LDD-TTY

简介

---

tty源自teletypewriter——最初用于连接Unix的物理或虚拟终端；由于终端可以建立在串口上，后来tty也指任何串口设备。 物理tty设备包括串口，USB-串口转换器，还有一些调制解调器；虚拟tty设备通过网络连接或者xterm会话登陆计算机的虚拟控制台。

下图是tty的系统结构图，tty core负责控制tty设备的数据流和数据格式，和用户交互。驱动负责将core传送的数据格式化成硬件能够识别的数据格式。line discipline控制数据流，将来自core或者驱动的数据格式化。驱动不能与line discipline直接交互，后者对前者透明。

tty驱动有三种，console、serial port、pty。通过/proc/tty/drivers可以查看内核中的tty驱动类型。

 

TTY驱动

---

内核数据结构struct tty_driver，定义在linux/tty_driver.h中。相关的函数包括：alloc_tty_driver、tty_register/unregister_driver（调用时会建立sysfs目录）、tty_register/unregister_device。

struct tty_driver在初始化时需要指定init_termios域的值，如果端口在初始化前使用，会根据termios的值设置line的状态，这些值定义在include/linux/tty.h中。当然，tty_driver也包含一些函数指针：

open函数在用户打开该驱动程序管理的设备结点时由tty core调用。驱动程序需要在open函数内保存设备的相关信息；还要保存设备被打开的计数。close函数功能和open相对应。

write函数在用户向硬件发送数据时调用，需要返回发送的数据的长度。write函数可以在中断上下文和用户程序调用——tty驱动不能在中断上下文内调用任何可能休眠的程序，例如copy_from_user、kmalloc、printk。write_room可以返回写缓冲区内可用的空间；chars_in_buffer可以获得写缓冲区内已有的字符数——此函数非必须，但是如果驱动能在将字符发送到硬件前保存，必须实现这个函数。

tty core会将驱动收到的数据缓存在struct tty_flip_buffer，每个buffer都包含两个main data array。tty设备收到的数据首先保存在第一个数组中；充满时，会通知等待数据的程序。用户读取第一个数组的数据时，新到的数据会保存在第二个数组中。结构体内的count域包含当前缓冲区剩余的数据的数量信息。tty_flip_flush_push可以将缓冲区内的数据传递给用户。tty_insert_flip_char可以将驱动收到的数据添加到flip buffer中。

tty core还可以通过tty设备的termios域获取当前的line设置，也可以通过驱动实现的tiocmget、tiocmset函数获取和设置line状态；或者通过ioctl函数。

 

 

/proc和sysfs

---

tty core提供了简单的方法来创建/proc/tty/driver下对应的文件——只要驱动程序定义了read_proc或者write_proc函数，文件就会创建；针对这个文件的读写操作也会被发送到驱动程序执行。

tty core在驱动注册阶段或者一个individual tty devices are created时进行sysfs目录和设备的创建。