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Linux 设备模型之终端设备（tty）驱动架构分析

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终端设备在 Linux 系统中，终端是一种字符型设备，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 公司生产的。Linux中包含如下几类终端设备： 1.串行端口终端（/dev/ttySn）串行端口终端（Serial Port Terminal）是使用计算机串行端口连接的终端设备。 2.伪终端（/dev/pty/）伪终端（Pseudo Terminal）是成对的逻辑终端设备 3.控制台终端（/dev/ttyn, /dev/console）

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分linux设备模型浅析之设备篇与 linux设备模型浅析之驱动篇两篇详细分析了linux驱动设备模型架构

Linux 设备模型之终端设备（tty）驱动架构分析

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一：前言

终端设备

在 Linux 系统中，终端是一种字符型设备，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 公司生产的。Linux 中包含如下几类终端设备：

1.串行端口终端（/dev/ttySn）

串行端口终端（Serial Port Terminal）是使用计算机串行端口连接的终端设备。

2.伪终端（/dev/pty/）

伪终端（Pseudo Terminal）是成对的逻辑终端设备

3.控制台终端（/dev/ttyn, /dev/console）

二：终端设备驱动结构

1.Tty 架构如下所示：

Tty_core: Tty 核心层

Line discipline : 是线路规程的意思(链路层)。正如它的名字一样，它表示的是这条

终端”线程”的输入与输出规范设置.主要用来进行输入/输出数据的预处理

Tty_driver: Tty_driver就是终端对应的驱动了。它将字符转换成终端可以理解的字串.将

其传给终端设备。

tty 设备发送数据的流程为：

tty_core 从一个用户获得将要发送给一个 tty 设备的数据，tty_core 将数据传递给 Line

discipline 处理，接着数据被传递到 tty_driver，tty 驱动将数据转换为可以发送给硬件

的格式

tty 设备接受数据的流程为：

从 tty 硬件接收到得数据向上交给 tty_driver，进入 Line discipline 处理，再进入

tty_core，在这里它被一个用户获取

尽管大多数时候 tty_core 和 tty_driver 之间的数据传输会经历 Line discipline 的转换，

但是 tty_core 和 tty_driver 之间也可以直接传输数据

2.tty 主要源文件关系及数据流向：

图二：tty 主要源文件关系及数据流向

上图显示了与 tty 相关的主要源文件及数据流向。

tty_io.c：tty_io.c 定义了 tty 设备通用的的 file_operation 结构体，并实现了接口

函数 tty_register_driver()用于注册 tty 设备，它会利用 fs/char_dev.c 提供的接口函数

注册字符设备。tty_io.c 也提供了 tty_register_ldisc()接口函数，用于注册线路规程。

xxx_tty.c：与具体设备对应的 tty 驱动(xxx_tty.c)将实现 tty_driver 结构体中的成

员函数。

Ntty.c：ntty.c 文件则实现了 tty_disc 结构体中的成员

特定 tty 设备的主体工作是填充 tty_driver 结构体中的成员，实现其中的成员函数，

tty_driver 结构体的源码（linux/driver/char/tty_driver.h）如下：

struct tty_driver {

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

struct cdev cdev;

struct module *owner;

const char *driver_name;

const char *devfs_name;

const char *name;

int name_base; /* offset of printed name */

int major; /* major device number */

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

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

int num; /* number of devices allocated */

short type; /* type of tty driver */

short subtype; /* subtype of tty driver */

struct termios init_termios; /* Initial termios */

int flags; /* tty driver flags */

int refcount; /* for loadable tty drivers */

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

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

* Pointer to the tty data structures

struct tty_struct **ttys;

struct termios **termios;

struct termios **termios_locked;

void *driver_state; /* only used for the PTY driver */

* Interface routines from the upper tty layer to the tty

* driver. Will be replaced with struct tty_operations.

int (*open)(struct tty_struct * tty, struct file * filp);

void (*close)(struct tty_struct * tty, struct file * filp);

int (*write)(struct tty_struct * tty,

const unsigned char *buf, int count);

void (*put_char)(struct tty_struct *tty, unsigned char ch);

void (*flush_chars)(struct tty_struct *tty);

int (*write_room)(struct tty_struct *tty);

int (*chars_in_buffer)(struct tty_struct *tty);

int (*ioctl)(struct tty_struct *tty, struct file * file,

unsigned int cmd, unsigned long arg);

void (*set_termios)(struct tty_struct *tty, struct termios * old);

void (*throttle)(struct tty_struct * tty);

void (*unthrottle)(struct tty_struct * tty);

void (*stop)(struct tty_struct *tty);

void (*start)(struct tty_struct *tty);

void (*hangup)(struct tty_struct *tty);

void (*break_ctl)(struct tty_struct *tty, int state);

void (*flush_buffer)(struct tty_struct *tty);

void (*set_ldisc)(struct tty_struct *tty);

void (*wait_until_sent)(struct tty_struct *tty, int timeout);

void (*send_xchar)(struct tty_struct *tty, char ch);

int (*read_proc)(char *page, char **start, off_t off,

int count, int *eof, void *data);

int (*write_proc)(struct file *file, const char __user *buffer,

unsigned long count, void *data);

int (*tiocmget)(struct tty_struct *tty, struct file *file);

int (*tiocmset)(struct tty_struct *tty, struct file *file,

unsigned int set, unsigned int clear);

struct list_head tty_drivers;

};

三： tty 驱动接口分析

1.分配 tty 驱动

tty driver 的所有操作都包含在 tty_driver 中。内核即供了一个名叫 alloc_tty_driver()

来分配这个 tty_driver。当然我们也可以在自己的驱动中将它定义成一个静态的结构。对

tty_driver 进行一些必要的初始化之后，调用 tty_register_driver()将其注册.

alloc_tty_driver()接口代码（Linux/driver/char/tty_io.c）如下所示：

struct tty_driver *alloc_tty_driver(int lines)

{

struct tty_driver *driver;

driver = kmalloc(sizeof(struct tty_driver), GFP_KERNEL);

if (driver) {

memset(driver, 0, sizeof(struct tty_driver));

driver->magic = TTY_DRIVER_MAGIC;

driver->num = lines;

/* later we'll move allocation of tables here */

}

return driver;

}

这个函数只有一个参数。这个参数的含义为 line 的个数。也即次设备号的个数。注意每个

设备文件都会对应一个 line.

在这个接口里为 tty_driver 分配内存，然后将 driver->magic 与 driver->num 初始化之后

就返回了.其中 driver->magic 为 tty_driver 这个结构体的“幻数”，设为

TTY_DRIVER_MAGIC，在这里被初始化。

2.注册 tty 驱动

在这里， tty_register_driver() 用来注册一个 tty_driver, 源码如下

（Linux/driver/char/tty_io.c）：

int tty_register_driver(struct tty_driver *driver)

{

int error;

int i;

dev_t dev;

void **p = NULL;

if (driver->flags & TTY_DRIVER_INSTALLED)

return 0;

//TTY_DRIVER_DEVPTS_MEM:使用 devpts 进行动态内存映射

if (!(driver->flags & TTY_DRIVER_DEVPTS_MEM)) {

p = kmalloc(driver->num * 3 * sizeof(void *), GFP_KERNEL);

if (!p)

return -ENOMEM;

memset(p, 0, driver->num * 3 * sizeof(void *));

}

// /如果没有指定 driver->major,注册字符设备号

if (!driver->major) {

error = alloc_chrdev_region(&dev, driver->minor_start, driver->num,

(char*)driver->name);

if (!error) {

driver->major = MAJOR(dev);

driver->minor_start = MINOR(dev);

}

} else {

dev = MKDEV(driver->major, driver->minor_start);

error = register_chrdev_region(dev, driver->num,

(char*)driver->name);

}

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x13237179

2014-02-13

比较详细，用来学习很好
niuonepiece

2012-11-28

比较详细，正在阅读中

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