Linux 串行通信与中断

Question

我有两个设备通过串行端口相互连接。一个作为主人，另一个作为奴隶。

主设备是一个基于 ARM 的套件，运行 Linux。

目前的情况是master发送命令然后轮询com端口直到slave回复。

现在我不想使用轮询。我需要处理器执行其他任务，直到从机回复。

我知道解决方案是使用中断，但找不到更多详细信息。我找到了一些使用信号的解决方案。它以非阻塞模式读取 tty，然后在数据准备好时发送 io 信号。

那么，串行通信中中断和信号有什么区别呢？当使用中断时我应该编写设备驱动程序或内核模块等吗？为了不使用轮询，还有其他有效的解决方案吗？

Answer 1

为了不使用轮询，还有其他有效的解决方案吗？

多线程方法

前段时间我遇到了同样的任务，我发现解决它的最好方法是使用pthreads。基本上，我接下来做了：

生产者线程（主线程）：等待串口有新数据；一旦有新数据可用——将其写入循环缓冲区（产生数据）并通过以下方式唤醒消费者线程pthread_cond_signal()
消费者线程：等待生产者线程唤醒我（使用pthread_cond_wait()函数）；一旦醒来——从循环缓冲区读取新数据（消耗数据）并正确处理它
就我而言，串行端口以非阻塞模式打开，因为我想在函数中提供超时等待新数据poll()。如果您不需要这个——您可以以阻塞模式打开串行端口，然后仅使用阻塞read()调用（如@sawdust 在评论中建议的那样）

这样你就不会浪费CPU时间等待新数据到达，同时你也不需要弄乱信号（使用信号有很多复杂性，所以我决定避免它）。

唯一执行异步读取的其他 API 是POSIX AIO接口中的aio_read()。但据我了解，基于信号。唯一的区别是：aio_read()

我不建议您使用它，因为这个 API 似乎并不广泛，并且与信号驱动方法相比没有任何好处。

那么，串行通信中中断和信号有什么区别呢？

换句话说，当你的串口硬件产生中断时，它会在内核中处理，并且内核产生SIGIO信号，通知你的用户空间应用程序有新事件（例如，有新数据可供读取）。

当使用中断时我应该编写设备驱动程序或内核模块等吗？

通常是的，您只能在内核中处理中断。但在这种情况下你不需要。它已经在内核中为您完成，更具体地说，在行规则代码中。它为您生成信号（当发生中断时），您可以在用户空间应用程序中使用该信号。

如果您想要一些详细信息：

驱动程序代码流程：tty_flip_buffer_push() -> tty_schedule_flip()-> queue_work(...)-> flush_to_ldisc()-> receive_buf()-> tty_ldisc_receive_buf()->.receive_buf2()
行规代码流程：n_tty_receive_buf2()-> n_tty_receive_buf_common()->__receive_buf()

__receive_buf()做：

if (read_cnt(ldata)) {
    kill_fasync(&tty->fasync, SIGIO, POLL_IN);
    wake_up_interruptible_poll(&tty->read_wait, POLLIN);
}

它发送SIGIO信号，如下所示：kill_fasync()-> kill_fasync_rcu()-> send_sigio()-> send_sigio_to_task()-> do_send_sig_info()->send_signal()

因此，当串口驱动程序中发生相应的中断时，您可以依靠内核向您传递消息（通过信号）。