kernel 下串口serial输入输出控制,屏蔽log的输出

本文主要是介绍kernel 下串口serial输入输出控制,屏蔽log的输出，希望对大家解决编程问题提供一定的参考价值，需要的开发者们随着小编来一起学习吧！

最近工作在调试usb虚拟串口，让其作为kernel启动的调试串口，以及user空间的输入输出控制台。

利用这个机会，学习下printk如何选择往哪个console输出以及user空间下控制台如何选择，记录与此，与大家共享，也方便自己以后翻阅。

Kernel版本号：3.4.55

依照我的思路（还是时间顺序）分了4部分，指定kernel调试console ，  kernel下printk console的选择 ，kernel下console的注册，user空间console的选择。

一 指定kernel调试console

首先看kernel启动时如何获取和处理指定的console参数。

kernel的启动参数cmdline可以指定调试console，如指定‘console=ttyS0,115200’,

kernel如何解析cmdline，我之前写了一篇博文如下：

http://blog.csdn.net/skyflying2012/article/details/41142801

根据之前的分析，cmdline中有console=xxx，start_kernel中parse_args遍历.init.setup段所有obs_kernel_param。

kernel/printk.c中注册了‘console=’的解析函数console_setup（注册了obs_kernel_param），所以匹配成功，会调用console_setup来解析，如下：

参数是console=的值字符串，如“ttyS0,115200”,console_setup对console=参数值做解析，以ttyS0,115200为例，最后buf=“ttyS”，idx=0,options="115200",brl_options=NULL。调用__add_preferred_console如下：

kernel利用结构体数组console_cmdline[8],最多可支持8个cmdline传入的console参数。

__add_preferred_console将name idx options保存到数组下一个成员console_cmdline结构体中，如果数组中已有重名，则不添加，并置selected_console为最新添加的console_cmdline的下标号。

比如cmdline中有“console=ttyS0,115200 console=ttyS1,9600”

则在console_cmdline[8]数组中console_cmdline[0]代表ttyS0，console_cmdline[1]代表ttyS1，而selected_console=1.

二 kernel下printk console的选择

kernel下调试信息是通过printk输出，如果要kernel正常打印，则需要搞明白printk怎么选择输出的设备。

关于printk的实现原理，我在刚工作的时候写过一篇博文，kernel版本是2.6.21的，但是原理还是一致的，可供参考：

http://blog.csdn.net/skyflying2012/article/details/7970341

printk首先将输出内容添加到一个kernel缓冲区中，叫log_buf，log_buf相关代码如下：

log_buf的大小由kernel menuconfig配置，我配置的CONFIG_LOG_BUF_SHIFT为17，则log_buf为128k。

printk内容会一直存在log_buf中，log_buf满了之后则会从头在开始存，覆盖掉原来的数据。

根据printk的实现原理，printk最后调用console_unlock实现log_buf数据刷出到指定设备。

这里先不关心printk如何处理log buf数据(比如添加内容级别)，只关心printk如何一步步找到指定的输出设备，根据printk.c代码，可以找到如下线索。

printk->vprintk->console_unlock->call_console_drivers->_call_console_drivers->_call_console_drivers->__call_console_drivers

看线索最底层__call_console_drivers代码。如下：

for_each_console定义如下：

遍历console_drivers链表所有console struct，如果有exclusive_console，则调用与exclusive_console一致console的write，

如果exclusive_console为NULL，则调用所有ENABLE的console的write方法将log buf中start到end的内容发出。

可以看出，execlusive_console来指定printk输出唯一console，如果未指定，则向所有enable的console写。

默认情况下execlusive_console=NULL，所以printk默认是向所有enable的console写！

只有一种情况是指定execlusive_console，就是在console注册时，下面会讲到。

到这里就很明了了，kernel下每次printk打印，首先存log_buf，然后遍历console_drivers，找到合适console(execlusive_console或所有enable的)，刷出log。

console_drivers链表的成员是哪里来的，谁会指定execulsive_console？接着来看下一部分，kernel下console的注册

三 kernel下console的注册

上面分析可以看出，作为kernel移植最基本的一步，kernel下printk正常输出，最重要的一点是在console_drivers链表中添加console struct。那谁来完成这个工作？

答案是register_console函数，在printk.c中，下面来分析下该函数。

如果之前注册了bootconsole，则不会将该次register之前的log刷出，防止bootconsole和该次注册的newcon是同一个物理设备时，log打印2次。

如果没有bootconsole，则会指定exclusive_console=newcon，console_unlock时，刷新全部log到该指定exclusive console。

console_unlock结束时会将exclusive_console置NULL，所以exclusive console默认情况下就是NULL。

最后会unregister bootconsole，是将bootconsole从console_drivers中删除，这样之后的printk就不会想bootconsole输出了。

有意思的一个地方是，在unregister bootconsole之前的printk：

因为此时bootconsole还没删掉，而newconsole已经加入console_drivers，如果bootconsole和newconsole是同一个物理设备，我们会看到这句printk会出现2次哦！

如果在cmdline指定2个I/O设备，如“console==ttyS0,115200 console=ttyS1,115200”，因ttyS设备都是serial driver中注册的real console，所以会看到kernel的打印分别出现在2个串口上！

boot console和real console差别在于bootconsole注册于kernel启动早期，方便对于kernel早期启动进行调试打印。

那这些console是在哪里调用register_console进行注册的？

bootconsole的注册，如arch/arm/kernel/early_printk.c，是在parse_args参数解析阶段注册bootconsole。

在start_kernel中console_init函数也会遍历.con_initcall.init段中所有注册函数，而这些注册函数也可以来注册bootconsole。

.con_initcall.init段中函数的注册可以使用宏定义console_initcall。这些函数中调用register_console，方便在kernel初期实现printk打印。

realconsole的注册，是在各个driver，如serial加载时完成。

经过上面分析，对于一个新实现的输入输出设备，如果要将其作为kernel下的printk调试输出设备，需要2步：

（1）register console，console struct如下：

定义一个console，因为kernel调试信息是单向的，没有交互，所以只需要实现write即可，还需要实现setup函数，进行设备初始化（如设置波特率等），以及标志位flags（将所有log刷出），举个例子，如下：

为了调试方便，可以在console_init调用该函数进行注册，则需要

也可以在kernel加载driver时调用，则需要在driver的probe时调用u_console_init，但是这样只能等driver调register_console之后，console_unlock才将所有log刷出，之前的log都会存在log buf中。

（2）cmdline指定调试console，在kernel的cmdline添加参数console=ttyS0,115200

四 user空间console的选择

用户空间的输入输出依赖于其控制台使用的哪个，这里有很多名词，如控制台，tty，console等，这些名字我也很晕，不用管他们的真正含义，搞嵌入式，直接找到它的实现，搞明白从最上层软件，到最底层硬件，如何操作，还有什么会不清楚呢。

在start_kernel中最后起内核init进程时，如下：

去打开console设备，console设备做了控制台。

console设备文件的创建在driver/tty/tty_io.c中，如下：

console的操作函数都是使用的tty的操作函数，看open的实现，如何找到具体的操作设备：

}

首先tty_open_current_tty找该进程所对应的tty，因为init进程我们并没有制定tty，所以该函数返回NULL。

接下来调用tty_lookup_driver，如下：

console设备文件，次设备号是1，根据代码，会调用console_device来获取对应的tty_driver，如下：

又遇到了熟悉的for_each_console，遍历console_drivers链表，对于存在device成员的console，调用device方法，获取tty_driver,退出遍历。

之后对于该console设备的读写操作都是基于该tty_driver。

所有的输入输出设备都会注册tty_driver。

所以，对于一个新实现的输入输出设备，如果想让其即作为kernel的printk输出设备，也作为user空间的控制台，则需要在上面u_console基础上再实现device方法成员，来返回该设备的tty_driver。

那么还有一个问题：

如果cmdline指定2个I/O设备，“console=ttyS0,115200 console=ttyS1,115200”，user空间选择哪个作为console？

用户空间console open时，console_device遍历console_drivers，找到有device成员的console，获取tty_driver，就会退出遍历。

所以哪个console放在console_drivers前面，就会被选择为user空间的console。

在分析register_console时，如果要注册的newcon是cmdline指定的最新的console（i = selected_console），则置位CON_CONSDEV，

而在后面newcon加入console_drivers时，判断该置位，置位CON_CONSDEV,则将newcon加入到console_drivers的链表头，否则插入到后面。

所以这里user空间会选择ttyS1作为用户控件的console！

总结下，kernel和user空间下都有一个console，关系到kernel下printk的方向和user下printf的方向，实现差别还是很大的。

kernel下的console是输入输出设备driver中实现的简单的输出console，只实现write函数，并且是直接输出到设备。

user空间下的console，实际就是tty的一个例子，所有操作函数都继承与tty，全功能，可以打开 读写 关闭，所以对于console的读写，都是由kernel的tty层来最终发送到设备。

kernel的tty层之下还有ldisc线路规程层，线路规程层之下才是具体设备的driver。

ldisc层处理一些对于控制台来说有意义的输入输出字符，比如输入的crtl+C，输出的‘\n‘进过线路规程会变为’\n\r‘。

所以对于kernel下console的write方法，不要忘记，对于log buf中'\n'的处理，实现一个简单的线路规程！

这篇关于kernel 下串口serial输入输出控制,屏蔽log的输出的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对编程师们有所帮助！

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