tty初探 — uart驱动框架分析

写在前面：

我们没有讲UART驱动，不过我们认为，只要系统学习了第2期，应该具备分析UART驱动的能力，小编做答疑几年以来，陆陆续续有不少人问到UART驱动怎么写，所以今天就分享一篇深度长文(17000字，阅读时间43分钟)，作者是我们的答疑助手lizuobin，涉及很多数据结构，为了看懂本文，特意打开source insight 跟踪了代码，你也应该这样，如果你的代码不一样，那或许linux版本不一样。

作者：lizuobin

原文(有些许修正)：

https://blog.csdn.net/lizuobin2/article/details/51773305

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：

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，因为它涉及了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，用户空间通过 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。

static struct uart_driver s3c24xx_uart_drv = {
  .owner    = THIS_MODULE,
  .dev_name  = "s3c2410_serial",
  .nr    = CONFIG_SERIAL_SAMSUNG_UARTS,
  .cons    = S3C24XX_SERIAL_CONSOLE,
  .driver_name  = S3C24XX_SERIAL_NAME,
  .major    = S3C24XX_SERIAL_MAJOR,
  .minor    = S3C24XX_SERIAL_MINOR,
};
static int __init s3c24xx_serial_modinit(void)
{
  int ret;

  ret = uart_register_driver(&s3c24xx_uart_drv);
  if (ret < 0) {
    printk(KERN_ERR "failed to register UART driver\n");
    return -1;
  }

  return 0;
}

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，到底怎么回事呢？来看一下完整的 uart_driver 结构或许就明白了。

struct uart_driver {
  struct module    *owner;  /* 拥有该uart_driver的模块,一般为THIS_MODULE */
  const char    *driver_name;  /* 串口驱动名，串口设备文件名以驱动名为基础 */
  const char    *dev_name;  /* 串口设备名 */
  int       major;      /* 主设备号 */
  int       minor;      /* 次设备号 */
  int       nr;      /* 该uart_driver支持的串口个数(最大) */
  struct console    *cons;  /* 其对应的console.若该uart_driver支持serial console,否则为NULL */

  /* 下面这俩，它们应该被初始化为NULL */
  struct uart_state  *state;  <span style="white-space:pre">  </span>/* 下层，串口驱动层 */
  struct tty_driver  *tty_driver;  /* tty相关 */
};

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 uart_register_driver中的过程中赋值，而uart_state 则代表下层，uart_state 也会在uart_register_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

struct uart_state {
  struct tty_port    port;
  int      pm_state;
  struct circ_buf    xmit;
  struct tasklet_struct  tlet;
  struct uart_port  *uart_port;  // 对应于一个串口设备
};

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。

struct uart_port {
  spinlock_t    lock;      /* port lock */
  unsigned long    iobase;      /* io端口基地址（物理） */
  unsigned char __iomem  *membase;    /* io内存基地址（虚拟） */
  unsigned int    (*serial_in)(struct uart_port *, int);
  void      (*serial_out)(struct uart_port *, int, int);
  unsigned int    irq;      /* 中断号 */
  unsigned long    irqflags;    /* 中断标志  */
  unsigned int    uartclk;    /* 串口时钟 */
  unsigned int    fifosize;    /* 串口缓冲区大小 */
  unsigned char    x_char;      /* xon/xoff char */
  unsigned char    regshift;    /* 寄存器位移 */
  unsigned char    iotype;      /* IO访问方式 */
  unsigned char    unused1;

  unsigned int    read_status_mask;  /* 关心 Rx error status */
  unsigned int    ignore_status_mask;  /* 忽略 Rx error status */
  struct uart_state  *state;      /* pointer to parent state */
  struct uart_icount  icount;      /* 串口信息计数器 */

  struct console    *cons;      /* struct console, if any */
#if defined(CONFIG_SERIAL_CORE_CONSOLE) || defined(SUPPORT_SYSRQ)
  unsigned long    sysrq;      /* sysrq timeout */
#endif

  upf_t      flags;

  unsigned int    mctrl;      /* 当前的Moden 设置 */
  unsigned int    timeout;    /* character-based timeout */
  unsigned int    type;      /* 端口类型 */
  const struct uart_ops  *ops;    /* 串口端口操作函数 */
  unsigned int    custom_divisor;
  unsigned int    line;      /* 端口索引 */
  resource_size_t    mapbase;    /* io内存物理基地址 */
  struct device    *dev;      /* 父设备 */
  unsigned char    hub6;      /* this should be in the 8250 driver */
  unsigned char    suspended;
  unsigned char    unused[2];
  void      *private_data;    /* generic platform data pointer */
};

这个结构体，是需要我们自己来填充的，比如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或者只需要稍作修改。

struct uart_ops {
  unsigned int  (*tx_empty)(struct uart_port *);   /* 串口的Tx FIFO缓存是否为空 */
  void    (*set_mctrl)(struct uart_port *, unsigned int mctrl);  /* 设置串口modem控制 */
  unsigned int  (*get_mctrl)(struct uart_port *);  /* 获取串口modem控制 */
  void    (*stop_tx)(struct uart_port *);    /* 禁止串口发送数据 */
  void    (*start_tx)(struct uart_port *);  /* 使能串口发送数据 */
  void    (*send_xchar)(struct uart_port *, char ch);  /* 发送xChar */
  void    (*stop_rx)(struct uart_port *);    /* 禁止串口接收数据 */
  void    (*enable_ms)(struct uart_port *);  /* 使能modem的状态信号 */
  void    (*break_ctl)(struct uart_port *, int ctl);  /* 设置break信号 */
  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 */
  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 */
  void    (*flush_buffer)(struct uart_port *);
  void    (*set_termios)(struct uart_port *, struct ktermios *new,
               struct ktermios *old);  /* 设置串口参数 */
  void    (*set_ldisc)(struct uart_port *);/* 设置线路规程 */
  void    (*pm)(struct uart_port *, unsigned int state,
            unsigned int oldstate);  /* 串口电源管理 */
  int    (*set_wake)(struct uart_port *, unsigned int state);

  /*
   * Return a string describing the type of the port
   */
  const char *(*type)(struct uart_port *);

  /*
   * Release IO and memory resources used by the port.
   * This includes iounmap if necessary.
   */
  void    (*release_port)(struct uart_port *);

  /*
   * Request IO and memory resources used by the port.
   * This includes iomapping the port if necessary.
   */
  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 */
  void    (*config_port)(struct uart_port *, int); /* 执行串口所需的自动配置 */
  int    (*verify_port)(struct uart_port *, struct serial_struct *); /* 核实新串口的信息 */
  int    (*ioctl)(struct uart_port *, unsigned int, unsigned long);
#ifdef CONFIG_CONSOLE_POLL
  void  (*poll_put_char)(struct uart_port *, unsigned char);
  int    (*poll_get_char)(struct uart_port *);
#endif
};

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 uart_register_driver来看起了，因为tty_driver是在注册过程中构建的，我们也顺便了解注册过程。

int uart_register_driver(struct uart_driver *drv)
{
  struct tty_driver *normal = NULL;
  int i, retval;

  /* 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 */
  drv->state = kzalloc(sizeof(struct uart_state) * drv->nr, GFP_KERNEL);

  /* tty层：分配一个 tty_driver ，并将drv->tty_driver 指向它 */
  normal  = alloc_tty_driver(drv->nr);
  drv->tty_driver = normal;

  /* 对 tty_driver 进行设置 */
  normal->owner    = drv->owner;
  normal->driver_name  = drv->driver_name;
  normal->name    = drv->dev_name;
  normal->major    = drv->major;
  normal->minor_start  = drv->minor;
  normal->type    = TTY_DRIVER_TYPE_SERIAL;
  normal->subtype    = SERIAL_TYPE_NORMAL;
  normal->init_termios  = tty_std_termios;
  normal->init_termios.c_cflag = B9600 | CS8 | CREAD | HUPCL | CLOCAL;
  normal->init_termios.c_ispeed = normal->init_termios.c_ospeed = 9600;
  normal->flags    = TTY_DRIVER_REAL_RAW | TTY_DRIVER_DYNAMIC_DEV;
  normal->driver_state    = drv;

  tty_set_operations(normal, &uart_ops);

  /*
   * Initialise the UART state(s).
   */
  for (i = 0; i < drv->nr; i++) {
    struct uart_state *state = drv->state + i;
    struct tty_port *port = &state->port;  /* driver->state->tty_port */

    tty_port_init(port);
    port->close_delay     = 500;  /* .5 seconds */
    port->closing_wait    = 30000;  /* 30 seconds */
    /* 初始化 tasklet */
    tasklet_init(&state->tlet, uart_tasklet_action,
           (unsigned long)state);
  }

  /* tty层：注册 driver->tty_driver */
  retval = tty_register_driver(normal);

}

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。

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

这个是 tty 核心的 Ops ，简单看看，等后面分析调用关系时，在来细看，下面来看 tty_driver 的注册。

int tty_register_driver(struct tty_driver *driver)
{
  int error;
  int i;
  dev_t dev;
  void **p = NULL;

  if (!(driver->flags & TTY_DRIVER_DEVPTS_MEM) && driver->num) {
    p = kzalloc(driver->num * 2 * sizeof(void *), GFP_KERNEL);
  }

  /* 如果没有主设备号则申请 */
  if (!driver->major) {
    error = alloc_chrdev_region(&dev, driver->minor_start,
            driver->num, driver->name);
  } else {
    dev = MKDEV(driver->major, driver->minor_start);
    error = register_chrdev_region(dev, driver->num, driver->name);
  }

  if (p) { /* 为线路规程和termios分配空间 */
    driver->ttys = (struct tty_struct **)p;
    driver->termios = (struct ktermios **)(p + driver->num);
  } else {
    driver->ttys = NULL;
    driver->termios = NULL;
  }

  /* 创建字符设备，使用 tty_fops */
  cdev_init(&driver->cdev, &tty_fops);
  driver->cdev.owner = driver->owner;
  error = cdev_add(&driver->cdev, dev, driver->num);

  mutex_lock(&tty_mutex);

  /* 将该 driver->tty_drivers 添加到全局链表 tty_drivers */
  list_add(&driver->tty_drivers, &tty_drivers);
  mutex_unlock(&tty_mutex);

  if (!(driver->flags & TTY_DRIVER_DYNAMIC_DEV)) {
    for (i = 0; i < driver->num; i++)
        tty_register_device(driver, i, NULL);
  }

  /* proc 文件系统注册driver */
  proc_tty_register_driver(driver);
  driver->flags |= TTY_DRIVER_INSTALLED;
  return 0;
}

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？继续往下看。

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

static int tty_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
  int ret;

  lock_kernel();
  ret = __tty_open(inode, filp);
  unlock_kernel();
  return ret;
}

为了方便分析，我把看不懂的代码都删掉了。

static int __tty_open(struct inode *inode, struct file *filp)
{
  struct tty_struct *tty = NULL;
  int noctty, retval;
  struct tty_driver *driver;
  int index;
  dev_t device = inode->i_rdev;
  unsigned saved_flags = filp->f_flags;
  ...
  //在全局tty_drivers链表中获取Core注册的tty_driver
  driver = get_tty_driver(device, &index);

  tty = tty_init_dev(driver, index, 0);  // tty->ops = driver->ops;

  filp->private_data = tty;

  if (tty->ops->open)
    /* 调用tty_driver->tty_foperation->open */
    retval = tty->ops->open(tty, filp);

  return 0;
}

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 。

struct tty_struct *tty_init_dev(struct tty_driver *driver, int idx, int first_ok)
{
  struct tty_struct *tty;
  int retval;
  /* 分配一个 tty_struct */
  tty = alloc_tty_struct();

  /* 初始化 tty ，设置线路规程 Ops 等 */
  initialize_tty_struct(tty, driver, idx);

  //tty_ldisc_open(tty, ld)-> return ld->ops->open(tty) -> n_tty_open
  retval = tty_ldisc_setup(tty, tty->link);  

  return tty;
}

void initialize_tty_struct(struct tty_struct *tty,
    struct tty_driver *driver, int idx)
{
  memset(tty, 0, sizeof(struct tty_struct));

  /* 设置线路规程为 N_TTY */
  tty_ldisc_init(tty);//struct tty_ldisc *ld = tty_ldisc_get(N_TTY);tty_ldisc_assign(tty, ld);

  ...
  tty_buffer_init(tty);
  tty->driver = driver;

  /* 初始化等待队列头 */
  init_waitqueue_head(&tty->write_wait);
  init_waitqueue_head(&tty->read_wait);

  /* 将driver->ops 拷贝到 tty->ops  */
  tty->ops = driver->ops;
  tty->index = idx;
}

void tty_buffer_init(struct tty_struct *tty)
{
  spin_lock_init(&tty->buf.lock);
  tty->buf.head = NULL;
  tty->buf.tail = NULL;
  tty->buf.free = NULL;
  tty->buf.memory_used = 0;

  /* 初始化延时工作队列 */
  INIT_DELAYED_WORK(&tty->buf.work, flush_to_ldisc);
}

整个 tty_open 的工作：

1、获取 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。对于 uart_open 还是有必要贴下代码。

static int uart_open(struct tty_struct *tty, struct file *filp)
{
  struct uart_driver *drv = (struct uart_driver *)tty->driver->driver_state;
  struct uart_state *state;
  struct tty_port *port;
  int retval, line = tty->index;

  state = uart_get(drv, line);
  port = &state->port;
  tty->driver_data = state;
  state->uart_port->state = state;

  /* uport->ops->startup(uport) 调用到最底层的ops里的startup 函数*/
  retval = uart_startup(state, 0);

}

根据 tty_struct 获取到 uart_driver ，再由 uart_driver 获取到里面 的uart_state->uart_port->ops->startup 并调用它。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

static ssize_t tty_write(struct file *file, const char __user *buf, size_t count, loff_t *ppos)
{
  struct tty_struct *tty;
  struct inode *inode = file->f_path.dentry->d_inode;
  ssize_t ret;
  struct tty_ldisc *ld;

  tty = (struct tty_struct *)file->private_data;

  ld = tty_ldisc_ref_wait(tty);
  if (!ld->ops->write)
    ret = -EIO;
  else
    /* 调用 线路规程 n_tty_write 函数 */
    ret = do_tty_write(ld->ops->write, tty, file, buf, count);
  tty_ldisc_deref(ld);
  return ret;
}
static ssize_t n_tty_write(struct tty_struct *tty, struct file *file,
         const unsigned char *buf, size_t nr)
{
  const unsigned char *b = buf;
  DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
  int c;
  ssize_t retval = 0;
  // 将当前进程添加到等待队列
  add_wait_queue(&tty->write_wait, &wait);
  while (1) {
    // 设置当前进程为可中断的
    set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);
    if (signal_pending(current)) {
      retval = -ERESTARTSYS;
      break;
    }
    if (tty_hung_up_p(file) || (tty->link && !tty->link->count)) {
      retval = -EIO;
      break;
    }
    /* 自行定义了输出方式 */
    if (O_OPOST(tty) && !(test_bit(TTY_HW_COOK_OUT, &tty->flags))) {
      ....
    } else {
      while (nr > 0) {
        /* 调用到 uart_write */
        c = tty->ops->write(tty, b, nr);
        if (c < 0) {
          retval = c;
          goto break_out;
        }
        if (!c)
          break;
        b += c;
        nr -= c;
      }
    }
    if (!nr)
      break;
    if (file->f_flags & O_NONBLOCK) {
      retval = -EAGAIN;
      break;
    }
    // 进程调度 开始休眠
    schedule();
  }
}

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

static int uart_write(struct tty_struct *tty, const unsigned char *buf, int count)
{
  uart_start(tty);
  return ret;
}

static void uart_start(struct tty_struct *tty)
{
  __uart_start(tty);
}

static void __uart_start(struct tty_struct *tty)
{
  struct uart_state *state = tty->driver_data;
  struct uart_port *port = state->uart_port;

  if (!uart_circ_empty(&state->xmit) && state->xmit.buf &&
      !tty->stopped && !tty->hw_stopped)
    /* 调用到最底层的 start_tx */
    port->ops->start_tx(port);
}

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。

当然这只是我自己的猜测，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。

3.3 tty_read

static ssize_t tty_read(struct file *file, char __user *buf, size_t count,
      loff_t *ppos)
{
  int i;
  struct tty_struct *tty;
  struct inode *inode;
  struct tty_ldisc *ld;

  tty = (struct tty_struct *)file->private_data;
  inode = file->f_path.dentry->d_inode;

  ld = tty_ldisc_ref_wait(tty);
  /* 调用线路规程 n_tty_read */
  if (ld->ops->read)
    i = (ld->ops->read)(tty, file, buf, count);
  else
    i = -EIO;
  tty_ldisc_deref(ld);
  if (i > 0)
    inode->i_atime = current_fs_time(inode->i_sb);
  return i;
}

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)

static ssize_t n_tty_read(struct tty_struct *tty, struct file *file,
       unsigned char __user *buf, size_t nr)
{
  unsigned char __user *b = buf;
  DECLARE_WAITQUEUE(wait, current);
  int c;
  int minimum, time;
  ssize_t retval = 0;
  ssize_t size;
  long timeout;
  unsigned long flags;
  int packet;

do_it_again:

  BUG_ON(!tty->read_buf);

  c = job_control(tty, file);

  minimum = time = 0;
  timeout = MAX_SCHEDULE_TIMEOUT;
  /* 如果是非标准模式 */
  if (!tty->icanon) {
    ...
  }

  packet = tty->packet;

  add_wait_queue(&tty->read_wait, &wait);
  while (nr) {
    /* First test for status change. */
    if (packet && tty->link->ctrl_status) {
      /* 看不懂的都删掉 */
    }
    /* This statement must be first before checking for input
       so that any interrupt will set the state back to
       TASK_RUNNING. */
    set_current_state(TASK_INTERRUPTIBLE);

    if (((minimum - (b - buf)) < tty->minimum_to_wake) &&
        ((minimum - (b - buf)) >= 1))
      tty->minimum_to_wake = (minimum - (b - buf));

    if (!input_available_p(tty, 0)) {
      /* 看不懂的都删掉 */

      /* FIXME: does n_tty_set_room need locking ? */
      n_tty_set_room(tty);
      /* 进程调度 休眠 */
      timeout = schedule_timeout(timeout);
      continue;
    }
    __set_current_state(TASK_RUNNING);

    /* Deal with packet mode. */
    if (packet && b == buf) {
      /* 看不懂的都删掉 */
    }

    /* 如果是标准模式 */
    if (tty->icanon) {
      /* N.B. avoid overrun if nr == 0 */
      while (nr && tty->read_cnt) {
        int eol;

        eol = test_and_clear_bit(tty->read_tail,
            tty->read_flags);

        /* 从tty->read_buf 获取数据 */
        c = tty->read_buf[tty->read_tail];
        spin_lock_irqsave(&tty->read_lock, flags);
        tty->read_tail = ((tty->read_tail+1) &
              (N_TTY_BUF_SIZE-1));
        tty->read_cnt--;
        if (eol) {
          /* this test should be redundant:
           * we shouldn't be reading data if
           * canon_data is 0
           */
          if (--tty->canon_data < 0)
            tty->canon_data = 0;
        }
        spin_unlock_irqrestore(&tty->read_lock, flags);

        if (!eol || (c != __DISABLED_CHAR)) {
          /* 将数据拷贝到用户空间 */
          if (tty_put_user(tty, c, b++)) {
            retval = -EFAULT;
            b--;
            break;
          }
          nr--;
        }
        if (eol) {
          tty_audit_push(tty);
          break;
        }
      }
      if (retval)
        break;
    } else {
      /* 非标准模式不关心删掉 */
    }
    ....
  }
  mutex_unlock(&tty->atomic_read_lock);
  remove_wait_queue(&tty->read_wait, &wait);

  if (!waitqueue_active(&tty->read_wait))
    tty->minimum_to_wake = minimum;

  __set_current_state(TASK_RUNNING);
  ...
  n_tty_set_room(tty);
  return retval;
}

“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 。

void tty_flip_buffer_push(struct tty_struct *tty)
{
  unsigned long flags;
  spin_lock_irqsave(&tty->buf.lock, flags);
  if (tty->buf.tail != NULL)
    tty->buf.tail->commit = tty->buf.tail->used;
  spin_unlock_irqrestore(&tty->buf.lock, flags);

  if (tty->low_latency)
    flush_to_ldisc(&tty->buf.work.work);
  else
    schedule_delayed_work(&tty->buf.work, 1);
}

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~

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