linux2.6.28-tty設備驅動學習(二)

本次目標是要實現在用戶態下對tty驅動程序的數據讀寫。

首先來看一下tty設備的數據流通圖：

http://blog.chinaunix.net/photo/94212_100730152614.png

tty設備有三層：tty核心，tty線路規程，tty驅動。

我們寫驅動還是隻負責最底層的tty驅動。線路規程的設置也是在底層的tty驅動。

tty核心是封裝好的。

來看一下tty設備的操作函數：

struct tty_operations { int (*open)(struct tty_struct * tty, struct file * filp); void (*close)(struct tty_struct * tty, struct file * filp); int (*write)(struct tty_struct * tty, const unsigned char *buf, int count); void (*put_char)(struct tty_struct *tty, unsigned char ch); void (*flush_chars)(struct tty_struct *tty); int (*write_room)(struct tty_struct *tty); int (*chars_in_buffer)(struct tty_struct *tty); int (*ioctl)(struct tty_struct *tty, struct file * file, unsigned int cmd, unsigned long arg); long (*compat_ioctl)(struct tty_struct *tty, struct file * file, unsigned int cmd, unsigned long arg); void (*set_termios)(struct tty_struct *tty, struct ktermios * old); void (*throttle)(struct tty_struct * tty); void (*unthrottle)(struct tty_struct * tty); void (*stop)(struct tty_struct *tty); void (*start)(struct tty_struct *tty); void (*hangup)(struct tty_struct *tty); void (*break_ctl)(struct tty_struct *tty, int state); void (*flush_buffer)(struct tty_struct *tty); void (*set_ldisc)(struct tty_struct *tty); void (*wait_until_sent)(struct tty_struct *tty, int timeout); void (*send_xchar)(struct tty_struct *tty, char ch); int (*read_proc)(char *page, char **start, off_t off, int count, int *eof, void *data); int (*write_proc)(struct file *file, const char __user *buffer, unsigned long count, void *data); int (*tiocmget)(struct tty_struct *tty, struct file *file); int (*tiocmset)(struct tty_struct *tty, struct file *file, unsigned int set, unsigned int clear); };

tty設備沒有read函數，是因爲大部分tty的輸入設備和輸出設備不一樣。例如我們的虛擬終端設備，它的輸入是鍵盤，輸出是顯示器。

由於這樣的原因，tty的驅動層和tty的線路規程層都有一個緩衝區。

tty驅動層的緩衝區用來保存硬件發過來的數據。在驅動程序裏使用 tty_insert_flip_string 函數可以實現將硬件的數據存入到驅動層的緩衝區。

其實一個緩衝區就夠了，爲什麼線路規程層還是有一個緩衝區呢？

那是因爲tty核心無法直接讀取驅動層的緩衝區的數據。tty核心讀不到數據，用戶也就無法獲取數據。用戶的read函數只能從tty核心讀取數據。而tty核心只能從tty線路規程層的緩衝區讀取數據。

因爲是層層讀寫的關係，所以tty線路規程也是需要一個緩衝區的。

在驅動程序裏使用 tty_flip_buffer_push() 函數將tty驅動層緩衝區的數據推到tty線路規程層的緩衝區。這樣就完成了數據的流通。

因爲全是緩衝區操作，所以需要兩個進程：寫數據進程和讀數據進程。

如果緩衝區內沒有數據，運行讀進程的話，tty核心就會把讀進程加入到等待隊列。

完整的代碼如下：

/* * Copyright (c) 2009-~ Lan Peng * * This source code is released for free distribution under the terms of the * GNU General Public License * * Author: Lan Peng<[email protected]> * Created Time: 2010年07月26日星期一 10時12分32秒 * File Name: tty_lan.c * * Description: */ #include <linux/module.h> #include <linux/kernel.h> #include <linux/init.h> #include <linux/cdev.h> #include <linux/tty.h> #include <linux/fs.h> #include <linux/tty_driver.h> #include <linux/tty_flip.h> #include <linux/ioport.h> #include <linux/serial_reg.h> MODULE_LICENSE("GPL"); MODULE_AUTHOR("lan"); #define TTY_LAN_MINORS_NUM 5 #define TTY_LAN_MAJOR 202 static int open_count = 0; static unsigned char *to; static struct tty_driver *tty_lan_driver; static struct tty_struct *tty_lan_struct; static int tty_lan_open(struct tty_struct *tty, struct file *filp); static void tty_lan_close(struct tty_struct *tty, struct file *filp); static int tty_lan_write(struct tty_struct *tty, const unsigned char *buffer, int count); static int tty_lan_write_room(struct tty_struct *tty); static void tty_lan_set_termios(struct tty_struct *tty, struct ktermios * old); static int tty_lan_put_char(struct tty_struct *tty, unsigned char ch); static struct tty_operations tty_lan_ops = { .open = tty_lan_open, .close = tty_lan_close, .write = tty_lan_write, .put_char = tty_lan_put_char, .write_room = tty_lan_write_room, .set_termios = tty_lan_set_termios, }; static int __init tty_lan_init(void) { int i; int retval; tty_lan_driver = alloc_tty_driver(TTY_LAN_MINORS_NUM); if(!tty_lan_driver) return -ENOMEM; tty_lan_driver->owner = THIS_MODULE; tty_lan_driver->driver_name = "tty_lan"; tty_lan_driver->name = "ttty_lan"; tty_lan_driver->major = TTY_LAN_MAJOR, tty_lan_driver->minor_start = 0; tty_lan_driver->type = TTY_DRIVER_TYPE_SERIAL; tty_lan_driver->subtype = SERIAL_TYPE_NORMAL; tty_lan_driver->flags = TTY_DRIVER_REAL_RAW; tty_lan_driver->init_termios = tty_std_termios; tty_lan_driver->init_termios.c_cflag = B115200 | CS8 | CREAD | HUPCL | CLOCAL; tty_set_operations(tty_lan_driver, &tty_lan_ops); retval = tty_register_driver(tty_lan_driver); if(retval){ printk(KERN_ERR"Failed to register tty_lan_driver!\n"); put_tty_driver(tty_lan_driver); return retval; } for(i = 0; i < TTY_LAN_MINORS_NUM; i++) tty_register_device(tty_lan_driver, i, NULL); return 0; } static int tty_lan_open(struct tty_struct *tty, struct file *filp) { if(open_count == 0){ printk("Open OK!\n"); } tty_lan_struct = kmalloc(sizeof(struct tty_struct), GFP_KERNEL); tty->low_latency = 1; tty_lan_struct = tty; return 0; } static void tty_lan_close(struct tty_struct *tty, struct file *filp) { printk("ClOSE OK!\n"); kfree(tty_lan_struct); return; } static int tty_lan_write(struct tty_struct *tty, const unsigned char *buffer, int count) { int i; int retval = count; tty = tty_lan_struct; printk(KERN_DEBUG "%s - \n", __FUNCTION__); printk("count :%d\n", count); printk("user write: %s ", buffer); printk("\n"); tty_insert_flip_string(tty, buffer, count); tty_flip_buffer_push(tty); return retval; } static int tty_lan_put_char(struct tty_struct *tty, unsigned char ch) { printk("put_char :%c\n", ch); return 0; } static int tty_lan_write_room(struct tty_struct *tty) { int room; room = 255; return room; } static void tty_lan_set_termios(struct tty_struct *tty, struct ktermios *old) { tty = tty_lan_struct; if(tty->termios->c_cflag == old->c_cflag){ printk("Nothing to change!\n"); return ; } printk("There is something to Change............\n"); return ; } static void __exit tty_lan_exit(void) { int i; for(i = 0; i < TTY_LAN_MINORS_NUM; i++) tty_unregister_device(tty_lan_driver, i); tty_unregister_driver(tty_lan_driver); } module_init(tty_lan_init); module_exit(tty_lan_exit);

將此模塊編譯後加入到內核，再運行以下兩個程序：

receive.c : 讀取tty設備緩衝區的數據。

send.c : 將數據寫入到tty設備驅動。

首先運行 receive

$ sudo ./receive

open /dev/ttty_lan0: Success

ready for receiving data...

The data received is:

等待數據狀態。

再打開另一個終端，運行 send

$ sudo ./send

open /dev/ttty_lan0: Success

ready for sending data...

the number of char sent is 35

這個程序運行結束後，我們來看一下receive是否接受到了數據：

$sudo ./receive

open /dev/ttty_lan0: Success

ready for receiving data...

The data received is:

Hello,this is a Serial_Port test!

說明接受到了緩衝區的數據。

具體測試程序的代碼如下：

send.c:

/******************************************************* * File Name： send.c * Description： send data to serial_Port * Date： *******************************************************/ /******************頭文件定義******************/ #include <stdio.h> #include <string.h> #include <malloc.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include <termios.h> #define max_buffer_size 100 /*定義緩衝區最大寬度*/ /*******************************************/ int fd; /*定義設備文件描述符*/ int flag_close; int open_serial(int k) { if(k==0) /*tty設備選擇*/ { fd = open("/dev/ttty_lan0",O_RDWR|O_NOCTTY); /*讀寫方式打開設備*/ perror("open /dev/ttty_lan0"); } else { fd = open("/dev/ttty_lan1",O_RDWR|O_NOCTTY); perror("open /dev/ttty_lan1"); } if(fd == -1) /*打開失敗*/ return -1; else return 0; } /********************************************************************/ int main(int argc, char *argv[]) { char sbuf[]={"Hello,this is a Serial_Port test!\n"};/*待發送的內容，以\n爲結束標誌*/ int retv; struct termios opt; int length=sizeof(sbuf);/*發送緩衝區數據寬度*/ /*******************************************************************/ open_serial(0); /*打開設備1*/ /*******************************************************************/ printf("ready for sending data...\n"); /*準備開始發送數據*/ tcgetattr(fd,&opt); cfmakeraw(&opt); /*****************************************************************/ //cfsetispeed(&opt,B9600); /*波特率設置爲9600bps*/ //cfsetospeed(&opt,B9600); /*******************************************************************/ tcsetattr(fd,TCSANOW,&opt); retv=write(fd,sbuf,length); /*接收數據*/ if(retv==-1) { perror("write"); } printf("the number of char sent is %d\n",retv); flag_close =close(fd); if(flag_close == -1) /*判斷是否成功關閉文件*/ printf("Close the Device failur！\n"); return 0; } /****************************結束***********************************/

receive.c:

/******************************************************* *ilename：receive.c * Description：Receive data from Serial_Port * Date： *******************************************************/ /*********************頭文件定義***********************/ #include <stdio.h> #include <string.h> #include <malloc.h> #include <sys/types.h> #include <sys/stat.h> #include <fcntl.h> #include <unistd.h> #include <termios.h> #include "math.h" #define max_buffer_size 100 /*定義緩衝區最大寬度*/ /*********************************************************/ int fd, s; int open_serial(int k) { if(k==0) /*tty設備選擇*/ { fd = open("/dev/ttty_lan0",O_RDWR|O_NOCTTY); /*讀寫方式打開設備*/ perror("open /dev/ttty_lan0"); } else { fd = open("/dev/ttty_lan1",O_RDWR|O_NOCTTY); perror("open /dev/ttty_lan1"); } if(fd == -1) /*打開失敗*/ return -1; else return 0; } /********************************************************************/ int main() { char hd[max_buffer_size],*rbuf; /*定義接收緩衝區*/ int flag_close, retv,i,ncount=0; struct termios opt; /*******************************************************************/ open_serial(0); /*打開設備1*/ /*******************************************************************/ tcgetattr(fd,&opt); cfmakeraw(&opt); /*****************************************************************/ //cfsetispeed(&opt,B9600); /*波特率設置爲9600bps*/ //cfsetospeed(&opt,B9600); /*******************************************************************/ tcsetattr(fd,TCSANOW,&opt); rbuf=hd; /*數據保存*/ printf("ready for receiving data...\n"); retv=read(fd,rbuf,1); /*接收數據*/ if(retv==-1) { perror("read"); /*讀狀態標誌判斷*/ } /*************************開始接收數據******************************/ while(*rbuf!='\n') /*判斷數據是否接收完畢*/ { ncount+=1; rbuf++; retv=read(fd,rbuf,1); if(retv==-1) { perror("read"); } } /*******************************************************************/ printf("The data received is:\n"); /*輸出接收到的數據*/ for(i=0;i<ncount;i++) { printf("%c",hd[i]); } printf("\n"); flag_close =close(fd); if(flag_close == -1) /*判斷是否成功關閉文件*/ printf("Close the Device failur！\n"); return 0; } /****************************結束***********************************/