TTY概念解析
串口终端（/dev/ttyS*）
- 串口终端是使用计算机串口连接的终端设备；Linux以字符设备来处理这种串行端口；这些端口所对应的设备名称是/dev/ttySAC0-N
控制台终端（/dev/console ）
- 计算机的输出设备通常被称为控制台终端，特指printk信息输出到的设备；/dev/console是一个虚拟设备；它需要映射到真正的tty上，这可以在内核启动参数中配置
虚拟终端（/dev/tty*）
- 用户登录时，使用的是虚拟终端 ，tty0是当前使用虚拟终端的别名
TTY子系统架构
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tty 核心：为tty驱动提供接口，隔离上层应用与底层硬件
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tty线路规程:加工与tty驱动交互的数据（数据的格式化等），勾勒串行层的行为，有助于复用底层的代码来支持不同的技术
i. N_TTY —–> /dev/ttySX （终端）
ii. N_IRDA—-> /dev/ircommX （红外）
iii. N_PPP —–> ppp0
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tty驱动：关注uart或者其他底层串行硬件特征的驱动程序
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串行子系统有提供一些内核API
架构图
回溯函数：dump_stack()
- 使用方法：将该函数加入到要回溯的函数中去，之后内核启动会自动串口打印回溯信息
串口驱动重要数据结构：
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struct uart_driver：一个结构表示一个驱动；驱动能支持多个串口
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struct uart_port：一个结构表示一个实在的串口：如串口0，串口1
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struct uart_ops：串口操作集合，TTY最终调用的读写功能都在里面定义关联函数
串口驱动为了将自身和内核联系起来，必须完成两个步骤：
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通过调用：uart_register_driver(struct uart_driver *);向串行核心注册
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通过调用：uart_add_one_port(struct uart_driver*,struct uart_port *)，注册其支持的每个端口
传统的UART使用TTY驱动程序为:/driver/serial/serial_core.c
USB-串行端口转换器的TTY驱动程序在目录:driver/usb/serial/usb-serial.c
TTY架构驱动追踪分析
分析思路
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TTY属于字符设备
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TTY为分层架构
初始化设备
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串口在CPU启动时引导向内核注册为平台设备
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设备驱动初始化在prob函数进行
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初始化需要完成以下内容：
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获取端口（一个端口就为一个串口）
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初始化端口
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添加端口
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向内核申请私有空间
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创建属性设备文件
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提供调频支持
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打开设备：上层调用到底层的历程：
上层应用
a) 思路：用户打开open函数；系统需要寻找对应的file_operations
b) file_operations 是由谁注册的？驱动中找找
底层驱动
c) 查看驱动只有uart_register_driver();
TTY核心 tty_io.c
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进入查看，串口驱动向tty核心注册了tty_driver：tty_register_driver(normal)
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查看tty_register_driver(): 在这里注册了字符设备
cdev_init(&driver->cdev, &tty_fops);
cdev_add(&driver->cdev, dev, driver->num);
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注册字符设备对应的操作函数集在
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&tty_fops –> static const struct file_operations tty_fops
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tty_fops.open
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tty_open(struct inode *inode, struct file *filp)
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在tty_open函数中对struct tty_operations uart_ops进行操作，通过下面语句
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retval = tty->ops->open(tty, filp); 通过这层调用进入TTY驱动层
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TTY驱动 serial_core.c
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跟踪 struct tty_operations uart_ops结构体中的open函数
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进入static int uart_open(struct tty_struct *tty, struct file *filp)
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该函数又调用 uart_startup()函数
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该函数通过retval = uport->ops->startup(uport);进入驱动层
底层驱动
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最终调用到驱动程序中的struct uart_ops中的操作集
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int (*startup)(struct uart_port *);
总结
用户应用 的 open 通过层层调用到达驱动函数中的 xxx_startup(…);
在xxx_startup函数中需要完成的任务
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使能串口接收功能：rx_enabled(port) = 1;
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注册数据接收中断处理程序：request_irq();
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使能发送功能：tx_enabled(port) = 1;
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注册发送中断处理函数：request_irq();
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出错处理
写设备
a) 思路：用户打开write函数；系统需要寻找对应的file_operations
b) file_operations 是由谁注册的？驱动中找找
TTY核心-tty_io.c
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进入查看，串口驱动向tty核心注册了tty_driver：tty_register_driver(normal)
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查看tty_register_driver():在这里注册了字符设备
cdev_init(&driver->cdev, &tty_fops);
cdev_add(&driver->cdev, dev, driver->num);
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注册字符设备对应的操作函数集在
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&tty_fops –> static const struct file_operations tty_fops
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tty_fops.write函数
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tty_write(struct inode *inode, struct file *filp)
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在该函数中调用了：do_tty_write(ld->ops->write, tty, file, buf, count)
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TTY线路规程tty_ldisc.c n_tty.c
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以上传递进来的是ld->ops == struct tty_ldisc_ops *ops;
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ops->write 调用到struct tty_ldisc_ops tty_ldisc_N_TTY.write函数
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在n_tty_write函数中对struct tty_operations uart_ops进行操作，通过下面语句
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tty->ops->write(tty, b, nr);通过这层调用进入TTY驱动层
TTY驱动serial_core.c
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跟踪 struct tty_operations uart_ops结构体中的write函数
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进入uart_write
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该函数又调用了uart_ops结构中的uart_startup()函数
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接着再调用void __uart_start(struct tty_struct *tty)
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之后再进过指针传递调用驱动程序
底层驱动
- 最终调用到驱动程序中的struct uart_ops中的操作集
- 发送函数：
void (*start_tx)(struct uart_port *);
发送函数的工作
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使能发送中断
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具体发送在中断函数中进行
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判断x_char 是否为0，不为0则发送x_char (x_char用来通知数据缓存是否忙碌)
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判断发送换从是否为空:uart_circ_empty();或者是驱动设置为停止发送状态:uart_tx_stoped()，则取消发送
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循环发送直到循环缓冲为空
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发送FIFO满，退出发送
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将要发送的数据写入发送寄存器
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修改循环缓冲位置
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如果发送缓冲有空闲空间，则唤醒发送进程：uart_wake_up();
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如果发送缓冲为空，则关闭发送使能：uart_tx_stoped();
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设备读
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同理从用户层到驱动，最终调用到驱动的
其中要注意的是线路规程中的n_tty_read函数，不直接操作底层驱动的串口缓存，需要通过tty->read_buf[tty->read_tail];其中的数据是串口驱动通过发送函数（tty_push将数据推送到该buf中）
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驱动中的发送函数处理流程
while(max_count-- > 0) /*这个用来平衡系统的性能*/
{
读取UPFCON寄存器rd_regl();
读取UFSTAT寄存器 rd_regl();
通过以上读取的数据判断FIFO缓存是否为空，空则退出循环
读取UERSTAT寄存器
读取URXH，从该寄存器中取出字符
流控处理
根据UFSTAT记录错误类型
如果收到的是sysrq字符，进行特出处理，调用内核函数：
1. uart_handle_sysrq_char(port, ch)
把接收到的字符送到串口驱动的uart_insert_char();
}
最后一步：将串口缓存中的数据推送到tty->read_buf中tty_flip_buffer_push();
流控：Linux使用的是自动硬件流控 或者是 软件流控–>使用x_char来通讯标识