linux串口中断怎么配置？linux串口中断处理流程详解

在 Linux 系统中，串口（UART/Serial Port）通信通常可以通过轮询（Polling）或中断（Interrupt）方式实现，中断方式效率更高，因为它允许 CPU 在等待数据时执行其他任务，直到硬件触发中断才处理数据。

以下是关于 Linux 串口中断的详细说明，包括：

加载中

【北京迅为】嵌入式学习之Linux驱动（第十七期_串口_全新升级）_基于RK3568开发板

北京迅为电子

2.1万17553

原视频地址

1. 用户空间如何通过中断方式读写串口
2. 内核空间如何实现串口中断驱动
3. 常见问题与调试技巧

用户空间：使用中断方式读写串口

在用户空间,Linux 提供了两种主要机制来实现“非阻塞”或“事件驱动”的串口通信：

使用 select() / poll() / epoll()

这是最常用、最推荐的方式，虽然它不是真正的“硬件中断”，但它通过内核的事件通知机制模拟了中断行为，避免忙等待。

示例代码（使用 select）：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <termios.h>
#include <sys/select.h>
#include <string.h>
int open_serial_port(const char device) {
    int fd = open(device, O_RDWR | O_NOCTTY | O_NONBLOCK);
    if (fd < 0) {
        perror("open");
        return -1;
    }
    return fd;
}
int main() {
    int fd = open_serial_port("/dev/ttyS0");
    if (fd < 0) return 1;
    // 配置串口（略，实际需设置波特率、数据位等）
    struct termios tty;
    tcgetattr(fd, &tty);
    cfsetispeed(&tty, B9600);
    cfsetospeed(&tty, B9600);
    tty.c_cflag &= ~PARENB;
    tty.c_cflag &= ~CSTOPB;
    tty.c_cflag &= ~CSIZE;
    tty.c_cflag |= CS8;
    tty.c_cflag &= ~CRTSCTS;
    tty.c_cflag |= CREAD | CLOCAL;
    tty.c_lflag &= ~(ICANON | ECHO | ECHOE | ISIG);
    tty.c_iflag &= ~(IXO
N | IXOFF | IXANY);
    tty.c_iflag &= ~(INLCR | ICRNL | IGNCR);
    tty.c_oflag &= ~OPOST;
    tty.c_cc[VMIN] = 1;
    tty.c_cc[VTIME] = 0;
    tcsetattr(fd, TCSANOW, &tty);
    fd_set readfds;
    struct timeval timeout;
    while (1) {
        FD_ZERO(&readfds);
        FD_SET(fd, &readfds);
        timeout.tv_sec = 1;
        timeout.tv_usec = 0;
        int ret = select(fd + 1, &readfds, NULL, NULL, &timeout);
        if (ret < 0) {
            perror("select");
            break;
        } else if (ret == 0) {
            printf("Timeoutn");
            continue;
        }
        if (FD_ISSET(fd, &readfds)) {
            char buf[256];
            ssize_t n = read(fd, buf, sizeof(buf));
            if (n > 0) {
                printf("Received %d bytes: ", n);
                fwrite(buf, 1, n, stdout);
                printf("n");
            }
        }
    }
    close(fd);
    return 0;
}

✅ 优点：简单、可移植、无需修改内核。
❌ 缺点：不是真正的硬件中断，仍由内核调度。

使用 SIGIO 信号（真实中断通知）

Linux 支持通过 F_SETSIG 和 FASYNC 实现基于信号的中断通知。

示例代码（使用 SIGIO）：

#include <stdio.h>
#include <stdlib.h>
#include <unistd.h>
#include <fcntl.h>
#include <termios.h>
#include <signal.h>
#include <string.h>
volatile sig_atomic_t got_data = 0;
void sigio_handler(int sig) {
    got_data = 1;
}
int main() {
    int fd = open("/dev/ttyS0", O_RDWR | O_NOCTTY | O_NONBLOCK);
    if (fd < 0) {
        perror("open");
        return 1;
    }
    // 配置串口（同上，略）
    // 设置进程组 ID 以便接收 SIGIO
    fcntl(fd, F_SETOWN, getpid());
    // 启用异步 I/O 和信号通知
    int flags = f
cntl(fd, F_GETFL);
    fcntl(fd, F_SETFL, flags | FASYNC);
    // 设置信号类型为 SIGIO
    fcntl(fd, F_SETSIG, SIGIO);
    struct sigaction sa;
    memset(&sa, 0, sizeof(sa));
    sa.sa_handler = sigio_handler;
    sigaction(SIGIO, &sa, NULL);
    char buf[256];
    while (1) {
        if (got_data) {
            got_data = 0;
            ssize_t n = read(fd, buf, sizeof(buf));
            if (n > 0) {
                printf("Received: ");
                fwrite(buf, 1, n, stdout);
                printf("n");
            }
        }
        usleep(10000); // 避免忙等待
    }
    close(fd);
    return 0;
}

⚠️ 注意：SIGIO 需要内核支持，并且某些嵌入式平台可能未启用。

内核空间：实现串口中断驱动

如果你需要编写 Linux 内核模块来处理串口中断，你需要实现一个字符设备驱动，并注册中断服务程序（ISR）。

基本步骤：

1. 分配并初始化 uart_port 结构。
2. 注册中断处理函数。
3. 实现 uart_ops 中的 .tx_empty、.set_termios 等回调。
4. 在中断服务程序中读取 FIFO 数据，并通过 tty_flip_buffer_push() 提交给 TTY 层。

示例：简化的中断处理函数

static irqreturn_t my_uart_isr(int irq, void dev_id) {
    struct my_uart_port port = dev_id;
    unsigned int status;
    // 读取状态寄存器
    status = readl(port->membase + UART_REG_LSR);
    if (status & UART_LSR_DR) {
        // 数据就绪，从数据寄存器读取
        unsigned char data = readb(port->membase + UART_REG_DATA);
        // 将数据放入 TTY 翻转缓冲区
        tty_insert_flip_string(&port->tty->port, &data, 1);
        tty_flip_buffer_push(&port->tty->port);
    }
    if (status & UART_LSR_THRE) {
        //
 发送寄存器为空，可以继续发送
        if (!uart_circ_empty(&port->tty->port.xmit)) {
            // 发送下一个字节
            unsigned char ch = port->tty->port.xmit[port->tty->port.xmit_head];
            writeb(ch, port->membase + UART_REG_DATA);
            port->tty->port.xmit_head = (port->tty->port.xmit_head + 1) & (UART_XMIT_SIZE - 1);
        }
    }
    return IRQ_HANDLED;
}

注册中断：

int ret = request_irq(irq_number, my_uart_isr, IRQF_SHARED, "my_uart", port);
if (ret) {
    dev_err(&pdev->dev, "Failed to request IRQ %dn", irq_number);
    return ret;
}

常见问题与调试

• 用户空间：推荐使用 select()/poll() 实现高效非阻塞 I/O，或使用 SIGIO 实现信号驱动。
• 内核空间：需实现完整的 UART 驱动框架，注册中断服务程序，并通过 TTY 层提交数据。
• 调试工具：stty、minicom、cat /proc/interrupts、dmesg 等。

如需进一步深入某一部分（如设备树配置、DMA 支持、低功耗模式等），欢迎继续提问！