區(qū)分不同的終端類型

串行端口終端（/dev/ttySn）

串行端口終端（Serial Port Terminal）是使用計算機串行端口連接的終端設備。計算機把每個串行端口都看作是一個字符設備。

有段時間這些串行端口設備通常被稱為終端設備，因為 那時它的最大用途就是用來連接終端。這些串行端口所對應的設備名稱是/dev/tts/0（或/dev/ttyS0）、/dev/tts/1（或/dev /ttyS1）等，設備號分別是（4,0）、（4,1）等，分別對應于DOS系統(tǒng)下的COM1、COM2等。

若要向一個端口發(fā)送數(shù)據(jù)，可以在命令行上把標 準輸出重定向到這些特殊文件名上即可。例如，在命令行提示符下鍵入：echo test > /dev/ttyS1會把單詞”test”發(fā)送到連接在ttyS1（COM2）端口的設備上。

偽終端（/dev/pty/）

偽終端 /dev/pts是遠程登陸(telnet,ssh等)后創(chuàng)建的控制臺設備文件所在的目錄。

由于可能有好幾千個用戶登陸，所以/dev/pts其實是動態(tài)生成的，不象其他設備文件是構建系統(tǒng)時就已經(jīng)產(chǎn)生的硬盤節(jié)點(如果未使用devfs) 。

第一個用戶登陸，console的設備文件為/dev/pts/0，第二個為/dev/pts/1，以此類推。這里的0、1、2、3不是具體的標準輸入或輸出，而是整個控制臺。你可嘗試 echo "aaaaaa" > /dev/pts0、1、2……。

控制終端（/dev/tty）

控制終端 /dev/tty指的是當前所處的終端，輸出到此的內(nèi)容只會顯示在當前工作的終端顯示器上。

如果當前進程有控制終端（Controlling Terminal）的話，那么/dev/tty就是當前進程的控制終端的設備特殊文件。可以使用命令”ps –ax”來查看進程與哪個控制終端相連。對于你登錄的shell，/dev/tty就是你使用的終端，設備號是（5,0）。

使用命令”tty”可以查看它具體對應哪個實際終端設備。/dev/tty有些類似于到實際所使用終端設備的一個聯(lián)接。這個終端文件可以由各個用戶共享

控制臺終端（/dev/ttyn, /dev/console）

控制臺終端/dev/ttyn n(0到6)， tty1，tty2就是不同的虛擬終端（virtual console）.

/dev/console 就是tty0 ，tty0則是當前所使用虛擬終端即激活的虛擬終端的一個別名，系統(tǒng)所產(chǎn)生的信息會發(fā)送到該終端上，實際上機器只有一個屏幕，也就是我們看到的這個屏幕，可以理解為console指向激活的那個tty，準確地說是激活的那個tty才將輸出顯示到console。

歷史上，console指主機本身的屏幕鍵盤，而tty指用電纜鏈接的其它位置的控制臺（僅包含屏幕和鍵盤）。tty0是系統(tǒng)自動打開的，但不用于用戶登錄。

總結(jié)

其實，上古時期，都有實體，理解完全不是難事。

這個IBM的廣告，美女左手是terminal，右手是console

terminal 相對的是console

terminal是終端，不在主機上，遠端控制

console是主機上的面板開關，本機控制

terminal是一個設備，最早借用了teletypewriter的產(chǎn)品形態(tài)，簡稱tty

長得像臺打字機，其實輸入輸出確實都打印在紙上

后來進化出一個crt顯示器

所以上古時期，terminal包含tty，tty就是terminal的一種

shell相對的是kernel

那個時候有shell嘛？可能還沒有出現(xiàn)

實體terminal時代的邏輯流程圖如下：

到了PC時代，本機自帶了鍵盤鼠標，于是混亂就開始了

實體的terminal設備，已經(jīng)消失了，沒有打字機形態(tài)的tty，也不存在video tty

但是，基因被傳承了下來，還是有terminal，tty這樣的名稱存在，并且邏輯上一以貫之

shell作為kernel的中間層，也發(fā)明了出來，搞不清打開的是terminal還是shell

我們平時打開的iterm2之類的，實際上是terminal應用

并不直接與shell交互，更不與kernel交互

它是一個帶顯示器的遠程對講機，或者說是facetime，和虛擬master交互

實體tty不存在了，但是虛擬出一個偽終端，pseudo tty，簡稱pty

這個pty虛擬出來一個master，你可以理解成一個坐在實體終端機前面的小人

pty又虛擬出一個slave，你可以理解成上古時代的終端機

為什么要這樣做呢？

好比把之前主機的實體外設，在主機內(nèi)部模擬了一下

老的傳統(tǒng)被傳承了下來，設定有一個人，在敲終端機

保持了系統(tǒng)的一貫性，只是各種名稱，帶來了混亂

master與外部terminal應用交互，slave與shell交互，shell與kernel交互

現(xiàn)代tty架構

串口驅(qū)動框架

串口驅(qū)動，內(nèi)核啟動的時候，便初始化完成，后期應用層用到的時候，訪問設備節(jié)點便，獲取串口設備的 fd 句柄，然后設置相關的參數(shù)（波特率，停止位，校驗位等等）便可以使用串口進行數(shù)據(jù)收發(fā)。

Linux Kernel 的 UART 串口分為幾層，tty 核心層，tty 線路規(guī)程，串行驅(qū)動核心層，以及下面對接具體芯片的 ops：

整個流程走下來，有太多的數(shù)據(jù)結(jié)構和 ops，要分析清楚整個流程，有兩種方式：

1、至上而下，即，從用戶空間調(diào)用串口配置以及串口讀寫的角度來分析

2、從底層注冊開始分析

本文先從底層注冊開始分析，根據(jù)內(nèi)核已知提供的接口，逐步打開魔盒，力求擴散到每一個常用的地方。

tty ?core

tty core主要實現(xiàn)如下三類功能：

將串口設備有關的物理對象（及其操作方法）封裝成一個一個的數(shù)據(jù)結(jié)構，以達到用軟件語言描述硬件的目的。

向底層driver提供串口驅(qū)動的編程接口。

基于TTY framework所提供的TTY driver的編寫規(guī)則，將底層driver看到的serial driver，轉(zhuǎn)換為TTY driver，并將所有的serial操作，轉(zhuǎn)換為對應的tty操作。

線路規(guī)程

負責在串口設備之間進行上下文切換，以實現(xiàn)多任務調(diào)度。當有數(shù)據(jù)需要從串口設備發(fā)送或接收時，線程調(diào)度器會將任務切換到適當?shù)脑O備上。

串口硬件驅(qū)動層

這個層次主要負責和具體的串口硬件進行通信，實現(xiàn)了對硬件的控制和訪問。在內(nèi)核中，串口驅(qū)動模塊通常被實現(xiàn)為字符設備，通過字符設備接口與串口核心模塊進行交互。它通過注冊到串口核心層，實現(xiàn)了對上層的透明。

小結(jié)

tty core 和串口硬件驅(qū)動層是串口驅(qū)動框架的核心部分。在使用串口設備時，用戶通常只需要與tty core模塊進行交互，而不需要直接操作串口驅(qū)動模塊和平臺驅(qū)動模塊。下一節(jié)我們將深入到串口驅(qū)動內(nèi)部分析tty core的框架體系結(jié)構。

編輯：黃飛

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