Linux TTY驅動/串口驅動開發

来源:https://www.cnblogs.com/WCH-SoftGroup/archive/2022/07/25/16516376.html
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一、TTY介紹 當前主要有三種類型tty設備及驅動程式:控制台、pty和串口。其中控制台和pty可看作為虛擬tty設備,物理tty設備包含串口、USB轉串口、SPI轉串口等。 二、TTY設備及驅動信息查看 確定tty設備及驅動程式類型可查閱/proc/tty/drivers文件。如下所示: 文件從左 ...


一、TTY介紹

當前主要有三種類型tty設備及驅動程式:控制台、pty和串口。其中控制台和pty可看作為虛擬tty設備,物理tty設備包含串口、USB轉串口、SPI轉串口等。

二、TTY設備及驅動信息查看

確定tty設備及驅動程式類型可查閱/proc/tty/drivers文件。如下所示:

文件從左至右列舉了:驅動程式名稱,預設節點名稱,驅動程式主設備號,次設備號範圍,tty驅動程式類型。

以cdc-acm驅動為例,驅動為acm,節點名為/dev/ttyACMx,類型為serial串口。

當前註冊並存在於內核的tty設備在/sys/class/tty下都有自己的子目錄,如將USB CDC轉雙串口晶元CH342接入USB主機時,信息如下:

三、TTY驅動概覽

Linux tty驅動包含硬體、tty驅動層、tty線路規程及tty核心層。

tty驅動層:將發送給它的數據格式化成硬體能理解的格式,並從硬體那裡接收數據。

tty線路規程:使用特殊方法,把從用戶或硬體接收的數據格式化,這類格式化通常使用一些協議完成轉換,比如PPP或者藍牙。

tty數據發送:tty核心從用戶層得到發往tty設備的數據,然後把數據發送給tty線路規程驅動,該驅動負責把數據傳遞給tty驅動程式,tty驅動程式對數據進行格式化,然後才能發送給硬體。

tty數據接收:tty硬體接收的數據會傳遞給tty驅動程式,然後流入tty線路規程驅動程式,接著是tty核心,最後用戶從tty核心獲取數據。

四、TTY驅動實現

tty驅動的註冊與註銷

tty驅動程式的主要數據結構是結構tty_driver,被用來向tty核心註冊和註銷驅動程式。

註冊tty驅動程式時,會同時註冊字元設備驅動。

註冊tty驅動

介面:tty_register_driver

  • 指定驅動名
  • 指定串口設備名
  • 分配主從設備號

註銷tty驅動

介面:tty_unregister_driver

實現TTY操作函數集

tty核心將和硬體有關的操作,抽象、封裝出來,形成名稱為struct tty_operations的數據結構,具體的tty driver不需要關心具體的業務邏輯,只需要根據實際的硬體情況,實現這些操作介面即可。

這些操作介面主要為上層tty應用程式操作硬體提供硬體實現,驅動和應用通過termios結構體關聯,需要實現的通信介面主要包括:

  1. 設備的打開(open)和關閉(close)
  2. 設備的讀(read)和寫(write)
  3. 線路設置(set_termios):可看作串口參數配置
  4. 設置與獲取控制線路參數(tiocmget/tiocmset):可看作MODEM信號讀寫
  5. 其他自定義ioctls方法:如設置和獲得串口線路信息等

如:CDC驅動中相應實現

    /*
     * TTY driver structures.
     */
     
    static const struct tty_operations acm_ops = {
    	.install =			acm_tty_install,
    	.open =				acm_tty_open,
    	.close =			acm_tty_close,
    	.cleanup =			acm_tty_cleanup,
    	.hangup =			acm_tty_hangup,
    	.write =			acm_tty_write,
    	.write_room =		acm_tty_write_room,
    	.ioctl =			acm_tty_ioctl,
    	.throttle =			acm_tty_throttle,
    	.unthrottle =		acm_tty_unthrottle,
    	.chars_in_buffer =	acm_tty_chars_in_buffer,
    	.break_ctl =		acm_tty_break_ctl,
    	.set_termios =		acm_tty_set_termios,
    	.tiocmget =			acm_tty_tiocmget,
    	.tiocmset =			acm_tty_tiocmset,
    	.get_serial =		get_serial_info,
    	.set_serial =		set_serial_info,
    	.get_icount =		acm_tty_get_icount,
    };

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