Merge git://git.kernel.org/pub/scm/linux/kernel/git/gregkh/usb-2.6
[linux-2.6] / Documentation / serial / driver
1
2                         Low Level Serial API
3                         --------------------
4
5
6 This document is meant as a brief overview of some aspects of the new serial
7 driver.  It is not complete, any questions you have should be directed to
8 <rmk@arm.linux.org.uk>
9
10 The reference implementation is contained within amba_pl011.c.
11
12
13
14 Low Level Serial Hardware Driver
15 --------------------------------
16
17 The low level serial hardware driver is responsible for supplying port
18 information (defined by uart_port) and a set of control methods (defined
19 by uart_ops) to the core serial driver.  The low level driver is also
20 responsible for handling interrupts for the port, and providing any
21 console support.
22
23
24 Console Support
25 ---------------
26
27 The serial core provides a few helper functions.  This includes identifing
28 the correct port structure (via uart_get_console) and decoding command line
29 arguments (uart_parse_options).
30
31 There is also a helper function (uart_write_console) which performs a
32 character by character write, translating newlines to CRLF sequences.
33 Driver writers are recommended to use this function rather than implementing
34 their own version.
35
36
37 Locking
38 -------
39
40 It is the responsibility of the low level hardware driver to perform the
41 necessary locking using port->lock.  There are some exceptions (which
42 are described in the uart_ops listing below.)
43
44 There are three locks.  A per-port spinlock, a per-port tmpbuf semaphore,
45 and an overall semaphore.
46
47 From the core driver perspective, the port->lock locks the following
48 data:
49
50         port->mctrl
51         port->icount
52         info->xmit.head (circ->head)
53         info->xmit.tail (circ->tail)
54
55 The low level driver is free to use this lock to provide any additional
56 locking.
57
58 The core driver uses the info->tmpbuf_sem lock to prevent multi-threaded
59 access to the info->tmpbuf bouncebuffer used for port writes.
60
61 The port_sem semaphore is used to protect against ports being added/
62 removed or reconfigured at inappropriate times.
63
64
65 uart_ops
66 --------
67
68 The uart_ops structure is the main interface between serial_core and the
69 hardware specific driver.  It contains all the methods to control the
70 hardware.
71
72   tx_empty(port)
73         This function tests whether the transmitter fifo and shifter
74         for the port described by 'port' is empty.  If it is empty,
75         this function should return TIOCSER_TEMT, otherwise return 0.
76         If the port does not support this operation, then it should
77         return TIOCSER_TEMT.
78
79         Locking: none.
80         Interrupts: caller dependent.
81         This call must not sleep
82
83   set_mctrl(port, mctrl)
84         This function sets the modem control lines for port described
85         by 'port' to the state described by mctrl.  The relevant bits
86         of mctrl are:
87                 - TIOCM_RTS     RTS signal.
88                 - TIOCM_DTR     DTR signal.
89                 - TIOCM_OUT1    OUT1 signal.
90                 - TIOCM_OUT2    OUT2 signal.
91                 - TIOCM_LOOP    Set the port into loopback mode.
92         If the appropriate bit is set, the signal should be driven
93         active.  If the bit is clear, the signal should be driven
94         inactive.
95
96         Locking: port->lock taken.
97         Interrupts: locally disabled.
98         This call must not sleep
99
100   get_mctrl(port)
101         Returns the current state of modem control inputs.  The state
102         of the outputs should not be returned, since the core keeps
103         track of their state.  The state information should include:
104                 - TIOCM_DCD     state of DCD signal
105                 - TIOCM_CTS     state of CTS signal
106                 - TIOCM_DSR     state of DSR signal
107                 - TIOCM_RI      state of RI signal
108         The bit is set if the signal is currently driven active.  If
109         the port does not support CTS, DCD or DSR, the driver should
110         indicate that the signal is permanently active.  If RI is
111         not available, the signal should not be indicated as active.
112
113         Locking: port->lock taken.
114         Interrupts: locally disabled.
115         This call must not sleep
116
117   stop_tx(port)
118         Stop transmitting characters.  This might be due to the CTS
119         line becoming inactive or the tty layer indicating we want
120         to stop transmission due to an XOFF character.
121
122         The driver should stop transmitting characters as soon as
123         possible.
124
125         Locking: port->lock taken.
126         Interrupts: locally disabled.
127         This call must not sleep
128
129   start_tx(port)
130         Start transmitting characters.
131
132         Locking: port->lock taken.
133         Interrupts: locally disabled.
134         This call must not sleep
135
136   stop_rx(port)
137         Stop receiving characters; the port is in the process of
138         being closed.
139
140         Locking: port->lock taken.
141         Interrupts: locally disabled.
142         This call must not sleep
143
144   enable_ms(port)
145         Enable the modem status interrupts.
146
147         This method may be called multiple times.  Modem status
148         interrupts should be disabled when the shutdown method is
149         called.
150
151         Locking: port->lock taken.
152         Interrupts: locally disabled.
153         This call must not sleep
154
155   break_ctl(port,ctl)
156         Control the transmission of a break signal.  If ctl is
157         nonzero, the break signal should be transmitted.  The signal
158         should be terminated when another call is made with a zero
159         ctl.
160
161         Locking: none.
162         Interrupts: caller dependent.
163         This call must not sleep
164
165   startup(port)
166         Grab any interrupt resources and initialise any low level driver
167         state.  Enable the port for reception.  It should not activate
168         RTS nor DTR; this will be done via a separate call to set_mctrl.
169
170         This method will only be called when the port is initially opened.
171
172         Locking: port_sem taken.
173         Interrupts: globally disabled.
174
175   shutdown(port)
176         Disable the port, disable any break condition that may be in
177         effect, and free any interrupt resources.  It should not disable
178         RTS nor DTR; this will have already been done via a separate
179         call to set_mctrl.
180
181         Drivers must not access port->info once this call has completed.
182
183         This method will only be called when there are no more users of
184         this port.
185
186         Locking: port_sem taken.
187         Interrupts: caller dependent.
188
189   set_termios(port,termios,oldtermios)
190         Change the port parameters, including word length, parity, stop
191         bits.  Update read_status_mask and ignore_status_mask to indicate
192         the types of events we are interested in receiving.  Relevant
193         termios->c_cflag bits are:
194                 CSIZE   - word size
195                 CSTOPB  - 2 stop bits
196                 PARENB  - parity enable
197                 PARODD  - odd parity (when PARENB is in force)
198                 CREAD   - enable reception of characters (if not set,
199                           still receive characters from the port, but
200                           throw them away.
201                 CRTSCTS - if set, enable CTS status change reporting
202                 CLOCAL  - if not set, enable modem status change
203                           reporting.
204         Relevant termios->c_iflag bits are:
205                 INPCK   - enable frame and parity error events to be
206                           passed to the TTY layer.
207                 BRKINT
208                 PARMRK  - both of these enable break events to be
209                           passed to the TTY layer.
210
211                 IGNPAR  - ignore parity and framing errors
212                 IGNBRK  - ignore break errors,  If IGNPAR is also
213                           set, ignore overrun errors as well.
214         The interaction of the iflag bits is as follows (parity error
215         given as an example):
216         Parity error    INPCK   IGNPAR
217         n/a             0       n/a     character received, marked as
218                                         TTY_NORMAL
219         None            1       n/a     character received, marked as
220                                         TTY_NORMAL
221         Yes             1       0       character received, marked as
222                                         TTY_PARITY
223         Yes             1       1       character discarded
224
225         Other flags may be used (eg, xon/xoff characters) if your
226         hardware supports hardware "soft" flow control.
227
228         Locking: none.
229         Interrupts: caller dependent.
230         This call must not sleep
231
232   pm(port,state,oldstate)
233         Perform any power management related activities on the specified
234         port.  State indicates the new state (defined by ACPI D0-D3),
235         oldstate indicates the previous state.  Essentially, D0 means
236         fully on, D3 means powered down.
237
238         This function should not be used to grab any resources.
239
240         This will be called when the port is initially opened and finally
241         closed, except when the port is also the system console.  This
242         will occur even if CONFIG_PM is not set.
243
244         Locking: none.
245         Interrupts: caller dependent.
246
247   type(port)
248         Return a pointer to a string constant describing the specified
249         port, or return NULL, in which case the string 'unknown' is
250         substituted.
251
252         Locking: none.
253         Interrupts: caller dependent.
254
255   release_port(port)
256         Release any memory and IO region resources currently in use by
257         the port.
258
259         Locking: none.
260         Interrupts: caller dependent.
261
262   request_port(port)
263         Request any memory and IO region resources required by the port.
264         If any fail, no resources should be registered when this function
265         returns, and it should return -EBUSY on failure.
266
267         Locking: none.
268         Interrupts: caller dependent.
269
270   config_port(port,type)
271         Perform any autoconfiguration steps required for the port.  `type`
272         contains a bit mask of the required configuration.  UART_CONFIG_TYPE
273         indicates that the port requires detection and identification.
274         port->type should be set to the type found, or PORT_UNKNOWN if
275         no port was detected.
276
277         UART_CONFIG_IRQ indicates autoconfiguration of the interrupt signal,
278         which should be probed using standard kernel autoprobing techniques.
279         This is not necessary on platforms where ports have interrupts
280         internally hard wired (eg, system on a chip implementations).
281
282         Locking: none.
283         Interrupts: caller dependent.
284
285   verify_port(port,serinfo)
286         Verify the new serial port information contained within serinfo is
287         suitable for this port type.
288
289         Locking: none.
290         Interrupts: caller dependent.
291
292   ioctl(port,cmd,arg)
293         Perform any port specific IOCTLs.  IOCTL commands must be defined
294         using the standard numbering system found in <asm/ioctl.h>
295
296         Locking: none.
297         Interrupts: caller dependent.
298
299 Other functions
300 ---------------
301
302 uart_update_timeout(port,cflag,baud)
303         Update the FIFO drain timeout, port->timeout, according to the
304         number of bits, parity, stop bits and baud rate.
305
306         Locking: caller is expected to take port->lock
307         Interrupts: n/a
308
309 uart_get_baud_rate(port,termios,old,min,max)
310         Return the numeric baud rate for the specified termios, taking
311         account of the special 38400 baud "kludge".  The B0 baud rate
312         is mapped to 9600 baud.
313
314         If the baud rate is not within min..max, then if old is non-NULL,
315         the original baud rate will be tried.  If that exceeds the
316         min..max constraint, 9600 baud will be returned.  termios will
317         be updated to the baud rate in use.
318
319         Note: min..max must always allow 9600 baud to be selected.
320
321         Locking: caller dependent.
322         Interrupts: n/a
323
324 uart_get_divisor(port,baud)
325         Return the divsor (baud_base / baud) for the specified baud
326         rate, appropriately rounded.
327
328         If 38400 baud and custom divisor is selected, return the
329         custom divisor instead.
330
331         Locking: caller dependent.
332         Interrupts: n/a
333
334 uart_match_port(port1,port2)
335         This utility function can be used to determine whether two
336         uart_port structures describe the same port.
337
338         Locking: n/a
339         Interrupts: n/a
340
341 uart_write_wakeup(port)
342         A driver is expected to call this function when the number of
343         characters in the transmit buffer have dropped below a threshold.
344
345         Locking: port->lock should be held.
346         Interrupts: n/a
347
348 uart_register_driver(drv)
349         Register a uart driver with the core driver.  We in turn register
350         with the tty layer, and initialise the core driver per-port state.
351
352         drv->port should be NULL, and the per-port structures should be
353         registered using uart_add_one_port after this call has succeeded.
354
355         Locking: none
356         Interrupts: enabled
357
358 uart_unregister_driver()
359         Remove all references to a driver from the core driver.  The low
360         level driver must have removed all its ports via the
361         uart_remove_one_port() if it registered them with uart_add_one_port().
362
363         Locking: none
364         Interrupts: enabled
365
366 uart_suspend_port()
367
368 uart_resume_port()
369
370 uart_add_one_port()
371
372 uart_remove_one_port()
373
374 Other notes
375 -----------
376
377 It is intended some day to drop the 'unused' entries from uart_port, and
378 allow low level drivers to register their own individual uart_port's with
379 the core.  This will allow drivers to use uart_port as a pointer to a
380 structure containing both the uart_port entry with their own extensions,
381 thus:
382
383         struct my_port {
384                 struct uart_port        port;
385                 int                     my_stuff;
386         };