《Linux Device Drivers》第十八章 TTY驱动程序——note

2022-10-16 19:22:25

  • 简单介绍
    • tty设备的名称是从过去的电传打字机缩写而来，最初是指连接到Unix系统上的物理或虚拟终端
    • Linux tty驱动程序的核心紧挨在标准字符设备驱动层之下，并提供了一系列的功能，作为接口被终端类型设备使用
    • 有三种类型的tty驱动程序：控制台、串口和pty
    • /proc/tty/drivers
    • 当前注冊并存在于内核的tty设备在/sys/class/tty下都有自己的子文件夹
  • 小型TTY驱动程序
    • <linux/tty_driver.h>
    • struct tty_driver
    • tiny_tty_driver = alloc_tty_driver(TINY_TTY_MINORS);
    • static struct tty_operations serial_ops = {.open=tiny_open, .close=tiny_close, .write=tiny_write, .write_room=tiny_write_room, .set_termios=tiny_set_termios,}
    • tiny_tty_driver->owner=THIS_MODULE;
    • tiny_tty_driver->driver_name=”tiny_tty”;
    • tiny_tty_driver->name=”ttty”;
    • tiny_tty_driver->devfs_name=”tty/ttty%d”;
    • tiny_tty_driver->major=TINY_TTY_MAJOR;
    • tiny_tty_driver->type=TTY_DRIVER_TYPE_SERIAL;
    • tiny_tty_driver->subtype=SERIAL_TYPE_NORMAL;
    • tiny_tty_driver->flags=TTY_DRIVER_REAL_RAW|TTY_DRIVER_NO_DEVFS;
    • tiny_tty_driver->init_termios=tty_std_termios;
    • tiny_tty_driver->init_termios.c_cflag=B9600|CS8|CREAD|HUPCL|CLOCAL;
    • tty_set_operaions(tiny_tty_driver, &serial_ops);
    • retval = tty_register_driver(tiny_tty_driver);
    • for (i=0;i<TINY_TTY_MINORS; ++i) tty_unregister_device(tiny_tty_driver, i);
    • tty_unregister_driver(tiny_tty_driver);
    • termios结构
      • 用来提供一系列安全的设置值
      • struct termios
        • tcflag_t c_iflag;
        • tcflag_t c_oflag;
        • tcflag_t c_cflag;
        • tcflag_c c_lflag;
        • cc_t c_line;
  • tty_driver函数指针
    • open和close
      • 当用户使用open打开由驱动程序分配的设备节点时，tty核心将调用open函数
      • 当调用open函数时。tty驱动程序或者将数据保存到传递给它的tty_struct变量中
    • 数据流
      • 当数据要发送给硬件时，用户调用write函数
      • 首先tty核心接收到了该调用，然后内核将数据发送给tty驱动程序的write函数
      • tty驱动程序在中断上下文中时，它不会调用不论什么可能休眠的函数
      • 当tty子系统本身须要将一些数据传送到tty设备之外时，能够调用write函数
      • 当tty核心想知道由tty驱动程序提供的可用写入缓冲区大小时，就会调用write_room函数
    • 其它缓冲函数
      • flush_chars
      • wait_until_sent
      • flush_buffer
    • 怎么没有read函数
      • 当tty驱动程序接收到数据后。它将负责把从硬件获取的不论什么数据传递给tty核心，而不使用传统的read函数
      • tty核心将缓冲数据直到接到来自用户的请求
      • 在一个名为tty_flip_buffer的结构中，tty核心缓冲从tty驱动程序接收的数据
      • tty_insert_flip_char
      • tty_flip_buffer_push
  • TTY线路设置
    • set_termios
      • 大部分termios的用户空间函数将会被库转换成对驱动程序节点的ioctl调用
      • 大量的不同tty ioctl调用会被ttyp核心转换成一个对tty驱动程序的set_termios函数调用
      • tty驱动程序必须可以对在termios结构中全部不同的设置进行解码，并对不论什么须要的改变做出响应
    • tiocmget和tiocmset
      • 在2.4及更早的内核中，使用了大量的tty ioctl调用来获得及设置不同的控制线路參数
      • 这通过常量TIOCMGET、TIOCMBIS、TIOCMBIC和TIOCMSET来完毕
      • TIOCMGET用来获得内核的线路设置值。在2.6.版本号的内核中，该ioctl调用被tty驱动程序中的tiocmget回调函数所取代
      • 剩下的三个ioctl如今被简化成tty驱动程序中的一个tiocmset回调函数了
      • int (*tiocmget) (struct tty_struct *tty, struct file *file);
      • int (*tiocmset) (struct tty_struct *tty, struct file *file, unsigned int set, unsigned int clear);
  • ioctls
    • 当ioctl为一个设备节点被调用时，tty核心将调用tty_driver结构中的ioctl回调函数
    • 经常使用词tty ioctl的列表
      • TIOCSERGETLSR
        • 获得这个tty设备线路状态寄存器（LSR）的值
      • TIOCGSERIAL
        • 获得串行线路信息
      • TIOCSSERIAL
        • 设置串行线路信息
      • TIOCMIWAIT
        • 等待MSR的变化
      • TIOCGICOUNT
        • 获得中断计数
  • proc和sys对TTY设备的处理
    • tty核心为不论什么tty驱动程序都提供了很easy的办法。用来维护在/proc/tty/driver文件夹中的一个文件
    • 假设驱动程序定义了read_proc或者write_proc函数。将创建该文件。接着不论什么对该文件的读写将被发送给驱动程序
  • tty_driver结构具体解释
    • tty_driver结构用来向tty核心注冊一个tty驱动程序
    • struct tty_driver
      • struct module *owner;
      • int magic;
        • 幻数
      • const char *driver_name;
        • 在/proc/tty和sysfs中使用，表示驱动程序的名字
      • const char *name;
        • 驱动程序节点的名字
      • int name_base;
        • 为创建设备名字而使用的開始编号
      • short major;
        • 驱动程序的主设备号
      • short minor_start;
        • 驱动程序使用的最小次设备号
      • short num;
        • 能够分配驱动程序次设备号的个数
      • short type;
        • TTY_DRIVER_TYPE_SYSTEM
        • TTY_DRIVER_TYPE_CONSOLE
        • TTY_DRIVER_TYPE_SERIAL
        • TTY_DRIVER_TYPE_PTY
      • short subtype;
        • 描写叙述向tty核心注冊的是何种tty驱动程序
      • struct termios init_termios;
        • 当被创建时，含有初始值的termios结构
      • int flags;
        • 驱动程序标志位
      • struct proc_dir_entry *proc_entry;
        • 该驱动程序的/proc入口结构体
      • struct tty_driver *other;
        • 指向tty从属设备驱动程序的指针
      • void *driver_state;
        • tty驱动程序内部的状态
      • struct tty_driver *next;
      • struct tty_driver *prev;
        • 链接变量
  • tty_operations结构具体解释
    • tty_operations结构中包括全部的回调函数，它们被tty驱动程序设置，并被tty核心调用
    • struct tty_operations
      • int (*open) (struct tty_struct *tty, struct file *filp);
      • int (*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);
      • void (*wait_until_sent) (struct tty_struct *tty, int timeout);
      • 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 (*bread_ctl) (struct tty_struct *tty, int state);
      • void (*flush_buffer) (struct tty_struct *tty);
      • void (*set_ldisc) (struct tty_struct *tty);
      • 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 *buffer, unsigned long count, void *data);
      • int (*tiocmget) (struct tty_struct *tty, struct file *file);
      • int (*tiocset) (struct tty_struct *tty, struct file *file, unsigned int set, unsigned int clear);
  • tty_struct结构具体解释
    • tty核心使用tty_struct保存当前特定ttyport的状态
    • struct tty_struct
      • unsigned long flags;
        • 当前tty设备的状态
        • TTY_THROTTLED
        • TTY_IO_ERROR
        • TTY_OTHER_CLOSED
        • TTY_EXCLUSIVE
        • TTY_DEBUG
        • TTY_DO_WRITE_WAKEUP
        • TTY_PUSH
        • TTY_CLOSING
        • TTY_DONT_FLIP
        • TTY_HW_COOK_OUT
        • TTY_HW_COOK_IN
        • TTY_PTY_LOCK
        • TTY_NO_WRITE_SPLIT
      • struct tty_flip_buffer flip;
        • tty设备的交替缓冲区
      • struct tty_ldisc ldisc;
        • tty设备的线路规程
      • wait_queue_head_t write_wait;
        • 用于tty写函数的wait_queue
      • struct termios *termios;
        • 指向设置tty设备的termios结构指针
      • unsigned char stopped:1;
        • 表示tty设备是否已经停止
      • unsigned char hw_stopped:1
        • 表示tty设备硬件是否已经停止
      • unsigned char low_latency:1
        • 表示tty设备是否是个慢速设备
      • unsigned char closing:1
        • 表示tty设备是否正在关闭port
      • struct tty_driver driver;
        • 控制tty设备的当前tty_driver结构
      • void *driver_data;
        • tty_driver用来把数据保存在tty驱动程序中的指针
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