架构（x86/ARM/PowerPC 等）、不同厂商（TI/Freescale/Exar 等）、不同规格（8250/16550A/16750/XR16850 等）的 UART 硬件，处理寄存器映射、字节序、硬件缺陷等差异；
[2].向上抽象：为内核 TTY 子系统、控制台、用户态应用提供标准化的串口操作能力（收发数据、中断处理、FIFO 管理、RS485 仿真等）。
学习重点：
对比 ttynull，理解 tty 驱动如何对接实际硬件寄存器(如数据寄存器 THR/RBR、控制寄存器 LCR、状态寄存器 LSR)；
掌握 tty 驱动中 “线路规程（line discipline）” 与硬件驱动的交互(ttynull 几乎没用到，而串口驱动是核心场景)；
理解 tty 子系统的核心结构体（struct tty_driver/struct tty_operations）在实际硬件驱动中的完整实现；
初步接触 中断处理（串口的收发中断是驱动中最基础的中断场景）。
第二步：扩展到通用字符设备驱动（脱离 tty 子系统）
tty 驱动本质是字符设备的 “特殊形态”，掌握通用字符设备驱动能理解驱动开发的通用框架，为后续学习块设备、PCI 驱动打基础：
代码路径：经典字符设备驱动：drivers/char/mem.c（/dev/mem/zero/null 等设备，和 ttynull 同源，但更通用）；
学习重点：掌握字符设备的核心流程：cdev_init/cdev_add–>设备号申请–>file_operations 实现–>设备节点创建；
对比 tty 驱动的 tty_operations 和通用字符设备的 file_operations，理解两者的异同；
学习驱动中的内存管理（kmalloc/kfree、vmalloc）、并发控制（spinlock/mutex，串口驱动中已初步接触）；
理解驱动与用户空间的交互（copy_to_user/copy_from_user）。
第三步：深入到 “带总线 / 平台适配” 的驱动
前面的驱动要么无硬件，要么是简单寄存器操作，接下来需要理解 Linux 驱动的 “设备模型” 核心 —— 总线、设备、驱动分离：
优先学 platform 驱动（最通用的平台设备驱动）：
代码路径：drivers/tty/serial/8250/8250_of.c（基于 platform 总线的 8250 串口驱动）；
学习重点：platform_device 结构体、设备树（Device Tree）与驱动的对接（of_match_table）、资源申请（request_mem_region/ioport_map）；
可选学 PCI 驱动（PC 端最常见的总线驱动）：
代码路径：drivers/tty/serial/8250/8250_pci.c；
学习重点：PCI 设备的枚举、BAR 空间映射、PCI 驱动的 probe/remove 流程。
第四步：进阶到更复杂的驱动场景（按需选择）
完成前三步后，应该差不多掌握了驱动开发的核心基础，接下来可根据方向深入：
中断与 DMA（硬件驱动核心）：
代码路径：drivers/tty/serial/8250/8250_dma.c（串口 DMA 收发）；
学习重点：中断顶半部 / 底半部（tasklet/workqueue）、DMA 通道申请与配置、中断共享。
学习技巧：
[1].对比学习：始终以 ttynull 为基准，对比后续驱动新增的逻辑（如硬件寄存器、中断、总线适配），明确 “新增代码解决了什么问题”；
[2].边看边搜：遇到不懂的结构体（如 struct uart_port），用 kernel-doc 查看内核注释（make kerneldocs 或在线查 kernel.org 文档）；
[3].动手验证：可以在 qemu 中运行内核，通过 cat /proc/tty/drivers/ls /dev/ttyS* 观察串口驱动的加载，或修改简单驱动（如给 ttynull 加个打印）编译测试。
总结
我计划的学习路径核心是：ttynull–>ttyserial（8250）–>通用字符设备–>platform/PCI 驱动–>中断 / DMA / 块设备 / 网络设备，由 “无硬件” 到 “有硬件”、由 “单功能” 到 “完整设备模型” 逐步深入；
重点掌握 tty 子系统与通用字符设备的衔接、硬件寄存器操作、中断处理、Linux 设备模型（总线 / 设备 / 驱动分离）这四大核心；
以 8250 串口驱动为核心案例，它几乎涵盖了字符设备驱动的所有基础知识点，是入门的最佳范本。
以上为全文内容。
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15年+嵌入式软件工程师兼二胎宝妈
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