如何在Linux系统中进行串口驱动的调试？

串口驱动调试在Linux下通常涉及配置设备文件、设置波特率、数据位、停止位和校验位，使用命令如stty或编写程序通过ioctl调用来调整。调试时需检查硬件连接，确认驱动加载正常，并利用工具如minicom或screen进行通信测试。

在Linux系统中，串口驱动调试是一个复杂但至关重要的过程，它涉及到硬件连接、设备树配置、内核编译以及实际的调试操作，以下将详细阐述这一过程：

一、硬件连接与准备

1、连接串口线：

确保将要驱动的串口硬件脚TX（发送）、RX（接收）和GND（地）连线正确连接到目标串口板上，并将串口板接上电脑。

2、检查串口类型：

确保串口通信的两端采用的TTL和RS232类型保持一致，不一致可能导致通信失败。

二、设备树配置

1、修改设备树文件：

在内核源码中找到相关板子对应的dtb文件，通常位于arch/arm/boot/dts目录下。

根据需要添加或修改串口设备的引脚配置，例如为uart3和uart4添加支持。

2、重新编译设备树：

使用MFGTool2等工具更新设备树文件，并确保新编译的dtb文件被正确烧录到目标设备上。

三、内核配置与编译

1、配置内核：

在菜单config中选中串口驱动，并根据需要选择其他相关配置项。

2、编译内核：

执行相应的make命令，生成新的内核镜像和设备树文件。

四、调试方法

1、使用调试工具：

可以使用GDB（GNU调试器）来调试驱动程序，通过在驱动代码中插入断点，可以在运行时暂停程序并观察变量的值、执行流程等。

2、添加调试信息：

在驱动代码中添加调试信息，如使用printk函数在内核日志中打印关键变量的值或函数调用信息。

3、使用串口打印：

在驱动代码中使用类似于printk的函数将调试信息打印到串口，以便在串口终端上实时查看。

4、硬件调试工具：

如果条件允许，可以使用逻辑分析仪、示波器等硬件调试工具来观察和分析串口信号的波形及驱动程序的执行情况。

五、常见问题与解决方案

1、串口设备无法识别：

检查设备树文件中的串口配置是否正确，以及是否已成功编译并烧录到目标设备上。

使用dmesg | grep ttyS*命令查看串口设备是否被内核识别。

2、串口通信失败：

确保串口通信的两端采用相同的电平标准（TTL或RS232）。

检查串口线连接是否正确，以及波特率、校验位、停止位等参数是否匹配。

3、串口调试助手无响应：

确保串口调试助手已正确设置为与目标串口相匹配的参数。

检查串口调试助手是否具有正确的权限来访问串口设备。

六、示例代码

以下是一个简单的串口接收和发送程序示例，用于测试串口是否正常工作：

#include <stdio.h>
#include <string.h>
#include <unistd.h>
#include <sys/types.h>
#include <sys/stat.h>
#include <fcntl.h>
#include <termios.h>
#include <errno.h>
int set_opt(int fd, int nSpeed, int nBits, char nEvent, int nStop) {
    struct termios newtio, oldtio;
    if (tcgetattr(fd, &oldtio) != 0) {
        perror("SetupSerial 1");
        return -1;
    }
    bzero(&newtio, sizeof(newtio));
    newtio.c_cflag |= CLOCAL | CREAD;
    newtio.c_cflag &= ~CSIZE;
    switch (nBits) {
        case 7: newtio.c_cflag |= CS7; break;
        case 8: newtio.c_cflag |= CS8; break;
    }
    switch (nEvent) {
        case 'O': newtio.c_cflag |= PARENB; newtio.c_cflag |= PARODD; newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP); break;
        case 'E': newtio.c_iflag |= (INPCK | ISTRIP); newtio.c_cflag |= PARENB; newtio.c_cflag &= ~PARODD; break;
        case 'N': newtio.c_cflag &= ~PARENB; break;
    }
    switch (nSpeed) {
        case 2400: cfsetispeed(&newtio, B2400); cfsetospeed(&newtio, B2400); break;
        case 4800: cfsetispeed(&newtio, B4800); cfsetospeed(&newtio, B4800); break;
        case 9600: cfsetispeed(&newtio, B9600); cfsetospeed(&newtio, B9600); break;
        case 115200: cfsetispeed(&newtio, B115200); cfsetospeed(&newtio, B115200); break;
        default: cfsetispeed(&newtio, B9600); cfsetospeed(&newtio, B9600); break;
    }
    if (nStop == 1) newtio.c_cflag &= ~CSTOPB; else if (nStop == 2) newtio.c_cflag |= CSTOPB;
    newtio.c_cc[VTIME] = 0; newtio.c_cc[VMIN] = 0;
    tcflush(fd, TCIFLUSH);
    if ((tcsetattr(fd, TCSANOW, &newtio)) != 0) {
        perror("com set error");
        return -1;
    }
    return 0;
}
int main() {
    int fd;
    char *uart3 = "/dev/ttyS1";
    char buffer[512];
    char *uart_out = "please input\r
";
    memset(buffer, 0, sizeof(buffer));
    if ((fd = open(uart3, O_RDWR | O_NOCTTY)) < 0) {
        printf("open %s is failed
", uart3);
        return -1;
    } else {
        set_opt(fd, 115200, 8, 'N', 1);
        write(fd, uart_out, strlen(uart_out));
        while (1) {
            while ((read(fd, buffer, 512)) > 0) {
                buffer[nByte + 1] = '\0';
                write(fd, buffer, strlen(buffer));
                memset(buffer, 0, strlen(buffer));
                nByte = 0;
            }
        }
    }
}