Android(Linux)線路規程的使用，androidlinux

Android(Linux)線路規程的使用，androidlinux

    一般來說，車載導航主機都需要外接若干個UART的外設，如支持HFP的藍牙模塊、與原車通信的CAN解碼盒模塊、u-blox的GPS模塊和DVD機芯等。早年使用Telechips TCC8902+WinCE6.0的方案，該芯片串口比較多，基本夠用。最後實在不夠時想了一招，動態復用調試串口，參見《WinCE下調試串口的動態復用》。後來改用RK3188+Android做車機，RK3188沒那麼多串口，於是將所有串口外設都接到了STM32上，甚至把觸摸屏和收音機等IIC的設備也一並接了過去。STM32負責在RK3188和各個外設之間做數據透明傳輸。不得不說STM32確實很強大，當然也得虧姚同學用的出神入化了。一個軟件支持幾十款觸屏，N版硬件，自己寫的OS在上面跑得飛快。他用STM32把所有的外設都搞掂了，對主CPU就一個串口，數據流示意圖如下。

    Android更新太快，RK3188沒多久也過時了，後來改用MTK6735做主CPU。姚同學分分鐘就把STM32程序移植到了新板子上。用老鄧的話說，姚同學就是快！板子拿給我，開始移植Android驅動。原來在RK3188上是直接修改的串口驅動底層，從中斷開始、緩存、打包分發等，觸屏驅動也是基於原有GT9XX驅動修改的，看了半天，覺得這種方式平台依賴性太大，不便於移植。後來跟老鄧和GYP討論，准備修改軟件架構，寫一個虛擬設備驅動讀取串口數據，並用成對的虛擬串口將數據分發到Bluetooth、CAN等設備驅動中。如此，所有設備驅動都是純虛的，就無需修改MTK6735串口驅動了，以後再移植到其他平台也會很方便。想得很美，可是剛動手就發現有問題。虛擬設備驅動無法讀取TTY設備，這跟WinCE完全不同，Linux不能在驅動裡調用open，read。搜遍Linux的驅動代碼，幾乎就沒有這樣用的，僅有幾處，也是做調試用，看著都別扭，網上也找不到相關的信息，而《Driving Me Nuts - Things You Never Should Do in the Kernel》裡明確提到，禁止這樣做，且文章還分析了為什麼開發者會有此種不合理的想法，摘錄如下：

　　The most common question asked in this don't-do-that category is, "How do I read a file from within my kernel module?" Most new kernel developers are coming from user-space programming environments or other operating systems where reading a file is a natural and essential part of bringing configuration information into a program. From within the Linux kernel, however, reading data out of a file for configuration information is considered to be forbidden. This is due to a vast array of different problems that could result if a developer tries to do this.

    此路不通，再想別的辦法。驅動裡不能讀取TTY設備，那麼就寫一個應用讀取TTY設備，再將讀取的數據分發到Bluetooth等設備驅動中。可仔細一琢磨，覺得這個方案很糟，數據流繞了很多彎，非常不好。還有沒有別的法子？Linux下支持串口鼠標、串口藍牙模塊和串口的Modem，它們都是如何在驅動裡獲取TTY上的數據的呢，一定有妙法！雖然項目有點急，姚同學又太給力，但我還是打算再研究兩天，不急於動手去改原生的串口驅動。我知道那是一個坑，掉進去一次就會有第二次第三次，寧可慢點也要繞過它去。

    功夫不負有心人，後來終於Google到一篇介紹TTY的好文，《The TTY demystified》。其中提到：

　　Incidentally, the kernel provides several different line disciplines. Only one of them is attached to a given serial device at a time. The default discipline, which provides line editing, is called N_TTY (drivers/char/n_tty.c, if you're feeling adventurous). Other disciplines are used for other purposes, such as managing packet switched data (ppp, IrDA, serial mice), but that is outside the scope of this article. 

    這就是我想要的東東啊！雖然作者沒有詳述line discipline，但他明確指出Modem及串口鼠標等都使用了線路規程來處理數據，而TTY本身就是默認的線路規程。真是山窮水復疑無路，柳暗花明又一村！接下來重點研究線路規程是如何工作的，並找一個合適的驅動移植過來，最終選定kernel-3.10/drivers/tty/n_hdlc.c為驅動模版進行移植，它支持數據幀的打包和雙向通信。Linux下驅動開發，盡可能找現成的移植，這樣效率才會高。《Writing a Kernel Line Discipline》也是一片好文，在移植驅動時很有幫助。

    Linux下UART數據流如下圖所示。

    簡易圖如下：

    原來在RK3188上是修改的Low level serial driver，平台相關行大，如果原廠更新了串口驅動也需要手動同步代碼。使用線路規程的方式，則避免了以上問題，且與平台無關，移植非常方便。在MT6735上移植好所有驅動後，後來項目改用MT8735，大概只花了半個小時就移植好了，只要拷貝線路規程驅動、虛擬觸屏驅動、收音機驅動、藍牙模塊驅動和uartd應用，修改幾個配置文件，編譯即可，不用修改一行代碼。其中uartd是一個用來切換線路規程的應用。後面如果采用高通的CPU，應該也可以像姚同學一樣刷刷地分分鐘搞定。

    使用線路規程，除了實現以上基本功能外，同時還增加了一個監測及抓取UART上所有數據流的功能，便於後期開發調試新的串口外設。不得不說，線路規程真是個好東西！Linux的驅動架構實在是牛！