UART驱动学习三（TTY驱动部分源码解析）

🕗 发布于 2024-10-08 09:29 学习 linux 嵌入式驱动开发

全局框架图

在这里插入图片描述

一、tty_io.c 分析

1. 关键数据结构和定义

struct tty_struct：定义了与TTY设备相关的所有信
struct ktermios tty_std_termios：用于存储终端线的配置信息，如输入输出标志、控制标志等。

2. 文件操作结构体

tty_fops：定义了与TTY设备相关的系统调用操作，包括：
- open：打开TTY设备。
- release：关闭TTY设备。
- read_iter：从TTY设备读取数据。
- write_iter：向TTY设备写入数据。
- poll：检查TTY设备的状态。
- unlocked_ioctl：执行与TTY设备相关的控制操作。

3. 初始化和注册

tty_init：初始化TTY子系统。
tty_register_driver：注册TTY设备驱动。
tty_unregister_driver：注销TTY设备驱动。

4. 读写操作

tty_read：实现TTY设备的读取操作。
tty_write：实现TTY设备的写入操作。

5. 挂起和恢复

stop_tty：挂起TTY设备。
start_tty：恢复TTY设备。

6. 信号处理

do_tty_hangup：处理TTY设备的挂起事件。

7. 设备类

tty_class：定义了Linux设备模型中的一个类，用于管理TTY设备。

8. 控制台通知

console_sysfs_notify：通知系统关于控制台设备状态的变化。

9. 辅助函数

tty_paranoia_check：在调试模式下检查TTY设备的一致性。
tty_ldisc_init：初始化行纪律。
tty_ldisc_release：释放行纪律。
tty_std_termios：定义了默认的终端线配置。

10. 代码功能

设备初始化：分配和初始化TTY结构，设置默认值。
设备注册：在系统设备模型中注册TTY设备。
文件操作：定义了文件操作函数，处理用户空间的读写请求。
控制操作：处理ioctl请求，如设置终端类型、获取/设置窗口大小等。
挂起和恢复：控制TTY设备的挂起和恢复状态。
信号处理：处理如挂起信号等信号。
设备类：创建和管理TTY设备类。
通知：在控制台设备状态变化时通知系统。

11. 带有注释的部分tty_io.c源码

struct ktermios tty_std_termios = {
/* for the benefit of tty drivers  */
.c_iflag = ICRNL | IXON,
.c_oflag = OPOST | ONLCR,
.c_cflag = B38400 | CS8 | CREAD | HUPCL,
.c_lflag = ISIG | ICANON | ECHO | ECHOE | ECHOK | ECHOCTL | ECHOKE |
   IEXTEN,
.c_cc = INIT_C_CC,
.c_ispeed = 38400,
.c_ospeed = 38400,
/* .c_line = N_TTY, */
};

/**
 * 定义串行终端设备的文件操作结构体
 * 该结构体包含了对串行终端设备进行各种操作的函数指针，包括读、写、poll、ioctl等操作
 */
static const struct file_operations tty_fops = {
.llseek = no_llseek,  // 禁用llseek操作，串行设备不支持随机访问
.read_iter = tty_read,  // 读操作函数指针
.write_iter = tty_write,  // 写操作函数指针
.splice_read = generic_file_splice_read,  // 链接读操作函数指针
.splice_write = iter_file_splice_write,  // 链接写操作函数指针
.poll = tty_poll,  // poll操作函数指针，用于等待设备变为可读/可写
.unlocked_ioctl = tty_ioctl,  // ioctl操作函数指针，用于设备控制
.compat_ioctl = tty_compat_ioctl,  // 兼容ioctl操作函数指针，用于处理32位和64位进程的ioctl兼容性问题
.open = tty_open,  // 打开设备的函数指针
.release = tty_release,  // 关闭设备的函数指针
.fasync = tty_fasync,  // 异步读/写控制函数指针
.show_fdinfo = tty_show_fdinfo,  // 显示文件描述符信息的函数指针
};

/**
 * 定义控制台设备的文件操作结构体
 * 该结构体基于串行终端设备的文件操作，但重写了写操作和某些其他函数指针，以适应控制台设备的特殊需求
 */
static const struct file_operations console_fops = {
.llseek = no_llseek,  // 禁用llseek操作，控制台设备同样不支持随机访问
.read_iter = tty_read,  // 读操作函数指针，与串行终端设备相同
.write_iter = redirected_tty_write,  // 写操作函数指针，重写以适应控制台设备的特殊写操作需求
.splice_read = generic_file_splice_read,  // 链接读操作函数指针，与串行终端设备相同
.splice_write = iter_file_splice_write,  // 链接写操作函数指针，与串行终端设备相同
.poll = tty_poll,  // poll操作函数指针，与串行终端设备相同
.unlocked_ioctl = tty_ioctl,  // ioctl操作函数指针，与串行终端设备相同
.compat_ioctl = tty_compat_ioctl,  // 兼容ioctl操作函数指针，与串行终端设备相同
.open = tty_open,  // 打开设备的函数指针，与串行终端设备相同
.release = tty_release,  // 关闭设备的函数指针，与串行终端设备相同
.fasync = tty_fasync,  // 异步读/写控制函数指针，与串行终端设备相同
};
static const struct file_operations hung_up_tty_fops = {
.llseek = no_llseek,
.read_iter = hung_up_tty_read,
.write_iter = hung_up_tty_write,
.poll = hung_up_tty_poll,
.unlocked_ioctl = hung_up_tty_ioctl,
.compat_ioctl = hung_up_tty_compat_ioctl,
.release = tty_release,
.fasync = hung_up_tty_fasync,
};


/**
 * tty_hangup - 触发挂起事件
 * @tty: 要挂起的tty设备
 *
 * 当这个线上发生载波丢失（实际或虚拟的）时，调度一个挂起序列在该事件后运行。
 * 触发挂起事件是为了处理连接的终止，确保所有相关的资源被正确释放。
 */
void tty_hangup(struct tty_struct *tty)
{
    // 调试信息，表明挂起事件的发生
    tty_debug_hangup(tty, "hangup\n");
    // 调度挂起工作，开始挂起序列
    schedule_work(&tty->hangup_work);
}

// 导出该符号，使得其他模块可以调用这个函数
EXPORT_SYMBOL(tty_hangup);

/*
 * 实现“安全注意键”（Secure Attention Key）功能，当用户按下安全注意键时，
 * 杀死与此终端（tty）关联的所有进程。设计用于超级偏执的应用程序，
 * 详见橙皮书（Orange Book）以获取更多详情。 
 *
 * 该代码可以更优雅；理想情况下，应先发送一个HUP信号，等待几秒钟，
 * 然后发送一个INT信号，最后发送KILL信号。但这样需要与init进程协调，
 * 确保在新的getty被允许生成之前，与当前tty关联的所有进程都已终止。
 *
 * 当前代码存在一个严重的漏洞 - 它没有捕获“飞行中的文件”（files in flight）。
 * 我们可能会通过AF_UNIX套接字发送描述符，关闭它，并稍后从套接字中获取。
 * 这需要修复（FIXME）。
 *
 * 一个严重的bug：do_SAK在中断上下文中被调用。这可能导致死锁。
 * 我们将其转移到进程上下文中处理。 AKPM - 2001年3月16日
 */
void __do_SAK(struct tty_struct *tty)
{
#ifdef TTY_SOFT_SAK
// 当启用软件SAK时，直接挂起终端
tty_hangup(tty);
#else
// 获取与该tty关联的会话ID
struct task_struct *g, *p;
struct pid *session;
int i;
unsigned long flags;

// 如果tty为空，则直接返回
if (!tty)
return;

// 以原子方式获取会话ID
spin_lock_irqsave(&tty->ctrl_lock, flags);
session = get_pid(tty->session);
spin_unlock_irqrestore(&tty->ctrl_lock, flags);

// 清空终端的输入输出缓冲区
tty_ldisc_flush(tty);
tty_driver_flush_buffer(tty);

// 加锁以保护任务列表
read_lock(&tasklist_lock);
// 杀死整个会话中的所有进程
do_each_pid_task(session, PIDTYPE_SID, p)
{
tty_notice(tty, "SAK: killed process %d (%s): by session\n",
   task_pid_nr(p), p->comm);
group_send_sig_info(SIGKILL, SEND_SIG_PRIV, p, PIDTYPE_SID);
}
while_each_pid_task(session, PIDTYPE_SID, p);

// 杀死任何打开了该tty的进程
do_each_thread(g, p)
{
if (p->signal->tty == tty) {
tty_notice(
tty,
"SAK: killed process %d (%s): by controlling tty\n",
task_pid_nr(p), p->comm);
group_send_sig_info(SIGKILL, SEND_SIG_PRIV, p,
    PIDTYPE_SID);
continue;
}
task_lock(p);
i = iterate_fd(p->files, 0, this_tty, tty);
if (i != 0) {
tty_notice(tty,
   "SAK: killed process %d (%s): by fd#%d\n",
   task_pid_nr(p), p->comm, i - 1);
group_send_sig_info(SIGKILL, SEND_SIG_PRIV, p,
    PIDTYPE_SID);
}
task_unlock(p);
}
while_each_thread(g, p);
// 解锁任务列表
read_unlock(&tasklist_lock);
// 释放会话ID的引用
put_pid(session);
#endif
}

/*
 * 这里的 tty 队列处理（tq）稍微有些竞态条件问题 —— tty->SAK_work 可能已经被排队。
 * 幸运的是，我们不需要担心这个问题，因为如果 ->SAK_work 已经被排队，
 * 我们写入它的值将与它已经拥有的值相同。这确保了数据处理的一致性和正确性。--akpm
 */
/**
 * 触发指定串行终端结构的信号异步键盘（SAK）处理。
 *
 * @param tty 指向串行终端结构的指针，不能为空。
 *
 * 此函数调度与 tty 结构关联的 SAK_work 以执行。如果输入参数 tty 为空指针，
 * 函数不做任何处理并立即返回。这是为了避免在 tty 结构指针无效时进行不必要的处理或潜在错误。
 */
void do_SAK(struct tty_struct *tty)
{
// 检查 tty 指针是否为空，如果为空，则不做任何处理并立即返回。
if (!tty)
return;

// 调度与 tty 结构关联的 SAK_work 以执行。
schedule_work(&tty->SAK_work);
}
// 导出 do_SAK 函数符号，允许其他模块或组件使用此函数。
EXPORT_SYMBOL(do_SAK);

/**
 * tty_put_char - 向终端输出一个字符
 * @tty: 终端结构指针
 * @ch: 待输出的字符
 *
 * 该函数通过终端的操作接口向终端设备输出一个字节。如果提供了 put_char 方法，则使用该方法；
 * 否则，使用 write 方法。返回成功输出的字符数。
 *
 * 注意：驱动层中的特定 put_char 操作可能很快会被废弃。不要直接调用它，使用此函数。
 */
int tty_put_char(struct tty_struct *tty, unsigned char ch)
{
if (tty->ops->put_char)
return tty->ops->put_char(tty, ch);
return tty->ops->write(tty, &ch, 1);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(tty_put_char);

/**
 * tty_register_device_attr - 注册一个tty设备
 * @driver: 描述tty设备的tty驱动程序
 * @index: 该tty设备在tty驱动程序中的索引
 * @device: 与此tty设备关联的struct device，如果不存在，则可以为NULL
 * @drvdata: 要设置给设备的驱动数据
 * @attr_grp: 要在设备上设置的属性组
 *
 * 返回此tty设备的struct device指针，如果出错则返回ERR_PTR(-EFOO)
 *
 * 如果tty驱动程序的标志设置了TTY_DRIVER_DYNAMIC_DEV位，则需要调用此函数来注册单个tty设备。
 * 如果没有设置该位，tty驱动程序不应调用此函数。
 *
 * 锁定：??
 */
struct device *tty_register_device_attr(struct tty_driver *driver,
unsigned index, struct device *device,
void *drvdata,
const struct attribute_group **attr_grp)
{
char name[64];
dev_t devt = MKDEV(driver->major, driver->minor_start) + index;
struct ktermios *tp;
struct device *dev;
int retval;

// 检查索引有效性
if (index >= driver->num) {
pr_err("%s: Attempt to register invalid tty line number (%d)\n",
       driver->name, index);
return ERR_PTR(-EINVAL);
}

// 生成设备名称
if (driver->type == TTY_DRIVER_TYPE_PTY)
pty_line_name(driver, index, name);
else
tty_line_name(driver, index, name);

// 分配并设置设备结构
dev = kzalloc(sizeof(*dev), GFP_KERNEL);
if (!dev)
return ERR_PTR(-ENOMEM);

dev->devt = devt;
dev->class = tty_class;
dev->parent = device;
dev->release = tty_device_create_release;
dev_set_name(dev, "%s", name);
dev->groups = attr_grp;
dev_set_drvdata(dev, drvdata);

// 抑制uevent事件
dev_set_uevent_suppress(dev, 1);

// 注册设备
retval = device_register(dev);
if (retval)
goto err_put;

// 如果不是动态分配，则处理termios数据和字符设备注册
if (!(driver->flags & TTY_DRIVER_DYNAMIC_ALLOC)) {
tp = driver->termios[index];
if (tp) {
driver->termios[index] = NULL;
kfree(tp);
}

retval = tty_cdev_add(driver, devt, index, 1);
if (retval)
goto err_del;
}

// 启用uevent事件
dev_set_uevent_suppress(dev, 0);
kobject_uevent(&dev->kobj, KOBJ_ADD);

return dev;

err_del:
device_del(dev);
err_put:
put_device(dev);

return ERR_PTR(retval);
}
EXPORT_SYMBOL_GPL(tty_register_device_attr);

/**
 * tty_unregister_device - 取消注册一个tty设备
 * @driver: 描述tty设备的tty驱动程序
 * @index: 该tty设备在tty驱动程序中的索引
 *
 * 如果tty设备已通过tty_register_device()注册，则在设备移除时必须调用此函数。
 *
 * 锁定：??
 */
void tty_unregister_device(struct tty_driver *driver, unsigned index)
{
// 销毁设备
device_destroy(tty_class,
       MKDEV(driver->major, driver->minor_start) + index);
if (!(driver->flags & TTY_DRIVER_DYNAMIC_ALLOC)) {
cdev_del(driver->cdevs[index]);
driver->cdevs[index] = NULL;
}
}
EXPORT_SYMBOL(tty_unregister_device);

/**
 * tty_driver_kref_put - 释放tty驱动程序的引用计数
 * @driver: 指向tty驱动程序的指针
 *
 * 此函数通过kref（空闲对象引用计数）机制来管理tty驱动程序的引用计数。
 * 当引用计数降到零时，调用destructor函数来释放相关资源。
 */
void tty_driver_kref_put(struct tty_driver *driver)
{
kref_put(&driver->kref, destruct_tty_driver);
}
EXPORT_SYMBOL(tty_driver_kref_put);

/**
 * tty_set_operations - 设置tty驱动程序的操作集合
 * @driver: 指向tty驱动程序的指针
 * @op: 指向包含tty操作的结构的指针
 *
 * 此函数用于将一组操作函数关联到tty驱动程序中，这些操作函数可以
 * 包括打开、关闭、读取、写入等设备控制操作。
 */
void tty_set_operations(struct tty_driver *driver,
const struct tty_operations *op)
{
driver->ops = op;
};
EXPORT_SYMBOL(tty_set_operations);

/**
 * put_tty_driver - 释放tty驱动程序的引用
 * @d: 指向tty驱动程序的指针
 *
 * 这是一个方便函数，调用tty_driver_kref_put来释放tty驱动程序的引用。
 * 当不再需要使用tty驱动程序时，可以通过这个函数来释放其资源。
 */
void put_tty_driver(struct tty_driver *d)
{
tty_driver_kref_put(d);
}
EXPORT_SYMBOL(put_tty_driver);

/*
 * 该函数用于TTY驱动程序注册自身。
 *
 * @param driver: 要注册的TTY驱动结构体指针
 * @return: 注册成功返回0，失败返回负数错误码
 */

int tty_register_driver(struct tty_driver *driver)
{
// 错误处理码
int error;
// 用于循环迭代
int i;
// 设备标识符
dev_t dev;
// 设备结构体指针
struct device *d;

// 如果未指定主设备号，尝试动态分配设备号范围
if (!driver->major) {
// 尝试分配字符设备号范围
error = alloc_chrdev_region(&dev, driver->minor_start,
    driver->num, driver->name);
if (!error) {
// 分配成功，更新主设备号和次设备号起始值
driver->major = MAJOR(dev);
driver->minor_start = MINOR(dev);
}
} else {
// 如果指定了主设备号，直接注册指定的设备号
dev = MKDEV(driver->major, driver->minor_start);
error = register_chrdev_region(dev, driver->num, driver->name);
}
if (error < 0)
goto err;

// 对于动态分配设备号的情况，将字符设备添加到系统中
if (driver->flags & TTY_DRIVER_DYNAMIC_ALLOC) {
error = tty_cdev_add(driver, dev, 0, driver->num);
if (error)
goto err_unreg_char;
}

// 锁定互斥锁以确保线程安全地操作TTY驱动列表
mutex_lock(&tty_mutex);
// 将驱动添加到TTY驱动列表中
list_add(&driver->tty_drivers, &tty_drivers);
mutex_unlock(&tty_mutex);

// 如果使用静态设备号，注册每个设备
if (!(driver->flags & TTY_DRIVER_DYNAMIC_DEV)) {
for (i = 0; i < driver->num; i++) {
d = tty_register_device(driver, i, NULL);
if (IS_ERR(d)) {
error = PTR_ERR(d);
goto err_unreg_devs;
}
}
}
// 在/proc文件系统中注册与驱动相关的信息
proc_tty_register_driver(driver);
// 标记驱动已安装
driver->flags |= TTY_DRIVER_INSTALLED;
return 0;

err_unreg_devs:
// 如果设备注册失败，撤销之前的注册操作
for (i--; i >= 0; i--)
tty_unregister_device(driver, i);

// 再次锁定互斥锁以从列表中移除驱动
mutex_lock(&tty_mutex);
list_del(&driver->tty_drivers);
mutex_unlock(&tty_mutex);

err_unreg_char:
// 撤销字符设备号的注册
unregister_chrdev_region(dev, driver->num);
err:
// 返回错误码
return error;
}
// 导出此符号以便系统其他部分调用此函数
EXPORT_SYMBOL(tty_register_driver);

/*
 * 该函数由 tty 驱动调用以注销自身。
 * 此函数主要执行清理工作，包括注销设备号，并从 tty 驱动列表中移除驱动。
 *
 * 参数:
 *   driver: 要注销的 tty 驱动指针。
 *
 * 返回值:
 *   0: 注销成功。
 *   -EBUSY: 驱动仍在使用中，无法注销。
 */
int tty_unregister_driver(struct tty_driver *driver)
{
#if 0
/* FIXME */
// 检查驱动是否仍在使用，如果是，则返回错误表示驱动忙。
if (driver->refcount)
return -EBUSY;
#endif
// 注销与 tty 驱动关联的字符设备区域。
unregister_chrdev_region(MKDEV(driver->major, driver->minor_start),
 driver->num);
// 锁定互斥锁以确保线程安全地修改 tty 驱动列表。
mutex_lock(&tty_mutex);
// 从 tty 驱动列表中移除驱动。
list_del(&driver->tty_drivers);
// 解锁互斥锁以释放锁。
mutex_unlock(&tty_mutex);
// 返回 0 表示注销成功。
return 0;
}
EXPORT_SYMBOL(tty_unregister_driver);

/**
 * tty_class_init函数用于在Linux内核中初始化tty类
 * 它创建一个名为"tty"的类对象，并指定其devnode操作函数
 * 
 * @return 返回0表示成功，非0表示出错
 */
static int __init tty_class_init(void)
{
// 创建一个名为"tty"的类，关联到当前模块
tty_class = class_create(THIS_MODULE, "tty");
if (IS_ERR(tty_class))
return PTR_ERR(tty_class);
// 指定tty类的devnode操作函数为tty_devnode
tty_class->devnode = tty_devnode;
return 0;
}
postcore_initcall(tty_class_init);

/**
 * 向系统通知控制台设备的状态变化
 *
 * 当控制台设备的状态发生改变时，通过sysfs_notify函数通知系统，以便系统可以更新其缓存或其他状态信息
 * 这对于维护系统对控制台设备的准确了解至关重要
 */
void console_sysfs_notify(void)
{
// 如果consdev指向的设备对象不为空，则通过sysfs_notify函数发送通知
if (consdev)
sysfs_notify(&consdev->kobj, NULL, "active");
}

/*
 * 初始化tty设备的函数。
 * 这个函数负责初始化剩余的tty设备，并进行内存分配、中断设置等操作。
 */
int __init tty_init(void)
{
// 初始化tty系统的控制参数
tty_sysctl_init();

// 初始化tty字符设备的cdev和文件操作
cdev_init(&tty_cdev, &tty_fops);

// 注册/tty设备
if (cdev_add(&tty_cdev, MKDEV(TTYAUX_MAJOR, 0), 1) ||
    register_chrdev_region(MKDEV(TTYAUX_MAJOR, 0), 1, "/dev/tty") < 0)
panic("Couldn't register /dev/tty driver\n");

// 创建tty设备
device_create(tty_class, NULL, MKDEV(TTYAUX_MAJOR, 0), NULL, "tty");

// 初始化console字符设备的cdev和文件操作
cdev_init(&console_cdev, &console_fops);

// 注册/dev/console设备
if (cdev_add(&console_cdev, MKDEV(TTYAUX_MAJOR, 1), 1) ||
    register_chrdev_region(MKDEV(TTYAUX_MAJOR, 1), 1, "/dev/console") <
    0)
panic("Couldn't register /dev/console driver\n");

// 创建console设备，如果出错则设consdev为NULL
consdev = device_create_with_groups(tty_class, NULL,
    MKDEV(TTYAUX_MAJOR, 1), NULL,
    cons_dev_groups, "console");
if (IS_ERR(consdev))
consdev = NULL;

// 如果配置了虚拟终端，则初始化vty
#ifdef CONFIG_VT
vty_init(&console_fops);
#endif

return 0;
}

二、tty_ldisc.c 分析

1. 关键数据结构和定义

tty_ldisc_ops：定义了行规程的操作集，包括打开、关闭、读取、写入等操作。
tty_ldisc：表示一个行规程实例，包含指向其操作的指针。

2. 行规程操作函数

tty_register_ldisc：注册一个新的行规程。
tty_unregister_ldisc：注销一个行规程。
get_ldops：获取行规程的操作结构。
put_ldops：释放行规程的操作结构。

3. 引用计数和模块加载

tty_ldisc_get：获取行规程的引用，并尝试自动加载行规程模块。
tty_ldisc_put：释放行规程的引用。

4. 序列化和锁

tty_ldiscs_lock：用于保护行规程列表的锁。
tty_ldisc_sem：用于控制对行规程的访问。

5. 行规程引用和解锁

tty_ldisc_ref_wait：等待行规程的引用。
tty_ldisc_ref：获取行规程的引用。
tty_ldisc_deref：释放行规程的引用。

6. 行规程锁定和解锁

tty_ldisc_lock：锁定行规程。
tty_ldisc_unlock：解锁行规程。

7. 行规程挂起和恢复

tty_ldisc_hangup：处理行规程的挂起事件。
tty_ldisc_restore：恢复行规程。

8. 行规程设置和释放

tty_set_ldisc：设置TTY的行规程。
tty_ldisc_release：释放TTY的行规程。

9. 行规程初始化和清理

tty_ldisc_init：初始化TTY的行规程。
tty_ldisc_deinit：清理TTY的行规程。

10. 系统控制（sysctl）

tty_sysctl_init：初始化行规程的系统控制表。

11. 行规程操作的辅助函数

tty_ldisc_open：打开行规程。
tty_ldisc_close：关闭行规程。
tty_ldisc_failto：行规程失败回退。
tty_ldisc_setup：设置行规程。
tty_ldisc_kill：杀死行规程。

12. 行规程队列处理

tty_ldisc_flush：刷新行规程的队列。

13. 行规程配置

tty_set_termios_ldisc：设置TTY的termios结构体中的行规程字段。

14. 代码结构

这段代码中涉及的结构关系主要围绕着TTY（Teletype）设备和行规程（line discipline）的管理。

tty_struct：代表一个TTY设备实例。它包含了TTY设备的所有状态信息，包括指向行规程操作的指针。
tty_ldisc：代表一个行规程实例。它包含了指向行规程操作的指针，以及一个指向tty_struct的指针，表示该行规程所属的TTY设备。
tty_ldisc_ops：定义了行规程的操作集。这些操作包括打开、关闭、读取、写入等。每个行规程必须实现这些操作。
tty_driver：代表一个TTY设备驱动。它包含了驱动操作的集合，以及驱动所管理的TTY设备的列表。
tty_ldiscs：一个数组，包含了所有可能的行规程的操作指针。
tty_ldiscs_lock：一个锁，用于保护对tty_ldiscs数组的访问，确保在注册或注销行规程时的线程安全。
tty_ldisc_sem：一个信号量，用于保护对tty_struct中行规程的访问。

以下是这些结构之间的一些关键关系：

每个tty_struct都有一个指向tty_ldisc的指针，表示当前TTY设备的行规程。
每个tty_ldisc都有一个指向tty_ldisc_ops的指针，用于执行行规程的操作。
tty_ldiscs数组中的每个元素都对应一个可能的行规程，并且包含了一个指向tty_ldisc_ops的指针。
当注册或注销行规程时，会对tty_ldiscs数组进行操作，并且需要获取tty_ldiscs_lock锁。
当对TTY设备的行规程进行操作时，如打开或关闭，需要获取tty_ldisc_sem信号量。

代码中的函数和操作通常遵循以下模式：

使用tty_ldisc_get函数获取tty_ldisc实例。
使用tty_ldisc_put函数释放tty_ldisc实例。
使用tty_ldisc_ref_wait和tty_ldisc_deref函数来引用和释放行规程。
使用tty_set_ldisc函数设置TTY设备的行规程。
使用tty_ldisc_open和tty_ldisc_close函数来打开和关闭行规程。
使用tty_ldisc_hangup函数来处理行规程的挂起事件。

这些结构和函数共同协作，管理TTY设备的行规程，确保数据的正确传输和处理。

三、n_tty.c 分析

N_TTY 是 Linux 中的一个术语，指的是 “normal tty”，即标准的终端行规程。以下是代码的关键部分和功能的详细解释：

1. 关键数据结构

n_tty_data：定义了 N_TTY 行规程的数据结构，包括缓冲区、读写指针、标志位等。

2. 行规程操作函数

n_tty_open：初始化 N_TTY 行规程，为新的 TTY 设备分配资源。
n_tty_close：清理 N_TTY 行规程，释放资源。
n_tty_read：实现从 TTY 设备读取数据的逻辑。
n_tty_write：实现向 TTY 设备写入数据的逻辑。
n_tty_ioctl：处理 TTY 设备的控制命令。
n_tty_set_termios：处理行规程的终端参数设置。
n_tty_poll：实现 TTY 设备的轮询逻辑。
n_tty_receive_buf：处理从 TTY 设备接收的数据缓冲区。
n_tty_write_wakeup：在可写时唤醒等待的进程。

3. 辅助函数

process_output：处理输出字符，包括处理换行、回车、制表符等特殊字符。
do_output_char：输出单个字符，处理 OPOST 行规程。
__process_echoes：处理回显缓冲区，将回显字符写入 TTY 设备。
add_echo_byte：向回显缓冲区添加字符。
echo_char：回显字符，处理控制字符的回显。
eraser：处理擦除字符的逻辑。
isig：处理信号字符的逻辑。

4. 行规程初始化和注册

n_tty_init：初始化 N_TTY 行规程，并在系统启动时注册。

5. 行规程继承

n_tty_inherit_ops：允许其他行规程继承 N_TTY 的操作函数。

6. 行规程锁定和解锁

n_tty_lock：锁定行规程，防止并发访问。
n_tty_unlock：解锁行规程。

7. 行规程数据处理

n_tty_receive_char：处理接收到的单个字符。
n_tty_receive_buf_common：处理接收到的字符缓冲区。

8. 行规程状态检查

job_control：检查作业控制状态，决定是否发送信号。

9. 行规程辅助宏

MASK：用于处理循环缓冲区的索引。
read_cnt：计算缓冲区中字符的数量。

四、serial_core.c

这段代码是 Linux 内核中串行驱动的核心部分，它提供了UART（通用异步接收/发送器）设备的驱动支持。以下是代码中的主要结构和它们之间的关系：

1. 主要数据结构

uart_state：表示一个UART设备的实例，包含设备的状态和配置信息。
uart_port：表示一个UART端口，包含端口的硬件参数和操作函数。
uart_driver：表示一个UART驱动，包含驱动的名称、端口数量和操作函数。

2. 关键函数和操作

uart_open：打开UART设备时调用的函数。
uart_close：关闭UART设备时调用的函数。
uart_write：向UART设备写数据的函数。
uart_read：从UART设备读取数据的函数。
uart_ioctl：处理UART设备的控制命令。
uart_set_termios：设置UART设备的终端参数。
uart_startup：启动UART设备时调用的函数。
uart_shutdown：关闭UART设备时调用的函数。
uart_hangup：挂断UART设备时调用的函数。

3. 辅助函数

uart_port_startup：启动UART端口时调用的函数。
uart_port_shutdown：关闭UART端口时调用的函数。
uart_change_speed：改变UART设备波特率的函数。
uart_change_pm：改变UART设备的电源管理状态。
uart_write_wakeup：当UART设备准备好写入时调用的函数。
uart_stop：停止UART设备发送数据的函数。
uart_start：开始UART设备发送数据的函数。
uart_update_mctrl：更新UART设备的调制解调器控制信号。
uart_port_dtr_rts：设置UART端口的DTR和RTS信号。

4. 行规程（Line Discipline）相关函数

uart_ldisc_open：打开行规程时调用的函数。
uart_ldisc_close：关闭行规程时调用的函数。
uart_ldisc_setup：设置行规程时调用的函数。
uart_ldisc_release：释放行规程时调用的函数。

5. 注册和注销驱动

uart_register_driver：注册UART驱动到内核。
uart_unregister_driver：注销UART驱动。

6. 添加和移除端口

uart_add_one_port：向驱动添加一个UART端口。
uart_remove_one_port：从驱动移除一个UART端口。

7. 控制台支持

uart_console_device：获取控制台设备的UART驱动。

8. 电源管理

uart_change_pm：改变UART设备的电源管理状态。

9. 串行控制台支持

uart_get_console：获取串行控制台的UART端口。
uart_set_options：设置串行控制台的选项。

10. 设备树支持

uart_get_rs485_mode：从设备树获取RS485模式的配置。

11. 系统控制台序列支持

uart_try_toggle_sysrq：尝试通过UART端口切换系统控制台序列。

本文章内容为自己整理总结而来。水平有限，欢迎各位在评论区指导交流！！！😁😁😁

未完待续哦…

原文地址：https://blog.csdn.net/weixin_45842280/article/details/142733923

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UART驱动学习三（TTY驱动部分源码解析）

目录

全局框架图

一、tty_io.c 分析

1. 关键数据结构和定义

2. 文件操作结构体

3. 初始化和注册

4. 读写操作

5. 挂起和恢复

6. 信号处理

7. 设备类

8. 控制台通知

9. 辅助函数

10. 代码功能

11. 带有注释的部分tty_io.c源码

二、tty_ldisc.c 分析

1. 关键数据结构和定义

2. 行规程操作函数

3. 引用计数和模块加载

4. 序列化和锁

5. 行规程引用和解锁

6. 行规程锁定和解锁

7. 行规程挂起和恢复

8. 行规程设置和释放

9. 行规程初始化和清理

10. 系统控制（sysctl）

11. 行规程操作的辅助函数

12. 行规程队列处理

13. 行规程配置

14. 代码结构

三、n_tty.c 分析

1. 关键数据结构

2. 行规程操作函数

3. 辅助函数

4. 行规程初始化和注册

5. 行规程继承

6. 行规程锁定和解锁

7. 行规程数据处理

8. 行规程状态检查

9. 行规程辅助宏

四、serial_core.c

1. 主要数据结构

2. 关键函数和操作

3. 辅助函数

4. 行规程（Line Discipline）相关函数

5. 注册和注销驱动

6. 添加和移除端口

7. 控制台支持

8. 电源管理

9. 串行控制台支持

10. 设备树支持

11. 系统控制台序列支持

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