十一、UART&TTY驅動
Linux系統中UART驅動和TTY驅動兩者有著緊密的關係，它們不像I2C和SPI驅動是單獨一個模組，分析時應當將它們看成一個整體來分析。UART驅動部分依賴於硬體平台，而TTY驅動和具體的平台無關。本文的分析內容基於IMX6DL硬體平台和Kernel 3.0.35版本，雖然UART部分依賴於平台，但是不管是哪個硬體平台，驅動的思路都是一致的，下面分模組來分別介紹。
一、UART驅動
UART驅動主要涉及的驅動文件是imx.c、serial_core.c兩個文件。首先我們找到驅動的入口函數module_init(imx_serial_init)，在函數imx_serial_init中調用uart_register_driver向內核註冊了一個驅動，在該函數中除了做常規的初始化驅動之外，有兩個關鍵點的函數調用需要我們注意一下，如下圖：
先是調用tty_set_operations將uart_ops這一個tty設備的操作函數集設置到了tty驅動中，同時調用tty_register_driver函數向內核註冊了tty驅動，其中uart_ops的數據類型及內容如下:
當調用tty_open函數時就會調用這裡的uart_open，具體是怎麼調用的，我們後面會分析到。imx_serial_init函數中還調用platform_driver_register向內核註冊了一個平台設備，所以UART驅動即是平台設備又是字元設備。當驅動和設備匹配時會調用serial_imx_probe函數，在該函數中除了做具體平台相關的串口埠設置，比如調用platform_get_resource獲取中斷資源，賦值sport->timer.functioni = mx_timeout設置定時器之外，還有一個關鍵的操作就是sport->port.ops = &imx_pops，賦值了跟具體硬體平台的底層操作函數，當中的imx_pops結構體如下:
該結構體中的函數都是和具體的硬體平台相關，串口的數據接收、註冊中斷接收函數、使用DMA接收數據等操作都是在上面的函數中完成，這些函數由NXP官方提供，是和底層硬體最接近的函數。
跟其他的驅動一樣，當打開串口設備時，uart_open函數得到調用，在tty_open函數中調用了uart_startup函數來啟動串口，如下：
在uart_startup函數中通過uport->ops->startup(uport);間接調用到了imx_startup函數，因為我們在前面已經通過sport->port.ops = &imx_pops將相關硬體平台的串口操作函數賦值給了抽象的串口埠操作函數，所以到這裡我們轉去分析imx_startup看看裡面做了什麼操作。
在imx_startup中通過調用request_irq(sport->rxirq, imx_rxint, 0, DRIVER_NAME, sport)註冊了串口中斷接收函數imx_rxint，串口中斷髮送函數同理，同時如果板級文件中設置啟用了DMA，還初始化了用於DMA數據處理相關的工作隊列，如下圖:
我們並未配置使用DMA，所以只分析中斷接收函數imx_rxint。Imx_rxint函數如下：
imx_rxint函數在循環中讀取數據暫存器的值，並在函數的末尾調用了兩個很關鍵的函數，分別是tty_insert_flip_char(tty, rx, flg)和tty_flip_buffer_push(tty)，其中tty_insert_flip_char函數的作用是將接收到的字元放入tty數據塊中，如下圖：
而tty_flip_buffer_push(tty)則是將tty數據塊的數據推到線路規程當中，線路規程相關的知識我們後面會講到，這個函數的作用就類似於通知tty去線路規程獲取從串口過來的數據，函數內容如下：
其中有個關鍵的操作就是調用了工作隊列，具體這個工作隊列是在何時被註冊或者初始化，我們後面講tty時候會分析到。總結以上，如果中斷函數中只調用tty_insert_flip_char函數的話，tty是沒辦法獲取串口數據的，還必須使用tty_flip_buffer_push函數將數據推到線路規程當中去。至此，UART到TTY這條路徑我們就分析完了，接下來分析TTY的框架。
一、TTY驅動
TTY驅動不依賴具體的硬體平台，主要涉及的文件是tty_io.c、tty_ldisc.c。TTY驅動框架中包含一個叫線路規程的核心模組，TTY驅動不能直接從UART獲取數據，所有的數據都必須從ldisc(線路規程獲取)。首先我們來看tty相關的初始化，在前面註冊UART驅動的時候，同時調用了tty_register_driver(normal)函數向內核註冊了一個tty驅動，在該函數中調用了cdev_init(&driver->cdev, &tty_fops)，向設備綁定了tty設備的操作函數集，tty_fops的數據類型是struct file_operations，該變數如下圖：
因此當應用層打開一個tty設備時候會調用這個函數集當中的tty_open函數，接下來我們看tty_open函數裡面做了什麼操作。在tty_open函數中調用tty_init_dev(driver, index, 0)函數對tty設備進行了初始化，在tty_init_dev函數中又調用了initialize_tty_struct(tty, driver, idx)函數對tty相關的結構體進行了初始化，如下圖所示：
其中有三個地方需要我們重點關注，第一個是tty_ldisc_init(tty)，調用該函數完成了線路規程的初始化，在tty_ldisc_init函數裡面通過調用tty_ldisc_get獲得線路規程，在tty_ldisc_get函數中通過調用get_ldops(disc)獲得線路規程的操作函數，如圖所示：
其中tty_ldiscs是一個全局數組，數組元素類型是struct tty_ldisc_ops，也就是線路規程的操作函數集，類型如下圖：
線路規程的操作函數具體是在什麼時候被賦值初始化的，我們後面會分析到。
在initialize_tty_struct函數中第二個需要我們關注的函數調用是tty_buffer_init(tty),，
調用該函數完成了tty數據塊相關的初始化，如下圖所示：
在初始化函數中還初始化了一個工作隊列，INIT_WORK(&tty->buf.work, flush_to_ldisc)。
具體這個工作隊列是在何時被調用呢？就是在我們前面分析imx_rxint中斷接收函數時，調用了tty_flip_buffer_push，在該函數中通過schedule_work(&tty->buf.work)調度了該工作隊列。至此，TTY也和UART聯繫上了。
在initialize_tty_struct函數中需要我們關注的地方是tty->ops = driver->ops語句。前面我們分析到，在串口註冊時候調用tty_set_operations函數，通過driver->ops = op將tty的操作函數賦值給了uart驅動，在這裡則是將註冊進去的函數給拿出來賦值給了tty設備，等於是應用層操作tty設備就是操作uart串口。在tty_init_dev函數中，除了初始化tty設備之外，還調用tty_ldisc_setup(tty, tty->link)函數對線路規程進行了設置。在tty_ldisc_setup函數中調用了tty_ldisc_open函數，該函數中使用ld->ops->open(tty)打開了線路規程，但是線路規程的操作函數是在哪裡進行賦值的呢？保留這個疑問，我們接下來分析線路規程相關的初始化流程。
記得前面我們提到的一個全局數組tty_ldiscs嗎？這個數組的元素類型就是線路規程的操作函數。我們在內核程式碼中進行全局搜索，發現在tty_register_ldisc函數中進行了設置，如下圖：
調用該函數的話，就會將線路規程設置到全局數組tty_ldiscs中，那麼tty_register_ldisc函數是在哪裡被調用的呢？答案是，在tty_ldisc_begin函數中被調用，如下圖：
而tty_ldisc_N_TTY變數就是線路規程的操作函數，變數賦值如下圖：
tty_ldisc_begin這個函數被console_init調用，那是誰又調用了console_init呢？答案是在/init/main.c文件中，asmlinkage void __init start_kernel(void)函數調用了console_init。而start_kernel函數正是內核的入口函數。也就是說，在進入內核的時候，第一時間就先初始化了tty的線路規程，賦值了線路規程的相關操作函數。那線路規程的操作函數又是在哪裡被調用的呢？
前面我們講過，tty驅動不能直接從串口獲得數據，數據的來源是線路規程，那麼調用線路規程的讀寫函數只能是tty的操作函數，所以我們來看看之前從未分析的tty_read和tty_write函數。首先來看tty_read函數，如下圖：
果不其然，在tty_read中通過ld->ops->read調用了線路規程的read函數，也就是調用了tty_ldisc_N_TTY的ntty_read函數。我們再來看tty_write函數，如下圖：
同樣是調用到了線路規程的n_tty_write函數。
綜上，在進入內核的時候，先是設置了線路規程的操作函數，然後在tty驅動註冊的時候設置了tty的操作函數，並在後續打開tty設備時調用tty_open函數，在open函數中通過get_ldops(disc)獲得線路規程的操作函數。當應用層調用tty_read讀取數據時就調用了n_tty_read獲得了數據。
