linux设备驱动之控制台驱动(1)

　　一:前言

　　我们在之前分析过input子系统和tty设备驱动架构.今天需要将两者结合起来.看看linux中的控制台是怎么样实现的.

　　二:控制台驱动的初始化

　　之前在分析tty驱动架构的时候曾分析到.主设备为4,次设备为0的设备节点,即/dev/tty0为当前的控制终端.

　　有tty_init()中,有以下代码段:

　　static int __init tty_init(void)

　　{

　　……

　　……

　　#ifdef CONFIG_VT

　　cdev_init(&vc0_cdev, &console_fops);

　　if (cdev_add(&vc0_cdev, MKDEV(TTY_MAJOR, 0), 1) ||

　　register_chrdev_region(MKDEV(TTY_MAJOR, 0), 1, “/dev/vc/0“) < 0)

　　panic(“Couldn't register /dev/tty0 driver\n“);

　　device_create(tty_class, NULL, MKDEV(TTY_MAJOR, 0), “tty0“);

　　vty_init();

　　#endif

　　return 0;

　　}

　　CONFIG_VT:是指配置虚拟终端.即我们所说的控制台.在此可以看到TTY_MAJOR(4),0对应的设备节点操作集为console_fops.

　　继续跟进vty_init()

　　int __init vty_init(void)

　　{

　　vcs_init();

　　console_driver = alloc_tty_driver(MAX_NR_CONSOLES);

　　if (!console_driver)

　　panic(“Couldn't allocate console driver\n“);

　　console_driver->owner = THIS_MODULE;

　　console_driver->name = “tty“;

　　console_driver->name_base = 1;

　　console_driver->major = TTY_MAJOR;

　　console_driver->minor_start = 1;

　　console_driver->type = TTY_DRIVER_TYPE_CONSOLE;

　　console_driver->init_termios = tty_std_termios;

　　console_driver->flags = TTY_DRIVER_REAL_RAW | TTY_DRIVER_RESET_TERMIOS;

　　tty_set_operations(console_driver, &con_ops);

　　if (tty_register_driver(console_driver))

　　panic(“Couldn't register console driver\n“);

　　kbd_init();

　　console_map_init();

　　#ifdef CONFIG_PROM_CONSOLE

　　prom_con_init();

　　#endif

　　#ifdef CONFIG_MDA_CONSOLE

　　mda_console_init();

　　#endif

　　return 0;

　　}

　　经过我们之前的tty驱动架构分析,这段代码看起来就比较简单了,它就是注册了一个tty驱动.这个驱动对应的操作集是位于con_ops里面的.

　　仔细看.在之后还会调用kbd_init().顾名思义,这个是一个有关键盘的初始化.控制终端跟键盘有什么关系呢?在之前分析tty的时候,曾提到过,. 对于控制台而言,它的输入设备是键盘鼠标,它的输出设备是当前显示器.这两者是怎么关联起来的呢?不着急.请看下面的分析.

　　三:控制台的open操作

　　在前面分析了,对应console的操作集为con_ops.定义如下:

　　static const struct file_operations console_fops = {

　　.llseek = no_llseek,

　　.read = tty_read,

　　.write = redirected_tty_write,

　　.poll = tty_poll,

　　.ioctl = tty_ioctl,

　　.compat_ioctl = tty_compat_ioctl,

　　.open = tty_open,

　　.release = tty_release,

　　.fasync = tty_fasync,

　　};

　　里面的函数指针值我们都不陌生了,在之前分析的tty驱动中已经分析过了.

　　结合前面的tty驱动分析.我们知道在open的时候,会调用ldisc的open和tty_driver.open.

　　对于ldisc默认是tty_ldiscs[0].我们来看下它的具体赋值.

　　console_init():

　　void __init console_init(void)

　　{

　　initcall_t *call;

　　/* Setup the default TTY line discipline. */

　　(void) tty_register_ldisc(N_TTY, &tty_ldisc_N_TTY);

　　/*

　　* set up the console device so that later boot sequences can

　　* inform about problems etc..

　　*/

　　call = __con_initcall_start;

　　while (call < __con_initcall_end) {

　　(*call)();

　　call++;

　　}

　　}

　　在这里,通过tty_register_ldisc.将tty_ldisc_N_TTY注册为了第N_TTY项.即第1项. tty_ldisc_N_TTY定义如下:

　　struct tty_ldisc tty_ldisc_N_TTY = {

　　.magic = TTY_LDISC_MAGIC,

　　.name = “n_tty“,

　　.open = n_tty_open,

　　.close = n_tty_close,

　　.flush_buffer = n_tty_flush_buffer,

　　.chars_in_buffer = n_tty_chars_in_buffer,

　　.read = read_chan,

　　.write = write_chan,

　　.ioctl = n_tty_ioctl,

　　.set_termios = n_tty_set_termios,

　　.poll = normal_poll,

　　.receive_buf = n_tty_receive_buf,

　　.write_wakeup = n_tty_write_wakeup

　　}

　　对应的open操作为n_tty_open:

　　static int n_tty_open(struct tty_struct *tty)

　　{

　　if (!tty)

　　return -EINVAL;

　　/* This one is ugly. Currently a malloc failure here can panic */

　　if (!tty->read_buf) {

　　tty->read_buf = alloc_buf();

　　if (!tty->read_buf)

　　return -ENOMEM;

　　}

　　memset(tty->read_buf, 0, N_TTY_BUF_SIZE);

　　reset_._flags(tty);

　　tty->column = 0;

　　n_tty_set_termios(tty, NULL);

　　tty->minimum_to_wake = 1;

　　tty->closing = 0;

　　return 0;

　　}

　　它为tty->read_buf分配内存.这个buffer空间大小为N_TTY_BUF_SIZE.read_buf实际上就是从按键的缓存区.然后调用reset_flags()来初始化tty中的一些字段:

　　static void reset_buffer_flags(struct tty_struct *tty)

　　{

　　unsigned long flags;

　　spin_lock_irqsave(&tty->read_lock, flags);

　　tty->read_head = tty->read_tail = tty->read_cnt = 0;

　　spin_unlock_irqrestore(&tty->read_lock, flags);

　　tty->canon_head = tty->canon_data = tty->erasing = 0;

　　memset(&tty->read_flags, 0, sizeof tty->read_flags);

　　n_tty_set_room(tty);

　　check_unthrottle(tty);

　　}

　　这里比较简,不再详细分析.在这里要注意几个tty成员的含义:

　　Tty->read_head, tty->read_tail , tty->read_cnt分别代表read_buf中数据的写入位置,读取位置和数据总数.read_buf是一个环形缓存区.

　　n_tty_set_room()是设备read_buf中的可用缓存区

　　check_unthrottle():是用来判断是否需要打开“阀门“,允许输入数据流入

　　对于console tty_driver对应的open函数如下示:

　　static int con_open(struct tty_struct *tty, struct file *filp)

　　{

　　unsigned int currcons = tty->index;

　　int ret = 0;

　　acquire_console_sem();

　　if (tty->driver_data == NULL) {

　　ret = vc_allocate(currcons);

　　if (ret == 0) {

　　struct vc_data *vc = vc_cons[currcons].d;

　　tty->driver_data = vc;

　　vc->vc_tty = t