终端控制台体系

终端概述

在Linux中，TTY(终端)是一类字符设备的统称，包括了3种类型：控制台，串口和伪终端。

控制台

供内核使用的终端为控制台。控制台在Linux启动时，通过命令console=…指定，如果没有指定控制台，系统把第一个注册的终端(tty)作为控制台。

1. 控制台是一个虚拟的终端，它必须映射到真正的终端上。

2. 控制台可以简单的理解为printk输出的地方。

3. 控制台是个只输出的设备，功能很简单，只能在内核中访问。

伪终端

伪终端设备是一种特殊的终端设备, 由主-从两个成对的设备构成, 当打开主设备时, 对应的从设备随之打开, 形成连接状态。输入到主设备的数据成为从设备的输出,输入到从设备的数据成为主设备的输出, 形成双向管道。伪终端设备常用于远程登录服务器来建立网络和终端的关联。当通过telnet远程登录到另一台主机时,telnet进程与远程主机的telnet服务器相连接. telnet服务器使用某个主设备并通过对应的从设备与telnet进程相互通信。

终端体系

在Linux中，TTY体系分为：TTY核心，TTY线路规程，TTY驱动3部分。TTY核心从用户获取要发送给TTY设备的数据，然后把数据传递给TTY线路规程, 它对数据进行处理后，负责把数据传递到TTY驱动程序，TTY驱动程序负责格式化数据，并通过硬件发送出去。

从硬件收到的数据向上通过TTY驱动, 进入TTY线路规程, 再进入TTY核心, 最后被用户获取。TTY驱动可以直接和TTY核心通讯, 但是通常TTY线路规程会修改在两者之间传送的数据。TTY驱动不能直接和线路规程通信，甚至不知道它的存在，线路规程的工作是格式化从用户或者硬件收到的数据. 这种格式化常常实现为一个协议, 如PPP或Bluetooth。

读操作

TTY驱动从硬件收到数据后，负责把数据传递到TTY 核心，TTY核心将从TTY驱动收到的数据缓存到一个tty_flip_buffer 类型的结构中。该结构包含两个数据数组。从TTY设备接收到的数据被存储于第一个数组，当这个数组满, 等待数据的用户将被通知。当用户从这个数组读数据时, 任何从TTY驱动新来的数据将被存储在第2个数组。当第二个数组存满后，数据再次提交给用户, 并且驱动又开始填充第1个数组，以此交替。

驱动描述

Linux内核使用uart_driver描述串口驱动，它包含串口设备的驱动名、设备名、设备号等信息。

struct uart_driver {

struct module *owner;

const char *driver_name; //驱动名

const char *dev_name; //设备名

int major; //主设备号

int minor; //起始次设备号

int nr; //设备数

struct console *cons;

struct uart_state *state;

struct tty_driver *tty_driver;

};

注册驱动

Linux为串口驱动注册提供了如下接口：

int uart_register_driver(struct uart_driver *drv)

端口描述

Uart_port用于描述一个UART端口（直接对应于一个串口）的I/O端口或I/O内存地址、FIFO大小、端口类型等信息

struct uart_port

{

spinlock_t lock; /* 端口锁*/

unsigned int iobase; /* IO端口基地址*/

unsigned char __iomem *membase; /* IO内存基地址*/

unsigned int irq; /* 中断号*/

unsigned int uartclk; /* UART时钟*/

unsigned char fifosize; /* 传输fifo大小*/

…………………………………………………………

}

添加端口

串口核心层提供如下函数来添加1个端口：

int uart_add_one_port(struct uart_driver *drv, struct uart_port *port)

操作串口

uart_ops 定义了针对串口的一系列操作，包括发送、接收及线路设置等。

struct uart_ops

{

unsigned int(*tx_empty)(struct uart_port*);

void(*set_mctrl)(struct uart_port *, unsigned int mctrl);

unsigned int(*get_mctrl)(struct uart_port*);

void(*stop_tx)(struct uart_port*); //停止发送

void(*start_tx)(struct uart_port*); //开始发送

void(*send_xchar)(struct uart_port *, char ch); //发送xchar

void(*stop_rx)(struct uart_port*); //停止接收

。。。。。。。。。。。。。。。。。。

}

操作流程

1. 定义一个uart_driver的变量，并初始化;

2. 使用uart_register_driver来注册这个驱动;

3. 初始化uart_port和ops函数表；

4. 调用uart_add_one_port()添加初始化好的uart_port。