驱动专题：第二章 Uart及tty终端设备 3.Linux下的tty1_linux uart1 uart2 如何对应ttys0 ttys1

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。

1. static struct uart_driver s3c24xx_uart_drv = {
2. .owner = THIS_MODULE,
3. .dev_name = "s3c2410_serial",
4. .nr = CONFIG_SERIAL_SAMSUNG_UARTS,
5. .cons = S3C24XX_SERIAL_CONSOLE,
6. .driver_name = S3C24XX_SERIAL_NAME,
7. .major = S3C24XX_SERIAL_MAJOR,
8. .minor = S3C24XX_SERIAL_MINOR,
9. };
10. static int __ init s3c24xx_serial_modinit(void)
11. {
12. int ret;
14. ret = uart_register_driver(&s3c24xx_uart_drv);
15. if (ret < 0) {
16. printk(KERN_ERR "failed to register UART driver\n");
17. return -1;
18. }
20. return 0;
21. }

    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。

1. struct uart_driver {
2. struct module *owner; /* 拥有该uart_driver的模块,一般为THIS_MODULE */
3. const char *driver_name; /* 串口驱动名，串口设备文件名以驱动名为基础 */
4. const char *dev_name; /* 串口设备名 */
5. int major; /* 主设备号 */
6. int minor; /* 次设备号 */
7. int nr; /* 该uart_driver支持的串口个数(最大) */
8. struct console *cons; /* 其对应的console.若该uart_driver支持serial console,否则为NULL */
10. /* 下面这俩，它们应该被初始化为NULL */
11. struct uart_state *state; <span style= "white-space:pre"> </span> /* 下层，串口驱动层 */
12. struct tty_driver *tty_driver; /* tty相关 */
13. };

    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

1. struct uart_state {
2. struct tty_port port;
4. int pm_state;
5. struct circ_buf xmit;
7. struct tasklet_struct tlet;
8. struct uart_port *uart_port; // 对应于一个串口设备
9. };

    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。

1. struct uart_port {
2. spinlock_t lock; /* port lock */
3. unsigned long iobase; /* io端口基地址（物理） */
4. unsigned char __iomem *membase; /* io内存基地址（虚拟） */
5. unsigned int (*serial_in)(struct uart_port *, int);
6. void (*serial_out)(struct uart_port *, int, int);
7. unsigned int irq; /* 中断号 */
8. unsigned long irqflags; /* 中断标志 */
9. unsigned int uartclk; /* 串口时钟 */
10. unsigned int fifosize; /* 串口缓冲区大小 */
11. unsigned char x_char; /* xon/xoff char */
12. unsigned char regshift; /* 寄存器位移 */
13. unsigned char iotype; /* IO访问方式 */
14. unsigned char unused1;
16. unsigned int read_status_mask; /* 关心 Rx error status */
17. unsigned int ignore_status_mask; /* 忽略 Rx error status */
18. struct uart_state *state; /* pointer to parent state */
19. struct uart_icount icount; /* 串口信息计数器 */
21. struct console *cons; /* struct console, if any */
22. #if defined(CONFIG_SERIAL_CORE_CONSOLE) || defined(SUPPORT_SYSRQ)
23. unsigned long sysrq; /* sysrq timeout */
24. #endif
26. upf_t flags;
28. unsigned int mctrl; /* 当前的Moden 设置 */
29. unsigned int timeout; /* character-based timeout */
30. unsigned int type; /* 端口类型 */
31. const struct uart_ops *ops; /* 串口端口操作函数 */
32. unsigned int custom_divisor;
33. unsigned int line; /* 端口索引 */
34. resource_size_t mapbase; /* io内存物理基地址 */
35. struct device *dev; /* 父设备 */
36. unsigned char hub6; /* this should be in the 8250 driver */
37. unsigned char suspended;
38. unsigned char unused[ 2];
39. void *private_data; /* generic platform data pointer */
40. };

    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。

1. struct uart_ops {
2. unsigned int (*tx_empty)(struct uart_port *); /* 串口的Tx FIFO缓存是否为空 */
3. void (*set_mctrl)(struct uart_port *, unsigned int mctrl); /* 设置串口modem控制 */
4. unsigned int (*get_mctrl)(struct uart_port *); /* 获取串口modem控制 */
5. void (*stop_tx)(struct uart_port *); /* 禁止串口发送数据 */
6. void (*start_tx)(struct uart_port *); /* 使能串口发送数据 */
7. void (*send_xchar)(struct uart_port *, char ch); /* 发送xChar */
8. void (*stop_rx)(struct uart_port *); /* 禁止串口接收数据 */
9. void (*enable_ms)(struct uart_port *); /* 使能modem的状态信号 */
10. void (*break_ctl)(struct uart_port *, int ctl); /* 设置break信号 */
11. 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 */
12. 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 */
13. void (*flush_buffer)(struct uart_port *);
14. void (*set_termios)(struct uart_port *, struct ktermios * new,
15. struct ktermios *old); /* 设置串口参数 */
16. void (*set_ldisc)(struct uart_port *); /* 设置线路规程 */
17. void (*pm)(struct uart_port *, unsigned int state,
18. unsigned int oldstate); /* 串口电源管理 */
19. int (*set_wake)(struct uart_port *, unsigned int state);
21. /*
22. * Return a string describing the type of the port
23. */
24. const char *(*type)(struct uart_port *);
26. /*
27. * Release IO and memory resources used by the port.
28. * This includes iounmap if necessary.
29. */
30. void (*release_port)(struct uart_port *);
32. /*
33. * Request IO and memory resources used by the port.
34. * This includes iomapping the port if necessary.
35. */
36. 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 */
37. void (*config_port)(struct uart_port *, int); /* 执行串口所需的自动配置 */
38. int (*verify_port)(struct uart_port *, struct serial_struct *); /* 核实新串口的信息 */
39. int (*ioctl)(struct uart_port *, unsigned int, unsigned long);
40. #ifdef CONFIG_CONSOLE_POLL
41. void (*poll_put_char)(struct uart_port *, unsigned char);
42. int (*poll_get_char)(struct uart_port *);
43. #endif
44. };

    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~。

1. int uart_register_driver(struct uart_driver *drv)
2. {
3. struct tty_driver *normal = NULL;
4. int i, retval;
7. /* 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 */
8. drv->state = kzalloc( sizeof(struct uart_state) * drv->nr, GFP_KERNEL);
10. /* tty层：分配一个 tty_driver ，并将drv->tty_driver 指向它 */
11. normal = alloc_tty_driver(drv->nr);
12. drv->tty_driver = normal;
14. /* 对 tty_driver 进行设置 */
15. normal->owner = drv->owner;
16. normal->driver_name = drv->driver_name;
17. normal->name = drv->dev_name;
18. normal->major = drv->major;
19. normal->minor_start = drv->minor;
20. normal->type = TTY_DRIVER_TYPE_SERIAL;
21. normal->subtype = SERIAL_TYPE_NORMAL;
22. normal->init_termios = tty_std_termios;
23. normal->init_termios.c_cflag = B9600 | CS8 | CREAD | HUPCL | CLOCAL;
24. normal->init_termios.c_ispeed = normal->init_termios.c_ospeed = 9600;
25. normal->flags = TTY_DRIVER_REAL_RAW | TTY_DRIVER_DYNAMIC_DEV;
26. normal->driver_state = drv;
28. tty_set_operations(normal, &uart_ops);
30. /*
31. * Initialise the UART state(s).
32. */
33. for (i = 0; i < drv->nr; i++) {
34. struct uart_state *state = drv->state + i;
35. struct tty_port *port = &state->port; /* driver->state->tty_port */
37. tty_port_init(port);
38. port->close_delay = 500; /* .5 seconds */
39. port->closing_wait = 30000; /* 30 seconds */
40. /* 初始化 tasklet */
41. tasklet_init(&state->tlet, uart_tasklet_action,
42. ( unsigned long)state);
43. }
45. /* tty层：注册 driver->tty_driver */
46. retval = tty_register_driver(normal);
48. }

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。

1. static const struct tty_operations uart_ops = {
2. .open = uart_open,
3. .close = uart_close,
4. .write = uart_write,
5. .put_char = uart_put_char, // 单字节写函数
6. .flush_chars = uart_flush_chars, // 刷新数据到硬件函数
7. .write_room = uart_write_room, // 指示多少缓冲空闲的函数
8. .chars_in_buffer= uart_chars_in_buffer, // 只是多少缓冲满的函数
9. .flush_buffer = uart_flush_buffer, // 刷新数据到硬件
10. .ioctl = uart_ioctl,
11. .throttle = uart_throttle,
12. .unthrottle = uart_unthrottle,
13. .send_xchar = uart_send_xchar,
14. .set_termios = uart_set_termios, // 当termios设置被改变时又tty核心调用
15. .set_ldisc = uart_set_ldisc, // 设置线路规程函数
16. .stop = uart_stop,
17. .start = uart_start,
18. .hangup = uart_hangup, // 挂起函数，当驱动挂起tty设备时调用
19. .break_ctl = uart_break_ctl, // 线路中断控制函数
20. .wait_until_sent= uart_wait_until_sent,
21. #ifdef CONFIG_PROC_FS
22. .proc_fops = &uart_proc_fops,
23. #endif
24. .tiocmget = uart_tiocmget, // 获得当前tty的线路规程的设置
25. .tiocmset = uart_tiocmset, // 设置当前tty线路规程的设置
26. #ifdef CONFIG_CONSOLE_POLL
27. .poll_init = uart_poll_init,
28. .poll_get_char = uart_poll_get_char,
29. .poll_put_char = uart_poll_put_char,
30. #endif
31. };

    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。

1. int tty_register_driver(struct tty_driver *driver)
2. {
3. int error;
4. int i;
5. dev_t dev;
6. void **p = NULL;
8. if (!(driver->flags & TTY_DRIVER_DEVPTS_MEM) && driver->num) {
9. p = kzalloc(driver->num * 2 * sizeof( void *), GFP_KERNEL);
10. }
12. /* 如果没有主设备号则申请 */
13. if (!driver->major) {
14. error = alloc_chrdev_region(&dev, driver->minor_start,
15. driver->num, driver->name);
16. } else {
17. dev = MKDEV(driver->major, driver->minor_start);
18. error = register_chrdev_region(dev, driver->num, driver->name);
19. }
21. if (p) { /* 为线路规程和termios分配空间 */
22. driver->ttys = (struct tty_struct **)p;
23. driver->termios = (struct ktermios **)(p + driver->num);
24. } else {
25. driver->ttys = NULL;
26. driver->termios = NULL;
27. }
29. /* 创建字符设备，使用 tty_fops */
30. cdev_init(&driver->cdev, &tty_fops);
31. driver->cdev.owner = driver->owner;
32. error = cdev_add(&driver->cdev, dev, driver->num);
34. mutex_lock(&tty_mutex);
36. /* 将该 driver->tty_drivers 添加到全局链表 tty_drivers */
37. list_add(&driver->tty_drivers, &tty_drivers);
38. mutex_unlock(&tty_mutex);
40. if (!(driver->flags & TTY_DRIVER_DYNAMIC_DEV)) {
41. for (i = 0; i < driver->num; i++)
42. tty_register_device(driver, i, NULL);
43. }
45. /* proc 文件系统注册driver */
46. proc_tty_register_driver(driver);
47. driver->flags |= TTY_DRIVER_INSTALLED;
48. return 0;
49. }

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

1. static int tty_open(struct inode *inode, struct file *filp)
2. {
3. int ret;
5. lock_kernel();
6. ret = __tty_open(inode, filp);
7. unlock_kernel();
8. return ret;
9. }

    为了方便分析，我把看不懂的代码都删掉了- -！！！

1. static int __tty_open(struct inode *inode, struct file *filp)
2. {
3. struct tty_struct *tty = NULL;
4. int noctty, retval;
5. struct tty_driver *driver;
6. int index;
7. dev_t device = inode->i_rdev;
8. unsigned saved_flags = filp->f_flags;
9. ...
10. //在全局tty_drivers链表中获取Core注册的tty_driver
11. driver = get_tty_driver(device, &index);
13. tty = tty_init_dev(driver, index, 0); // tty->ops = driver->ops;
15. filp->private_data = tty;
17. if (tty->ops->open)
18. /* 调用tty_driver->tty_foperation->open */
19. retval = tty->ops->open(tty, filp);
21. return 0;
22. }

    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。

1. struct tty_struct *tty_init_dev(struct tty_driver *driver, int idx, int first_ok)
2. {
3. struct tty_struct *tty;
4. int retval;
5. /* 分配一个 tty_struct */
6. tty = alloc_tty_struct();
8. /* 初始化 tty ，设置线路规程 Ops 等 */
9. initialize_tty_struct(tty, driver, idx);
11. //tty_ldisc_open(tty, ld)-> return ld->ops->open(tty) -> n_tty_open
12. retval = tty_ldisc_setup(tty, tty->link);
14. return tty;
15. }

1. void initialize_tty_struct(struct tty_struct *tty,
2. struct tty_driver *driver, int idx)
3. {
4. memset(tty, 0, sizeof(struct tty_struct));
6. /* 设置线路规程为 N_TTY */
7. tty_ldisc_init(tty); //struct tty_ldisc *ld = tty_ldisc_get(N_TTY);tty_ldisc_assign(tty, ld);
9. ...
10. tty_buffer_init(tty);
11. tty->driver = driver;
13. /* 初始化等待队列头 */
14. init_waitqueue_head(&tty->write_wait);
15. init_waitqueue_head(&tty->read_wait);
17. /* 将driver->ops 拷贝到 tty->ops */
18. tty->ops = driver->ops;
19. tty->index = idx;
20. }

1. void tty_buffer_init(struct tty_struct *tty)
2. {
3. spin_lock_init(&tty->buf.lock);
4. tty->buf.head = NULL;
5. tty->buf.tail = NULL;
6. tty->buf. free = NULL;
7. tty->buf.memory_used = 0;
9. /* 初始化延时工作队列 */
10. INIT_DELAYED_WORK(&tty->buf.work, flush_to_ldisc);
11. }

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。

1. static int uart_open(struct tty_struct *tty, struct file *filp)
2. {
3. struct uart_driver *drv = (struct uart_driver *)tty->driver->driver_state;
4. struct uart_state *state;
5. struct tty_port *port;
6. int retval, line = tty->index;
8. state = uart_get(drv, line);
9. port = &state->port;
10. tty->driver_data = state;
11. state->uart_port->state = state;
13. /* uport->ops->startup(uport) 调用到最底层的ops里的startup 函数*/
14. retval = uart_startup(state, 0);
16. }

    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

1. static ssize_t tty_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
2. {
3. struct tty_struct *tty;
4. struct inode *inode = file->f_path.dentry->d_inode;
5. ssize_t ret;
6. struct tty_ldisc *ld;
8. tty = (struct tty_struct *)file->private_data;
10. ld = tty_ldisc_ref_wait(tty);
11. if (!ld->ops->write)
12. ret = -EIO;
13. else
14. /* 调用 线路规程 n_tty_write 函数 */
15. ret = do_tty_write(ld->ops->write, tty, file, buf, count);
16. tty_ldisc_deref(ld);
17. return ret;
18. }

1. static ssize_t n_tty_write(struct tty_struct *tty, struct file *file,
2. const unsigned char *buf, size_t nr)
3. {
4. const unsigned char *b = buf;
5. DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
6. int c;
7. ssize_t retval = 0;
8. // 将当前进程添加到等待队列
9. add_wait_queue(&tty->write_wait, &wait);
10. while ( 1) {
11. // 设置当前进程为可中断的
12. set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
13. if (signal_pending(current)) {
14. retval = -ERESTARTSYS;
15. break;
16. }
17. if (tty_hung_up_p(file) || (tty->link && !tty->link->count)) {
18. retval = -EIO;
19. break;
20. }
21. /* 自行定义了输出方式 */
22. if (O_OPOST(tty) && !(test_bit(TTY_HW_COOK_OUT, &tty->flags))) {
23. ....
24. } else {
25. while (nr > 0) {
26. /* 调用到 uart_write */
27. c = tty->ops->write(tty, b, nr);
28. if (c < 0) {
29. retval = c;
30. goto break_out;
31. }
32. if (!c)
33. break;
34. b += c;
35. nr -= c;
36. }
37. }
38. if (!nr)
39. break;
40. if (file->f_flags & O_NONBLOCK) {
41. retval = -EAGAIN;
42. break;
43. }
44. // 进程调度 开始休眠
45. schedule();
46. }
47. }

    n_tty_write 调用 tty->ops->write 也就是 uart_write .

1. static int uart_write(struct tty_struct *tty, const unsigned char *buf, int count)
2. {
3. uart_start(tty);
4. return ret;
5. }
7. static void uart_start(struct tty_struct *tty)
8. {
9. __uart_start(tty);
10. }
12. static void __uart_start(struct tty_struct *tty)
13. {
14. struct uart_state *state = tty->driver_data;
15. struct uart_port *port = state->uart_port;
17. if (!uart_circ_empty(&state->xmit) && state->xmit.buf &&
18. !tty->stopped && !tty->hw_stopped)
19. /* 调用到最底层的 start_tx */
20. port->ops->start_tx(port);
21. }

    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

1. static ssize_t tty_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count,
2. loff_t *ppos)
3. {
4. int i;
5. struct tty_struct *tty;
6. struct inode *inode;
7. struct tty_ldisc *ld;
9. tty = (struct tty_struct *)file->private_data;
10. inode = file->f_path.dentry->d_inode;
12. /* We want to wait for the line discipline to sort out in this
13. situation */
14. ld = tty_ldisc_ref_wait(tty);
15. /* 调用线路规程 n_tty_read */
16. if (ld->ops->read)
17. i = (ld->ops->read)(tty, file, buf, count);
18. else
19. i = -EIO;
20. tty_ldisc_deref(ld);
21. if (i > 0)
22. inode->i_atime = current_fs_time(inode->i_sb);
23. return i;
24. }

    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

1. static ssize_t n_tty_read(struct tty_struct *tty, struct file *file,
2. unsigned char __user *buf, size_t nr)
3. {
4. unsigned char __user *b = buf;
5. DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
6. int c;
7. int minimum, time;
8. ssize_t retval = 0;
9. ssize_t size;
10. long timeout;
11. unsigned long flags;
12. int packet;
14. do_it_again:
16. BUG_ON(!tty->read_buf);
18. c = job_control(tty, file);
20. minimum = time = 0;
21. timeout = MAX_SCHEDULE_TIMEOUT;
22. /* 如果是非标准模式 */
23. if (!tty->icanon) {
24. ...
25. }
27. packet = tty->packet;
29. add_wait_queue(&tty->read_wait, &wait);
30. while (nr) {
31. /* First test for status change. */
32. if (packet && tty->link->ctrl_status) {
33. /* 看不懂的都删掉 */
34. }
35. /* This statement must be first before checking for input
36. so that any interrupt will set the state back to
37. TASK_RUNNING. */
38. set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
40. if (((minimum - (b - buf)) < tty->minimum_to_wake) &&
41. ((minimum - (b - buf)) >= 1))
42. tty->minimum_to_wake = (minimum - (b - buf));
44. if (!input_available_p(tty, 0)) {
45. /* 看不懂的都删掉 */
47. /* FIXME: does n_tty_set_room need locking ? */
48. n_tty_set_room(tty);
49. /* 进程调度 休眠 */
50. timeout = schedule_timeout(timeout);
51. continue;
52. }
53. __set_current_state(TASK_RUNNING);
55. /* Deal with packet mode. */
56. if (packet && b == buf) {
57. /* 看不懂的都删掉 */
58. }
60. /* 如果是标准模式 */
61. if (tty->icanon) {
62. /* N.B. avoid overrun if nr == 0 */
63. while (nr && tty->read_cnt) {
64. int eol;
66. eol = test_and_clear_bit(tty->read_tail,
67. tty->read_flags);
69. /* 从tty->read_buf 获取数据 */
70. c = tty->read_buf[tty->read_tail];
71. spin_lock_irqsave(&tty->read_lock, flags);
72. tty->read_tail = ((tty->read_tail+ 1) &
73. (N_TTY_BUF_SIZE -1));
74. tty->read_cnt--;
75. if (eol) {
76. /* this test should be redundant:
77. * we shouldn't be reading data if
78. * canon_data is 0
79. */
80. if (--tty->canon_data < 0)
81. tty->canon_data = 0;
82. }
83. spin_unlock_irqrestore(&tty->read_lock, flags);
85. if (!eol || (c != __DISABLED_CHAR)) {
86. /* 将数据拷贝到用户空间 */
87. if (tty_put_user(tty, c, b++)) {
88. retval = -EFAULT;
89. b--;
90. break;
91. }
92. nr--;
93. }
94. if (eol) {
95. tty_audit_push(tty);
96. break;
97. }
98. }
99. if (retval)
100. break;
101. } else {
102. /* 非标准模式不关心删掉 */
103. }
104. ....
105. }
106. mutex_unlock(&tty->atomic_read_lock);
107. remove_wait_queue(&tty->read_wait, &wait);
109. if (!waitqueue_active(&tty->read_wait))
110. tty->minimum_to_wake = minimum;
112. __set_current_state(TASK_RUNNING);
113. ...
114. n_tty_set_room(tty);
115. return retval;
116. }

“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 。

1. void tty_flip_buffer_push(struct tty_struct *tty)
2. {
3. unsigned long flags;
4. spin_lock_irqsave(&tty->buf.lock, flags);
5. if (tty->buf.tail != NULL)
6. tty->buf.tail->commit = tty->buf.tail->used;
7. spin_unlock_irqrestore(&tty->buf.lock, flags);
9. if (tty->low_latency)
10. flush_to_ldisc(&tty->buf.work.work);
11. else
12. schedule_delayed_work(&tty->buf.work, 1);
13. }

    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~