TTY设备驱动结构( 二 ) _串口

关键数据结构
［tty设备驱动子系统］由三个主要的数据结构构建：
：这是［tty设备］的核心表征数据结构，结构体内内嵌（通过指针）余下的两个关键数据结构。每当有新的tty设备被打开使用时，都被创建一个新实例，直到设备被关闭。注意实际代码里（.c）有很多复杂的操作，例如在打开和关闭tty设备的过程中对的设定的保存与恢复（至少基于串口的tty设备如此）。
：这是驱动本身的表征，定义设备号，定义并实现设备的使用接口等，在设备打开的时，函数负责关联设备与设备驱动。结构成员大略如下：
struct tty_driver {/* the driver states which range of devices it supports */short major;/* major device number */short minor_start;/* start of minor device number*/shortnum;/* number of devices *//* and has its own operations */int(*open)();void (*close)();int(*write)();int(*ioctl)();/* device-specific control *//* return information on buffer state */int(*write_room)();/* how much can be written */int(*chars_in_buffer)(); /* how much is there to read *//* flow control, input and output */void (*throttle)();void (*unthrottle)();void (*stop)();void (*start)();/* and callbacks for /proc/tty/driver/ */int (*read_proc)();int (*write_proc)();};
：线路规则模块由的ldisc域指定。在设备打开的时候，ldisc默认指向n_tty，用户空间程序可以通过ioctl切换tty设备的线路规则。结构成员大略如下：

文章插图
struct tty_ldisc {/* routines called from above */int(*open)();void(*close)();ssize_t (*read)();ssize_t (*write)();int(*ioctl)();/* routines called from below */void(*receive_buf)();int(*receive_room)();void(*write_wakeup)();};
作为一般的tty设备驱动程序开发者，可以不必关心的实现，只管和就行了。因为当应用系统使用新串行通信设备，我们一般实现就行了；如果应用系统有传统的串口，并且想开发新上层应用，那实现一支新线路规则模块就行了。例如，假设你手头有一块特殊的键盘，使用标准RS-232串口，那么需要实现一支新线路规则模块就可以了，因为整套的串口tty设备驱动有了，键盘驱动已经有了。新线路规则模块完成与input子系统和通用键盘驱动的通信。
设备的读写数据流
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图三展示了数据是如何从用户空间流向硬件接口并返回的。从图可知，“写入数据”是比较直观，“读出数据”需要解释一下。“读数据”稍微复杂，因为“读数据”时硬件和用户空间没有直接的调用关系。因为只有用户空间调用硬件，硬件不能调用用户空间代码，所以只能把收到的数据存放起来，等用户空间程序来读。你可能已经猜到解决办法——使用缓冲区：硬件收到的数据会存放到内核的缓冲区并保持着，直到有用户空间程序把它们读走。当某用户程序读取缓冲区，而缓冲区为空的时候，用户程序被置入睡眠状态，只有当缓冲区收到数据后才被唤醒。
注意，其实“写数据”的操作一样有缓冲区。只是“写操作”是一步接一步由上而下，控制流比较简单直接，不像读操作有数据传输的延迟，写操作的缓冲区只是为了“软化”硬件传输操作和软件控制操作的边界。为了精简图示，图中没有画出写操作缓冲区。
对tty设备而言，［读缓冲区］应该集成在tty的数据结构内，虽然这样设计会让变得相当肥大，但是没有理由表明缓冲区可以放在其它地方。tty设备传输不能没有缓冲，而tty设备是动态创建的，所以即使缓冲占有空间，至少不会浪费空间。
tty设备被设计使用两种类型的缓冲区，内核开发者选择了在线路规则模块内使用普通的缓冲区（tty ），而低层硬件驱动使用翻转式缓冲区（），使用翻转式缓冲，硬件驱动可以尽可能快的接收传入的数据，不必与上层同步操作：由硬件独占使用，的数据被函数转存入tty。