linux2.6.28-tty设备驱动学习（一）

在Linux系统中，终端是一种字符设备，它有多种类型，通常使用tty来简称各种类型的终端设备。tty是Teletype的缩写，Teletype是最早出现的一种终端设备，很像电传打字机，是由Teletype公司产生的。Linux系统包含以下几类终端设备：

1、串行终端设备(/dev/ttySn).它是使用计算机串行端口连接的终端设备，也就是我们主板上的串口。

2、伪终端(/dev/pty/).它是成对的逻辑终端设备，并存在成对的设备文件。如/dev/pty3和/dev/ttyp3，它们和实际的物理设备并不直接相关。

3、控制台终端(/dev/ttyn, /dev/console).如果当前进程有控制终端，那么/dev/tty就是当前进程的控制终端的设备特殊文件。

通过查看/proc/tty/drivers文件可以获知什么类型的tty设备文件存在以及什么驱动被加载到内核。这个文件包括一个当前存在的不同tty驱动的列表，包括驱动名、默认的节点名、驱动的主编号、这个驱动使用的次编号范围以及tty驱动的类型。看下面一个例子：

$ cat /proc/tty/drivers 

/dev/tty             /dev/tty        5       0 system:/dev/tty

/dev/console         /dev/console    5       1 system:console

/dev/ptmx            /dev/ptmx       5       2 system

/dev/vc/0            /dev/vc/0       4       0 system:vtmaster

rfcomm               /dev/rfcomm   216 0-255 serial

serial               /dev/ttyS       4 64-111 serial

pty_slave            /dev/pts      136 0-1048575 pty:slave

pty_master           /dev/ptm      128 0-1048575 pty:master

unknown              /dev/tty        4 1-63 console

学习tty设备驱动，我们要先会加载和卸载此设备。

tty设备驱动有一个很重要的结构体:tty_driver。它用来注册和注销一个 tty 驱动到 tty 内核。

linux2.6.28/include/linux/tty_driver.h:

struct tty_driver {

 272        int     magic;          /* magic number for this structure */

 273        struct kref kref;       /* Reference management */

 274        struct cdev cdev;

 275        struct module   *owner;

 276        const char      *driver_name;

 277        const char      *name;

 278        int     name_base;      /* offset of printed name */

 279        int     major;          /* major device number */

 280        int     minor_start;    /* start of minor device number */

 281        int     minor_num;      /* number of *possible* devices */

 282        int     num;            /* number of devices allocated */

 283        short   type;           /* type of tty driver */

 284        short   subtype;        /* subtype of tty driver */

 285        struct ktermios init_termios; /* Initial termios */

 286        int     flags;          /* tty driver flags */

 287        struct proc_dir_entry *proc_entry; /* /proc fs entry */

 288        struct tty_driver *other; /* only used for the PTY driver */

 289

 290        /*

 291         * Pointer to the tty data structures

 292         */

 293        struct tty_struct **ttys;

 294        struct ktermios **termios;

 295        struct ktermios **termios_locked;

 296        void *driver_state;

 297

 298        /*

 299         * Driver methods

 300         */

 301

 302        const struct tty_operations *ops;

 303        struct list_head tty_drivers;

 304};

308  extern struct tty_driver *alloc_tty_driver(int lines);

这个函数返回tty_driver指针，其参数为要分配的设备数量，line会被赋值给tty_driver的num成员.

为创建一个 struct tty_driver, 函数 alloc_tty_driver 必须用这个驱动作为参数而支持的 tty 设备号来调用.

以下函数用来注册tty设备和驱动：

linux2.6.28/include/linux/tty.h:

 343 extern int tty_register_driver(struct tty_driver *driver); 注册tty驱动

 344 extern int tty_unregister_driver(struct tty_driver *driver); 注销tty驱动

 345 extern struct device *tty_register_device(struct tty_driver *driver,

 346                                          unsigned index, struct device *dev); 注册tty设备

 347 extern void tty_unregister_device(struct tty_driver *driver, unsigned index); 注销tty设备

下面一个例子来加载和卸载tty模块：

#include <linux/module.h>
#include <linux/kernel.h>
#include <linux/init.h>
#include <linux/cdev.h>
#include <linux/tty.h>    /*注意：tty.h和tty_driver.h顺序不能颠倒，必须是tty.h在tty_driver.h前面。一旦顺序颠倒，就会提示有错误。*/

#include <linux/tty_driver.h>
#include <linux/fs.h>
#include <linux/ioport.h>
#include <linux/serial_reg.h>

MODULE_LICENSE("GPL");
MODULE_AUTHOR("lan");

#define TTY_LAN_MINORS_NUM    5
#define TTY_LAN_MAJOR        202
static struct tty_driver *tty_lan_driver;

static int tty_lan_open(struct tty_struct *tty, struct file *filp);
static struct tty_operations tty_lan_ops = {
    .open = tty_lan_open,
};

static int __init tty_lan_init(void)
{
    int i;
    int retval;
    
    tty_lan_driver = alloc_tty_driver(TTY_LAN_MINORS_NUM);
    if(!tty_lan_driver)
        return -ENOMEM;
    
    tty_lan_driver->owner = THIS_MODULE;
    tty_lan_driver->driver_name = "tty_lan";
    tty_lan_driver->name = "ttty_lan";
    tty_lan_driver->major = TTY_LAN_MAJOR,
    tty_lan_driver->minor_start = 0;    
    tty_lan_driver->type = TTY_DRIVER_TYPE_SERIAL;
    tty_lan_driver->subtype = SERIAL_TYPE_NORMAL;
    tty_lan_driver->flags = TTY_DRIVER_REAL_RAW;
    tty_lan_driver->init_termios = tty_std_termios;
    tty_lan_driver->init_termios.c_cflag = B9600 | CS8 | CREAD | HUPCL | CLOCAL;
  
    retval = tty_register_driver(tty_lan_driver);
    if(retval){
        printk(KERN_ERR"Failed to register tty_lan_driver!\n");
        put_tty_driver(tty_lan_driver);
        return retval;
    }

    for(i = 0; i < TTY_LAN_MINORS_NUM; i++)
        tty_register_device(tty_lan_driver, i, NULL);
    return 0;
}

static int tty_lan_open(struct tty_struct *tty, struct file *filp)
{
    return 0;
}
static void __exit tty_lan_exit(void)
{
    int i;
    for(i = 0; i < TTY_LAN_MINORS_NUM; i++)
        tty_unregister_device(tty_lan_driver, i);
    tty_unregister_driver(tty_lan_driver);
}

module_init(tty_lan_init);
module_exit(tty_lan_exit);


Makefile：

UNAME = $(shell uname -r)
LINUX_PATH = /lib/modules/$(UNAME)/build
obj-m = tty_lan.o
all:
    $(MAKE) -C $(LINUX_PATH) M=$(PWD) modules
clean:    
    $(MAKE) -C $(LINUX_PATH) M=$(PWD) clean

我们编译并加载此模块后，观察如下文件：

$ cat /proc/tty/drivers 

/dev/tty             /dev/tty        5       0 system:/dev/tty

/dev/console         /dev/console    5       1 system:console

/dev/ptmx            /dev/ptmx       5       2 system

/dev/vc/0            /dev/vc/0       4       0 system:vtmaster

tty_lan              /dev/ttty_lan 202 0-4 serial

rfcomm               /dev/rfcomm   216 0-255 serial

serial               /dev/ttyS       4 64-111 serial

pty_slave            /dev/pts      136 0-1048575 pty:slave

pty_master           /dev/ptm      128 0-1048575 pty:master

unknown              /dev/tty        4 1-63 console

红色字体那一行就是我的tty设备。

我创建了5个设备。到/dev目录下看看吧：

$ ls -l /dev/ttty_lan*

crw-rw---- 1 root root 202, 0 2010-07-26 16:40 /dev/ttty_lan0

crw-rw---- 1 root root 202, 1 2010-07-26 16:40 /dev/ttty_lan1

crw-rw---- 1 root root 202, 2 2010-07-26 16:40 /dev/ttty_lan2

crw-rw---- 1 root root 202, 3 2010-07-26 16:40 /dev/ttty_lan3

crw-rw---- 1 root root 202, 4 2010-07-26 16:40 /dev/ttty_lan4

OK,tty设备的创建已经完成。后面就要对tty设备文件进行操作了。