tty初探—uart驱动框架分析

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了tty初探—uart驱动框架分析相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

本文参考了大量牛人的博客,对大神的分享表示由衷的感谢。

主要参考:

    tty驱动分析 :http://www.wowotech.net/linux_kenrel/183.html 

    Linux TTY驱动--Uart_driver底层:http://blog.csdn.net/sharecode/article/details/9196591

    Linux TTY驱动--Serial Core层  :http://blog.csdn.net/sharecode/article/details/9197567


    前面学习过了 i2c、spi,这俩都是基于设备总线驱动模型,分析起来相对比较简单,今天打算迎难而上学习一下 Uart 驱动程序,因为它涉及到 tty 、线路规程,确实有些难度,幸好有万能的互联网让我可以学习大神们的博客。一天下来总算有些收获,下面总结一下(主要是框架)。


    整个 uart 框架大概的样子如上图所示,简单来分的话可以说成两层,一层是下层我们的串口驱动层,它直接与硬件相接触,我们需要填充一个 struct uart_ops 的结构体,另一层是上层 tty 层,包括 tty 核心以及线路规程,它们各自都有一个 Ops 结构,用户空通过间是 tty 注册的字符设备节点来访问,这么说来如上图所示涉及到了4个 ops 结构了,层层跳转。下面,就来分析分析它们的层次结构。


    在 s3c2440 平台,它是这样来注册串口驱动的,分配一个struct uart_driver 简单填充,并调用uart_register_driver 注册到内核中去。

static struct uart_driver s3c24xx_uart_drv = {
	.owner		= THIS_MODULE,
	.dev_name	= "s3c2410_serial",
	.nr		= CONFIG_SERIAL_SAMSUNG_UARTS,
	.cons		= S3C24XX_SERIAL_CONSOLE,
	.driver_name	= S3C24XX_SERIAL_NAME,
	.major		= S3C24XX_SERIAL_MAJOR,
	.minor		= S3C24XX_SERIAL_MINOR,
};
static int __init s3c24xx_serial_modinit(void)
{
	int ret;

	ret = uart_register_driver(&s3c24xx_uart_drv);
	if (ret < 0) {
		printk(KERN_ERR "failed to register UART driver\\n");
		return -1;
	}

	return 0;
}
    uart_driver 中,我们只是填充了一些名字、设备号等信息,这些都是不涉及底层硬件访问的,那是怎么回事呢?来看一下完整的 uart_driver 结构或许就明白了。

struct uart_driver {
	struct module		*owner;	/* 拥有该uart_driver的模块,一般为THIS_MODULE */
	const char		*driver_name;	/* 串口驱动名,串口设备文件名以驱动名为基础 */
	const char		*dev_name;	/* 串口设备名 */
	int			 major;			/* 主设备号 */
	int			 minor;			/* 次设备号 */
	int			 nr;			/* 该uart_driver支持的串口个数(最大) */
	struct console		*cons;	/* 其对应的console.若该uart_driver支持serial console,否则为NULL */

	/* 下面这俩,它们应该被初始化为NULL */
	struct uart_state	*state;	<span style="white-space:pre">	</span>/* 下层,串口驱动层 */
	struct tty_driver	*tty_driver;	/* tty相关 */
};
    在我们上边填充的结构体中,有两个成员未被赋值,对于tty_driver 代表的是上层,它会在 register_uart_driver 中的过程中赋值,而uart_state 则代表下层,uart_state 也会在register_uart_driver 的过程中分配空间,但是它里面真正设置硬件相关的东西是 uart_state->uart_port ,这个uart_port 是需要我们从其它地方调用 uart_add_one_port 来添加的。 

1、下层(串口驱动层)

    首先,我们需要认识这几个结构体

struct uart_state {
	struct tty_port		port;

	int			pm_state;
	struct circ_buf		xmit;

	struct tasklet_struct	tlet;
	struct uart_port	*uart_port;	// 对应于一个串口设备
};
    在注册 driver 时,会根据 uart_driver->nr 来申请 nr 个 uart_state 空间,用来存放驱动所支持的串口(端口)的物理信息。
struct uart_port {
	spinlock_t		lock;			/* port lock */
	unsigned long		iobase;			/* io端口基地址(物理) */
	unsigned char __iomem	*membase;		/* io内存基地址(虚拟) */
	unsigned int		(*serial_in)(struct uart_port *, int);
	void			(*serial_out)(struct uart_port *, int, int);
	unsigned int		irq;			/* 中断号 */
	unsigned long		irqflags;		/* 中断标志  */
	unsigned int		uartclk;		/* 串口时钟 */
	unsigned int		fifosize;		/* 串口缓冲区大小 */
	unsigned char		x_char;			/* xon/xoff char */
	unsigned char		regshift;		/* 寄存器位移 */
	unsigned char		iotype;			/* IO访问方式 */
	unsigned char		unused1;

	unsigned int		read_status_mask;	/* 关心 Rx error status */
	unsigned int		ignore_status_mask;	/* 忽略 Rx error status */
	struct uart_state	*state;			/* pointer to parent state */
	struct uart_icount	icount;			/* 串口信息计数器 */

	struct console		*cons;			/* struct console, if any */
#if defined(CONFIG_SERIAL_CORE_CONSOLE) || defined(SUPPORT_SYSRQ)
	unsigned long		sysrq;			/* sysrq timeout */
#endif

	upf_t			flags;

	unsigned int		mctrl;			/* 当前的Moden 设置 */
	unsigned int		timeout;		/* character-based timeout */
	unsigned int		type;			/* 端口类型 */
	const struct uart_ops	*ops;		/* 串口端口操作函数 */
	unsigned int		custom_divisor;
	unsigned int		line;			/* 端口索引 */
	resource_size_t		mapbase;		/* io内存物理基地址 */
	struct device		*dev;			/* 父设备 */
	unsigned char		hub6;			/* this should be in the 8250 driver */
	unsigned char		suspended;
	unsigned char		unused[2];
	void			*private_data;		/* generic platform data pointer */
};
    这个结构体,是需要我们自己来填充的,比如我们 s3c2440 有3个串口,那么就需要填充3个 uart_port ,并且通过 uart_add_one_port 添加到 uart_driver->uart_state->uart_port 中去。当然 uart_driver 有多个 uart_state ,每个 uart_state 有一个 uart_port 。在 uart_port 里还有一个非常重要的成员 struct uart_ops *ops ,这个也是需要我们自己来实现的,一般芯片厂家都写好了吧?或者只需要稍作修改。

struct uart_ops {
	unsigned int	(*tx_empty)(struct uart_port *);	 /* 串口的Tx FIFO缓存是否为空 */
	void		(*set_mctrl)(struct uart_port *, unsigned int mctrl);	/* 设置串口modem控制 */
	unsigned int	(*get_mctrl)(struct uart_port *);	/* 获取串口modem控制 */
	void		(*stop_tx)(struct uart_port *);		/* 禁止串口发送数据 */
	void		(*start_tx)(struct uart_port *);	/* 使能串口发送数据 */	
	void		(*send_xchar)(struct uart_port *, char ch);	/* 发送xChar */
	void		(*stop_rx)(struct uart_port *);		/* 禁止串口接收数据 */
	void		(*enable_ms)(struct uart_port *);	/* 使能modem的状态信号 */
	void		(*break_ctl)(struct uart_port *, int ctl);	/* 设置break信号 */
	int			(*startup)(struct uart_port *);		/* 启动串口,应用程序打开串口设备文件时,该函数会被调用 */
	void		(*shutdown)(struct uart_port *);/* 关闭串口,应用程序关闭串口设备文件时,该函数会被调用 */
	void		(*flush_buffer)(struct uart_port *);
	void		(*set_termios)(struct uart_port *, struct ktermios *new,
				       struct ktermios *old);	/* 设置串口参数 */
	void		(*set_ldisc)(struct uart_port *);/* 设置线路规程 */
	void		(*pm)(struct uart_port *, unsigned int state,
			      unsigned int oldstate);	/* 串口电源管理 */
	int		(*set_wake)(struct uart_port *, unsigned int state);

	/*
	 * Return a string describing the type of the port
	 */
	const char *(*type)(struct uart_port *);

	/*
	 * Release IO and memory resources used by the port.
	 * This includes iounmap if necessary.
	 */
	void		(*release_port)(struct uart_port *);

	/*
	 * Request IO and memory resources used by the port.
	 * This includes iomapping the port if necessary.
	 */
	int		(*request_port)(struct uart_port *);	/* 申请必要的IO端口/IO内存资源,必要时还可以重新映射串口端口 */
	void		(*config_port)(struct uart_port *, int); /* 执行串口所需的自动配置 */
	int		(*verify_port)(struct uart_port *, struct serial_struct *); /* 核实新串口的信息 */
	int		(*ioctl)(struct uart_port *, unsigned int, unsigned long);
#ifdef CONFIG_CONSOLE_POLL
	void	(*poll_put_char)(struct uart_port *, unsigned char);
	int		(*poll_get_char)(struct uart_port *);
#endif
};
    实在是太复杂了。。。但这一层就跟裸机程序一样,用来操作硬件寄存器,只不过内核把“格式”给我们规定死了。

2、上层(tty 核心层)

    tty 层要从 register_uart_driver 来看起了,因为 tty_driver 是在注册过程中构建的,我们也就顺便了解了注册过程~。

int uart_register_driver(struct uart_driver *drv)
{
	struct tty_driver *normal = NULL;
	int i, retval;


	/* 根据driver支持的最大设备数,申请n个 uart_state 空间,每一个 uart_state 都有一个uart_port */
	drv->state = kzalloc(sizeof(struct uart_state) * drv->nr, GFP_KERNEL);
	
	/* tty层:分配一个 tty_driver ,并将drv->tty_driver 指向它 */
	normal  = alloc_tty_driver(drv->nr);
	drv->tty_driver = normal;
	
	/* 对 tty_driver 进行设置 */
	normal->owner		= drv->owner;
	normal->driver_name	= drv->driver_name;
	normal->name		= drv->dev_name;
	normal->major		= drv->major;
	normal->minor_start	= drv->minor;
	normal->type		= TTY_DRIVER_TYPE_SERIAL;
	normal->subtype		= SERIAL_TYPE_NORMAL;
	normal->init_termios	= tty_std_termios;
	normal->init_termios.c_cflag = B9600 | CS8 | CREAD | HUPCL | CLOCAL;
	normal->init_termios.c_ispeed = normal->init_termios.c_ospeed = 9600;
	normal->flags		= TTY_DRIVER_REAL_RAW | TTY_DRIVER_DYNAMIC_DEV;
	normal->driver_state    = drv;
		
	tty_set_operations(normal, &uart_ops);

	/*
	 * Initialise the UART state(s).
	 */
	for (i = 0; i < drv->nr; i++) {
		struct uart_state *state = drv->state + i;
		struct tty_port *port = &state->port;	/* driver->state->tty_port */

		tty_port_init(port);
		port->close_delay     = 500;	/* .5 seconds */
		port->closing_wait    = 30000;	/* 30 seconds */
		/* 初始化 tasklet */
		tasklet_init(&state->tlet, uart_tasklet_action,
			     (unsigned long)state);
	}
	
	/* tty层:注册 driver->tty_driver */
	retval = tty_register_driver(normal);

}

注册过程干了哪些事:

    1、根据driver支持的最大设备数,申请n个 uart_state 空间,每一个 uart_state 都有一个 uart_port 。

    2、分配一个 tty_driver ,并将drv->tty_driver 指向它。

    3、对 tty_driver 进行设置,其中包括默认波特率、校验方式等,还有一个重要的 Ops ,uart_ops ,它是tty核心与我们串口驱动通信的接口。

    4、初始化每一个 uart_state 的 tasklet 。

    5、注册 tty_driver 。

    注册 uart_driver 实际上是注册 tty_driver,因此与用户空间打交道的工作完全交给了 tty_driver ,而且这一部分都是内核实现好的,我们不需要修改,了解一下工作原理即可。

static const struct tty_operations uart_ops = {
	.open		= uart_open,
	.close		= uart_close,
	.write		= uart_write,
	.put_char	= uart_put_char,		// 单字节写函数
	.flush_chars	= uart_flush_chars,	// 刷新数据到硬件函数
	.write_room	= uart_write_room,		// 指示多少缓冲空闲的函数
	.chars_in_buffer= uart_chars_in_buffer,	// 只是多少缓冲满的函数
	.flush_buffer	= uart_flush_buffer,	// 刷新数据到硬件
	.ioctl		= uart_ioctl,
	.throttle	= uart_throttle,
	.unthrottle	= uart_unthrottle,
	.send_xchar	= uart_send_xchar,
	.set_termios	= uart_set_termios,	// 当termios设置被改变时又tty核心调用
	.set_ldisc	= uart_set_ldisc,		// 设置线路规程函数
	.stop		= uart_stop,	
	.start		= uart_start,
	.hangup		= uart_hangup,		// 挂起函数,当驱动挂起tty设备时调用
	.break_ctl	= uart_break_ctl,	// 线路中断控制函数
	.wait_until_sent= uart_wait_until_sent,
#ifdef CONFIG_PROC_FS
	.proc_fops	= &uart_proc_fops,
#endif
	.tiocmget	= uart_tiocmget,	// 获得当前tty的线路规程的设置
	.tiocmset	= uart_tiocmset,	// 设置当前tty线路规程的设置
#ifdef CONFIG_CONSOLE_POLL
	.poll_init	= uart_poll_init,
	.poll_get_char	= uart_poll_get_char,
	.poll_put_char	= uart_poll_put_char,
#endif
};
    这个是 tty 核心的 Ops ,简单一看,后面分析调用关系时,我们在来看具体的里边的函数,下面来看 tty_driver 的注册。

int tty_register_driver(struct tty_driver *driver)
{
	int error;
	int i;
	dev_t dev;
	void **p = NULL;

	if (!(driver->flags & TTY_DRIVER_DEVPTS_MEM) && driver->num) {
		p = kzalloc(driver->num * 2 * sizeof(void *), GFP_KERNEL);
	}
	
	/* 如果没有主设备号则申请 */
	if (!driver->major) {
		error = alloc_chrdev_region(&dev, driver->minor_start,
						driver->num, driver->name);
	} else {
		dev = MKDEV(driver->major, driver->minor_start);
		error = register_chrdev_region(dev, driver->num, driver->name);
	}

	if (p) { /* 为线路规程和termios分配空间 */
		driver->ttys = (struct tty_struct **)p;
		driver->termios = (struct ktermios **)(p + driver->num);
	} else {
		driver->ttys = NULL;
		driver->termios = NULL;
	}

	/* 创建字符设备,使用 tty_fops */
	cdev_init(&driver->cdev, &tty_fops);
	driver->cdev.owner = driver->owner;
	error = cdev_add(&driver->cdev, dev, driver->num);

	mutex_lock(&tty_mutex);
	
	/* 将该 driver->tty_drivers 添加到全局链表 tty_drivers */
	list_add(&driver->tty_drivers, &tty_drivers);
	mutex_unlock(&tty_mutex);

	if (!(driver->flags & TTY_DRIVER_DYNAMIC_DEV)) {
		for (i = 0; i < driver->num; i++)
		    tty_register_device(driver, i, NULL);
	}
	
	/* proc 文件系统注册driver */
	proc_tty_register_driver(driver);
	driver->flags |= TTY_DRIVER_INSTALLED;
	return 0;
}
tty_driver 注册过程干了哪些事:

    1、为线路规程和termios分配空间,并使 tty_driver 相应的成员指向它们。

    2、注册字符设备,名字是 uart_driver->name 我们这里是“ttySAC”,文件操作函数集是 tty_fops。

    3、将该 uart_driver->tty_drivers 添加到全局链表 tty_drivers 。

    4、向 proc 文件系统添加 driver ,这个暂时不了解。

    至此,文章起初的结构图中的4个ops已经出现了3个,另一个关于线路规程的在哪?继续看吧。


3、调用关系分析

    tty_driver 不是注册了一个字符设备么,那我们就以它的 tty_fops 入手,以 open、read、write 为例,看看用户空间是如何访问到最底层的硬件操作函数的。

  3.1 tty_open

static int tty_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	int ret;

	lock_kernel();
	ret = __tty_open(inode, filp);
	unlock_kernel();
	return ret;
}
    为了方便分析,我把看不懂的代码都删掉了- -!!!

static int __tty_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
	struct tty_struct *tty = NULL;
	int noctty, retval;
	struct tty_driver *driver;
	int index;
	dev_t device = inode->i_rdev;
	unsigned saved_flags = filp->f_flags;
	...	
	//在全局tty_drivers链表中获取Core注册的tty_driver
	driver = get_tty_driver(device, &index);
	
	tty = tty_init_dev(driver, index, 0);	// tty->ops = driver->ops;

	filp->private_data = tty;

	if (tty->ops->open)
		/* 调用tty_driver->tty_foperation->open */
		retval = tty->ops->open(tty, filp);
	
	return 0;
}
    从 tty_drivers 全局链表获取到前边我们注册进去的 tty_driver ,然后分配设置一个 struct tty_struct 的东西,最后调用 tty_struct->ops->open 函数,其实 tty_struct->ops == tty_driver->ops

struct tty_struct *tty_init_dev(struct tty_driver *driver, int idx, int first_ok)
{
	struct tty_struct *tty;
	int retval;
	/* 分配一个 tty_struct */
	tty = alloc_tty_struct();
	
	/* 初始化 tty ,设置线路规程 Ops 等 */
	initialize_tty_struct(tty, driver, idx);
	
	//tty_ldisc_open(tty, ld)-> return ld->ops->open(tty) -> n_tty_open
	retval = tty_ldisc_setup(tty, tty->link);	
	
	return tty;
}
void initialize_tty_struct(struct tty_struct *tty,
		struct tty_driver *driver, int idx)
{
	memset(tty, 0, sizeof(struct tty_struct));

	/* 设置线路规程为 N_TTY */
	tty_ldisc_init(tty);//struct tty_ldisc *ld = tty_ldisc_get(N_TTY);tty_ldisc_assign(tty, ld);

	...
	tty_buffer_init(tty);
	tty->driver = driver;
	
	/* 初始化等待队列头 */
	init_waitqueue_head(&tty->write_wait);
	init_waitqueue_head(&tty->read_wait);
	
	/* 将driver->ops 拷贝到 tty->ops  */
	tty->ops = driver->ops;
	tty->index = idx;
}

void tty_buffer_init(struct tty_struct *tty)
{
	spin_lock_init(&tty->buf.lock);
	tty->buf.head = NULL;
	tty->buf.tail = NULL;
	tty->buf.free = NULL;
	tty->buf.memory_used = 0;
	
	/* 初始化延时工作队列 */
	INIT_DELAYED_WORK(&tty->buf.work, flush_to_ldisc);
}

整个 tty_open 的工作:

    1、获取到 tty_driver

    2、根据 tty_driver 初始化一个 tty_struct

        2.1 设置 tty_struct 的线路规程为 N_TTY (不同类型的线路规程有不同的 ops)

        2.2 初始化一个延时工作队列,唤醒时调用flush_to_ldisc ,读函数时我们需要分析它。

        2.3 初始化 tty_struct 里的两个等待队列头。

        2.4 设置 tty_struct->ops == tty_driver->ops 。

    3、在 tty_ldisc_setup 函数中调用到线路规程的open函数,对于 N_TTY 来说是 n_tty_open 。

    4、如果 tty_struct->ops 也就是 tty_driver->ops 定义了 open 函数则调用,显然是有的 uart_open 。

    对于 n_tty_open ,它应该是对线路规程如何“格式化数据”进行设置,太复杂了,忽略掉吧,跟我们没多大关系了。对于 uart_open 还是有必要贴代码一看的。

static int uart_open(struct tty_struct *tty, struct file *filp)
{
	struct uart_driver *drv = (struct uart_driver *)tty->driver->driver_state;
	struct uart_state *state;
	struct tty_port *port;
	int retval, line = tty->index;

	state = uart_get(drv, line);
	port = &state->port;	
	tty->driver_data = state;	
	state->uart_port->state = state;
	
	/* uport->ops->startup(uport) 调用到最底层的ops里的startup 函数*/
	retval = uart_startup(state, 0);

}
    根据 tty_struct 获取到 uart_driver ,再由 uart_driver 获取到里面 uart_state->uart_port->ops->startup 调用它。至此,open函数分析完毕,它不是简单的 “打开”,还有大量的初始化工作,最终调用到最底层的 startup 函数。


  3.2 tty_write

static ssize_t tty_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
{
	struct tty_struct *tty;
	struct inode *inode = file->f_path.dentry->d_inode;
	ssize_t ret;
	struct tty_ldisc *ld;

	tty = (struct tty_struct *)file->private_data;

	ld = tty_ldisc_ref_wait(tty);
	if (!ld->ops->write)
		ret = -EIO;
	else
		/* 调用 线路规程 n_tty_write 函数 */
		ret = do_tty_write(ld->ops->write, tty, file, buf, count);
	tty_ldisc_deref(ld);
	return ret;
}
static ssize_t n_tty_write(struct tty_struct *tty, struct file *file,
			   const unsigned char *buf, size_t nr)
{
	const unsigned char *b = buf;
	DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
	int c;
	ssize_t retval = 0;
	// 将当前进程添加到等待队列
	add_wait_queue(&tty->write_wait, &wait);
	while (1) {
		// 设置当前进程为可中断的
		set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
		if (signal_pending(current)) {
			retval = -ERESTARTSYS;
			break;
		}
		if (tty_hung_up_p(file) || (tty->link && !tty->link->count)) {
			retval = -EIO;
			break;
		}
		/* 自行定义了输出方式 */
		if (O_OPOST(tty) && !(test_bit(TTY_HW_COOK_OUT, &tty->flags))) {
			....
		} else {
			while (nr > 0) {
				/* 调用到 uart_write */
				c = tty->ops->write(tty, b, nr);
				if (c < 0) {
					retval = c;
					goto break_out;
				}
				if (!c)
					break;
				b += c;
				nr -= c;
			}
		}
		if (!nr)
			break;
		if (file->f_flags & O_NONBLOCK) {
			retval = -EAGAIN;
			break;
		}
		// 进程调度 开始休眠
		schedule();
	}
}
    n_tty_write 调用 tty->ops->write 也就是 uart_write .

static int uart_write(struct tty_struct *tty, const unsigned char *buf, int count)
{
	uart_start(tty);
	return ret;
}

static void uart_start(struct tty_struct *tty)
{
	__uart_start(tty);	
}

static void __uart_start(struct tty_struct *tty)
{
	struct uart_state *state = tty->driver_data;
	struct uart_port *port = state->uart_port;

	if (!uart_circ_empty(&state->xmit) && state->xmit.buf &&
	    !tty->stopped && !tty->hw_stopped)
		/* 调用到最底层的 start_tx */
		port->ops->start_tx(port);
}
    uart_write 又调用到了最底层的 uart_port->ops->start_tx 函数。

猜测一下,大概“写”的思路:

    1、将当前进程加入到等待队列

    2、设置当前进程为可打断的

    3、层层调用最终调用到底层的 start_tx 函数,将要发送的数据存入 DATA 寄存器,由硬件自动发送。

    4、进程调度,当前进程进入休眠。

    5、硬件发送完成,进入中断处理函数,唤醒对面队列。

    当然这只是我自己意淫的,到底是不是这样,具体分析底层操作函数的时候应该会明白。


  3.2 tty_read

static ssize_t tty_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count,
			loff_t *ppos)
{
	int i;
	struct tty_struct *tty;
	struct inode *inode;
	struct tty_ldisc *ld;

	tty = (struct tty_struct *)file->private_data;
	inode = file->f_path.dentry->d_inode;

	/* We want to wait for the line discipline to sort out in this
	   situation */
	ld = tty_ldisc_ref_wait(tty);
	/* 调用线路规程 n_tty_read */
	if (ld->ops->read)
		i = (ld->ops->read)(tty, file, buf, count);
	else
		i = -EIO;
	tty_ldisc_deref(ld);
	if (i > 0)
		inode->i_atime = current_fs_time(inode->i_sb);
	return i;
}
    调用线路规程的 read 函数,对于 N_TTY 来说是 n_tty_read ,删掉了一堆看不懂的代码,还是有很多
static ssize_t n_tty_read(struct tty_struct *tty, struct file *file,
			 unsigned char __user *buf, size_t nr)
{
	unsigned char __user *b = buf;
	DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
	int c;
	int minimum, time;
	ssize_t retval = 0;
	ssize_t size;
	long timeout;
	unsigned long flags;
	int packet;

do_it_again:

	BUG_ON(!tty->read_buf);

	c = job_control(tty, file);

	minimum = time = 0;
	timeout = MAX_SCHEDULE_TIMEOUT;
	/* 如果是非标准模式 */
	if (!tty->icanon) {
		...
	}

	packet = tty->packet;

	add_wait_queue(&tty->read_wait, &wait);
	while (nr) {
		/* First test for status change. */
		if (packet && tty->link->ctrl_status) {
			/* 看不懂的都删掉 */
		}
		/* This statement must be first before checking for input
		   so that any interrupt will set the state back to
		   TASK_RUNNING. */
		set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);

		if (((minimum - (b - buf)) < tty->minimum_to_wake) &&
		    ((minimum - (b - buf)) >= 1))
			tty->minimum_to_wake = (minimum - (b - buf));

		if (!input_available_p(tty, 0)) {
			/* 看不懂的都删掉 */
			
			/* FIXME: does n_tty_set_room need locking ? */
			n_tty_set_room(tty);
			/* 进程调度 休眠 */
			timeout = schedule_timeout(timeout);
			continue;
		}
		__set_current_state(TASK_RUNNING);

		/* Deal with packet mode. */
		if (packet && b == buf) {
			/* 看不懂的都删掉 */
		}
		
		/* 如果是标准模式 */
		if (tty->icanon) {
			/* N.B. avoid overrun if nr == 0 */
			while (nr && tty->read_cnt) {
				int eol;

				eol = test_and_clear_bit(tty->read_tail,
						tty->read_flags);
				
				/* 从tty->read_buf 获取数据 */
				c = tty->read_buf[tty->read_tail];
				spin_lock_irqsave(&tty->read_lock, flags);
				tty->read_tail = ((tty->read_tail+1) &
						  (N_TTY_BUF_SIZE-1));
				tty->read_cnt--;
				if (eol) {
					/* this test should be redundant:
					 * we shouldn't be reading data if
					 * canon_data is 0
					 */
					if (--tty->canon_data < 0)
						tty->canon_data = 0;
				}
				spin_unlock_irqrestore(&tty->read_lock, flags);

				if (!eol || (c != __DISABLED_CHAR)) {
					/* 将数据拷贝到用户空间 */
					if (tty_put_user(tty, c, b++)) {
						retval = -EFAULT;
						b--;
						break;
					}
					nr--;
				}
				if (eol) {
					tty_audit_push(tty);
					break;
				}
			}
			if (retval)
				break;
		} else {
			/* 非标准模式不关心删掉 */
		}
		....
	}
	mutex_unlock(&tty->atomic_read_lock);
	remove_wait_queue(&tty->read_wait, &wait);

	if (!waitqueue_active(&tty->read_wait))
		tty->minimum_to_wake = minimum;

	__set_current_state(TASK_RUNNING);
	...
	n_tty_set_room(tty);
	return retval;
}
“读”过程干了哪些事:

    1、将当前进程加入等待队列

    2、设置当前进程可中断

    3、进程调度,当前进程进入休眠

    4、在某处被唤醒

    5、从 tty->read_buf 取出数据,通过 tty_put_user 拷贝到用户空间。


    那么,在何处唤醒,猜测应该是在中断处理函数中,当DATA寄存器满,触发中断,中断处理函数中调用 tty_flip_buffer_push

void tty_flip_buffer_push(struct tty_struct *tty)
{
	unsigned long flags;
	spin_lock_irqsave(&tty->buf.lock, flags);
	if (tty->buf.tail != NULL)
		tty->buf.tail->commit = tty->buf.tail->used;
	spin_unlock_irqrestore(&tty->buf.lock, flags);

	if (tty->low_latency)
		flush_to_ldisc(&tty->buf.work.work);
	else
		schedule_delayed_work(&tty->buf.work, 1);
}
    tty_flip_buffer_push 有两种方式调用到 flush_to_ldisc ,一种直接调用,另一种使用延时工作队列,在很久很久以前,我们初始化了这么一个工作队列~(tty_open 初始化 tty_struct 时前面有提到)。

    在 flush_to_ldisc 会调用到 disc->ops->receive_buf ,对于 N_TTY 来说是 n_tty_receive_buf ,在 n_tty_receive_buf 中,将数据拷贝到 tty->read_buf ,然后 wake_up_interruptible(&tty->read_wait) 唤醒休眠队列。然后就是前面提到的,在n_tty_read 函数中 从 tty->read_buf 里取出数据 拷贝到用户空间了。



    至此,关于 uart 的框架分析基本就结束了~对于 tty 以及线路规程是什么东西,大概了解是个什么东西。虽然大部分东西都不需要我们自己实现,但是了解它们有益无害~


    下一篇文章,以 s3c2440 为例,分析底层的操作函数,以及 s3c2440 是如何初始化 uart_port 结构的~,这些是在移植驱动过程中需要做的工作~




 









以上是关于tty初探—uart驱动框架分析的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

tty初探—uart驱动框架分析uart_add_one_port

[tty与uart]2.tty驱动分析

Linux中tty框架与uart框架之间的调用关系剖析转

驱动大全之UART子系统

Linux UART介绍

Linux驱动之串口(UART)