前言

　　tty这个名称源于电传打字节的简称，在linux表示各种终端，终端通常都跟硬件相对应。比如对应于输入设备键盘鼠标，输出设备显示器的控制终端和串口终端。也有对应于不存在设备的pty驱动。在如此众多的终端模型之中，linux是怎么将它们统一建模的呢？这就是我们今天要讨论的问题。

　　tty驱动概貌

　　tty架构如下所示：

　　如上图所示,用户空间主要是通过系统调用与tty core交互。tty core根据用空间操作的类型再选择跟line discipline和tty driver交互。

　　例如，设置硬件的ioctl指令就直接交给tty_driver处理。read和write操作就会交给 line discipline处理。

　　Line discipline是线路规程的意思。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。

　　处理之后，就会将数据交给tty driver ，它将字符转换成终端可以理解的字串。将其传给终端设备。

　　值得注意的是，这个架构没有为tty driver 提供read操作。也就是说tty core 和line discipline都没有办法从tty driver里直接读终端信息。这是因为tty driver对应的hardware并不一定是输入数据和输出 数据的共同负载者。

　　例如控制终端，输出设备是显示器，输入设备是键盘。基于这样的原理。在line discipline中有一个输入缓存区，并提供了一个名叫receive_buf()的接口函数。对应的终端设备只要调用line discipine的receiver_buf函数，将数据写入到输入缓存区就可以了。如果一个设备同时是输入设备又是输出设备。那在设备的中断处理中调用receive_buf()将数据写入即可.

　　tty驱动接口分析

　　tty_init主要做了以下工作：

1. 初始化 tty 子系统的 sysctl 相关设置，包括注册 sysctl 参数、创建 sysctl 目录等。

2. 初始化 tty 设备的字符设备对象，并将其与 tty 设备操作函数 tty_fops 绑定。同时，创建一个名为 "tty" 的 tty 设备节点，并将其设备号设置为 MKDEV(TTYAUX_MAJOR, 0)。

3. 初始化控制台设备的字符设备对象，并将其添加到字符设备系统中。同时，创建一个名为 "console" 的控制台设备节点，并将其设备号设置为 MKDEV(TTYAUX_MAJOR, 1)。该控制台设备节点还将在 sysfs 中创建一个名为 "console" 的目录，并在该目录下创建多个属性文件，用于控制控制台的一些属性。

4. 如果内核支持虚拟终端，则初始化虚拟终端。

　　这里我们看到了熟悉的cdev_init(),device_create()之类的函数，这正是字符设备的创建流程。因此，我们说串口驱动也是一个字符设备驱动。

　　而在serial8250_init()中，会调用platform_driver_register()去注册serial8250_isa_driver，在设备树节点和serial8250_isa_driver name匹配的时候，就会进入probe流程。因此，也可以说串口驱动是总线设备驱动模型。

　　　　/**

　　函数所作工作如下：

　　在打开 tty 设备时，该函数会检查文件的标志位，如果包含 O_NOCTTY 标志，则禁止将该 tty 设备设置为控制终端。这是因为如果一个进程打开一个 tty 设备并将其设置为控制终端，其他进程就无法再将该 tty 设备设置为控制终端，这可能会导致一些问题。

　　如果打开当前的 tty 设备失败，则需要根据设备号来查找对应的 tty 驱动程序，并初始化该 tty 设备。在查找 tty 驱动程序时，需要调用 tty_lookup_driver 函数来查找对应的 tty 驱动程序，并将找到的 tty 驱动程序保存到 driver 变量中。如果找不到对应的 tty 驱动程序，则返回错误码。

　　如果找到了对应的 tty 驱动程序，则调用 tty_driver_lookup_tty 函数来查找对应的 tty 设备，并将找到的 tty 设备结构体指针保存到 tty 变量中。如果找到了该 tty 设备，则需要重新打开该 tty 设备。否则，需要初始化该 tty 设备。在初始化 tty 设备时，需要调用 tty_init_dev 函数来为该 tty 设备分配一个 tty 结构体，并对其进行初始化。

　　在打开 tty 设备之后，函数会调用 tty_add_file 函数将该 tty 设备与文件结构体相关联。此外，如果该 tty 设备是一个伪终端主设备，则需要将 noctty 标志设置为 1。

　　最后，函数会调用 tty 设备的 open 函数，如果存在的话，来进行一些特定的操作。如果 open 函数返回错误码，则需要释放该 tty 设备并返回错误码。如果 open 函数返回 -ERESTARTSYS，则需要重新打开该 tty 设备。如果有中断发生，也需要重新打开该 tty 设备。

　　tty_write

　　tty_write()作用是将用户数据写入 tty 设备，并通过线路规则（line discipline）进行处理。

　　线路规则是 tty 设备的一种机制，用于处理和转换从用户进程到内核和设备的数据流。在写入 tty 设备之前，需要获取该 tty 设备的线路规则，并调用其 write 方法进行处理。

　　tty_write()所作工作如下：

　　首先从文件指针中获取 tty_struct 数据结构的指针，表示要写入的 tty 设备。

　　检查传入的 tty_struct 指针是否有效，以及是否有其他进程正在访问该 tty 设备。如果出现问题，返回输入/输出错误码 -EIO。

　　检查 tty_struct 指针是否有效、tty 设备是否支持写操作，以及是否已经出现了输入/输出错误。如果出现问题，返回输入/输出错误码 -EIO。

　　检查 tty 设备是否实现了 write_room 方法，如果没有，则输出错误信息。

　　获取 tty 设备的线路规则（line discipline），并等待获取成功。

　　检查线路规则的 write 方法是否存在，如果不存在，返回输入/输出错误码 -EIO。否则，调用 do_tty_write 函数，将数据写入 tty 设备。

　　释放线路规则引用计数器。

　　返回写入操作的结果，如果写入成功，则返回写入的字节数；否则，返回相应的错误码。

　　tty_read

　　tty_read()实现终端设备文件读操作的函数 。

　　获取 tty_struct 结构体、inode 和 line discipline 对象的指针。

　　调用 tty_paranoia_check() 函数检查 tty_struct 结构体是否可用。如果检查失败，返回 -EIO。

　　检查 tty_struct 结构体是否为空或者 TTY_IO_ERROR 标志位已经设置。如果是，则返回 -EIO。

　　获取 line discipline 对象的引用，确保它不会在 tty_read() 函数执行期间被卸载。

　　检查 line discipline 的 read() 方法是否可用。如果可用，则调用该方法进行读取操作，并将返回的字节数保存在变量 i 中。如果不可用，返回 -EIO。

　　释放 line discipline 的引用。

　　如果读取操作成功，调用 tty_update_time() 函数更新 inode 的访问时间。

　　返回读取的字节数。

　　小结

　　在这一节里，只对tty的构造做一个分析，具体的比如线路规程的内容我们了解知道就好，这里不做深入分析。

　　本文参考

　　https://blog.csdn.net/pan0755/article/details/51693178

　　https://blog.csdn.net/qq_43286311/article/details/117824804

　　https://www.jianshu.com/p/09e87a725ed4

　　https://blog.csdn.net/weixin_40407893/article/details/117956968

　　https://blog.csdn.net/pan0755/article/details/51693178

原文链接：https://mp.weixin.qq.com/s/dUKUd7HELFwx1-cfhC64Xg

电子技术应用专栏作家 嵌入式与Linux那些事