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(jì)算機(jī)串行端口連接的終端設(shè)備。計(jì)算機(jī)把每個(gè)串行端口都看作是一個(gè)字符設(shè)備。

有段時(shí)間這些串行端口設(shè)備通常被稱為終端設(shè)備，因?yàn)?那時(shí)它的最大用途就是用來(lái)連接終端。這些串行端口所對(duì)應(yīng)的設(shè)備名稱是/dev/tts/0（或/dev/ttyS0）、/dev/tts/1（或/dev /ttyS1）等，設(shè)備號(hào)分別是（4,0）、（4,1）等，分別對(duì)應(yīng)于DOS系統(tǒng)下的COM1、COM2等。

若要向一個(gè)端口發(fā)送數(shù)據(jù)，可以在命令行上把標(biāo) 準(zhǔn)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(huì)把單詞”test”發(fā)送到連接在ttyS1（COM2）端口的設(shè)備上。

偽終端（/dev/pty/）

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

由于可能有好幾千個(gè)用戶登陸，所以/dev/pts其實(shí)是動(dòng)態(tài)生成的，不象其他設(shè)備文件是構(gòu)建系統(tǒng)時(shí)就已經(jīng)產(chǎn)生的硬盤節(jié)點(diǎn)(如果未使用devfs) 。

第一個(gè)用戶登陸，console的設(shè)備文件為/dev/pts/0，第二個(gè)為/dev/pts/1，以此類推。這里的0、1、2、3不是具體的標(biāo)準(zhǔn)輸入或輸出，而是整個(gè)控制臺(tái)。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(dāng)前所處的終端，輸出到此的內(nèi)容只會(huì)顯示在當(dāng)前工作的終端顯示器上。

如果當(dāng)前進(jìn)程有控制終端（Controlling Terminal）的話，那么/dev/tty就是當(dāng)前進(jìn)程的控制終端的設(shè)備特殊文件?？梢允褂妹睢眕s –ax”來(lái)查看進(jìn)程與哪個(gè)控制終端相連。對(duì)于你登錄的shell，/dev/tty就是你使用的終端，設(shè)備號(hào)是（5,0）。

使用命令”tty”可以查看它具體對(duì)應(yīng)哪個(gè)實(shí)際終端設(shè)備。/dev/tty有些類似于到實(shí)際所使用終端設(shè)備的一個(gè)聯(lián)接。這個(gè)終端文件可以由各個(gè)用戶共享

控制臺(tái)終端（/dev/ttyn, /dev/console）

控制臺(tái)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(dāng)前所使用虛擬終端即激活的虛擬終端的一個(gè)別名，系統(tǒng)所產(chǎn)生的信息會(huì)發(fā)送到該終端上，實(shí)際上機(jī)器只有一個(gè)屏幕，也就是我們看到的這個(gè)屏幕，可以理解為console指向激活的那個(gè)tty，準(zhǔn)確地說(shuō)是激活的那個(gè)tty才將輸出顯示到console。

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

總結(jié)

其實(shí)，上古時(shí)期，都有實(shí)體，理解完全不是難事。

這個(gè)IBM的廣告，美女左手是terminal，右手是console

terminal 相對(duì)的是console

terminal是終端，不在主機(jī)上，遠(yuǎn)端控制

console是主機(jī)上的面板開(kāi)關(guān)，本機(jī)控制

terminal是一個(gè)設(shè)備，最早借用了teletypewriter的產(chǎn)品形態(tài)，簡(jiǎn)稱tty

長(zhǎng)得像臺(tái)打字機(jī)，其實(shí)輸入輸出確實(shí)都打印在紙上

后來(lái)進(jìn)化出一個(gè)crt顯示器

所以上古時(shí)期，terminal包含tty，tty就是terminal的一種

shell相對(duì)的是kernel

那個(gè)時(shí)候有shell嘛？可能還沒(méi)有出現(xiàn)

實(shí)體terminal時(shí)代的邏輯流程圖如下：

到了PC時(shí)代，本機(jī)自帶了鍵盤鼠標(biāo)，于是混亂就開(kāi)始了

實(shí)體的terminal設(shè)備，已經(jīng)消失了，沒(méi)有打字機(jī)形態(tài)的tty，也不存在video tty

但是，基因被傳承了下來(lái)，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(lái)，搞不清打開(kāi)的是terminal還是shell

我們平時(shí)打開(kāi)的iterm2之類的，實(shí)際上是terminal應(yīng)用

并不直接與shell交互，更不與kernel交互

它是一個(gè)帶顯示器的遠(yuǎn)程對(duì)講機(jī)，或者說(shuō)是facetime，和虛擬master交互

實(shí)體tty不存在了，但是虛擬出一個(gè)偽終端，pseudo tty，簡(jiǎn)稱pty

這個(gè)pty虛擬出來(lái)一個(gè)master，你可以理解成一個(gè)坐在實(shí)體終端機(jī)前面的小人

pty又虛擬出一個(gè)slave，你可以理解成上古時(shí)代的終端機(jī)

為什么要這樣做呢？

好比把之前主機(jī)的實(shí)體外設(shè)，在主機(jī)內(nèi)部模擬了一下

老的傳統(tǒng)被傳承了下來(lái)，設(shè)定有一個(gè)人，在敲終端機(jī)

保持了系統(tǒng)的一貫性，只是各種名稱，帶來(lái)了混亂

master與外部terminal應(yīng)用交互，slave與shell交互，shell與kernel交互

現(xiàn)代tty架構(gòu)

串口驅(qū)動(dòng)框架

串口驅(qū)動(dòng)，內(nèi)核啟動(dòng)的時(shí)候，便初始化完成，后期應(yīng)用層用到的時(shí)候，訪問(wèn)設(shè)備節(jié)點(diǎn)便，獲取串口設(shè)備的 fd 句柄，然后設(shè)置相關(guān)的參數(shù)（波特率，停止位，校驗(yàn)位等等）便可以使用串口進(jìn)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(dòng)核心層，以及下面對(duì)接具體芯片的 ops：

整個(gè)流程走下來(lái)，有太多的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和 ops，要分析清楚整個(gè)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(lái)分析

2、從底層注冊(cè)開(kāi)始分析

本文先從底層注冊(cè)開(kāi)始分析，根據(jù)內(nèi)核已知提供的接口，逐步打開(kāi)魔盒，力求擴(kuò)散到每一個(gè)常用的地方。

tty ?core

tty core主要實(shí)現(xiàn)如下三類功能：

將串口設(shè)備有關(guān)的物理對(duì)象（及其操作方法）封裝成一個(gè)一個(gè)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，以達(dá)到用軟件語(yǔ)言描述硬件的目的。

向底層driver提供串口驅(qū)動(dòng)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(duì)應(yīng)的tty操作。

線路規(guī)程

負(fù)責(zé)在串口設(shè)備之間進(jìn)行上下文切換，以實(shí)現(xiàn)多任務(wù)調(diào)度。當(dāng)有數(shù)據(jù)需要從串口設(shè)備發(fā)送或接收時(shí)，線程調(diào)度器會(huì)將任務(wù)切換到適當(dāng)?shù)脑O(shè)備上。

串口硬件驅(qū)動(dòng)層

這個(gè)層次主要負(fù)責(zé)和具體的串口硬件進(jìn)行通信，實(shí)現(xiàn)了對(duì)硬件的控制和訪問(wèn)。在內(nèi)核中，串口驅(qū)動(dòng)模塊通常被實(shí)現(xiàn)為字符設(shè)備，通過(guò)字符設(shè)備接口與串口核心模塊進(jìn)行交互。它通過(guò)注冊(cè)到串口核心層，實(shí)現(xiàn)了對(duì)上層的透明。

小結(jié)

tty core 和串口硬件驅(qū)動(dòng)層是串口驅(qū)動(dòng)框架的核心部分。在使用串口設(shè)備時(shí)，用戶通常只需要與tty core模塊進(jìn)行交互，而不需要直接操作串口驅(qū)動(dòng)模塊和平臺(tái)驅(qū)動(dòng)模塊。下一節(jié)我們將深入到串口驅(qū)動(dòng)內(nèi)部分析tty core的框架體系結(jié)構(gòu)。

編輯：黃飛

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