嵌入式系统下console，tty,串口的关系

tty driver其实就是console的低层驱动了，除了和硬件进行交互的代码可以写在这里之外，也可以自己虚拟一个tty 设备出来，配合网络模拟的远程console接口什么的。

tty是一类char设备的通称，它们有相同的特性，比如对^C的处理，驱动使用tty_register_driver注册一个tty。

/dev/console是一个虚拟的tty，它映射到真正的tty上，console有多种含义，这里特指printk输出的设备，驱动使用register_console注册一个console。

console和tty有很大区别：console是个只输出的设备，功能很简单，只能在内核中访问；tty是char设备，可以被用户程序访问。

实际的驱动比如串口对一个物理设备会注册两次，一个是tty，一个是console，并通过在console的结构中记录tty的主次设备号建立了联系。

在内核中，tty和console都可以注册多个。当内核命令行上指定console=ttyS0之类的参数时，首先确定了printk实际使用那个 console作为输出，其次由于console和tty之间的对应关系，打开/dev/console时，就会映射到相应的tty上。用一句话说： /dev/console将映射到默认console对应的tty上。

kernel_1998 :
看到你们的问题后，感觉很有典型性，因此花了点工夫看了一下，做了一些心得贴在这里，欢迎讨论并指正：
1、LINUX下TTY、CONSOLE、串口之间是怎样的层次关系？具体的函数接口是怎样的？串口是如何被调用的？
tty和console这些概念主要是一些虚设备的概念，而串口更多的是指一个真正的设备驱动。
Tty实际是一类终端I/O设备的抽象，它实际上更多的是一个管理的概念，它和tty_ldisc（行规程）和tty_driver（真实设备驱动）组合在一起，目的是向上层的VFS提供一个统一的接口。通过file_operations结构中的tty_ioctl可以对其进行配置。查tty_driver，你将得到n个结果，实际都是相关芯片的驱动。因此，可以得到的结论是（实际情况比这复杂得多）：每个描述tty设备的tty_struct在初始化时必然挂如了某个具体芯片的字符设备驱动（不一定是字符设备驱动），可以是很多，包括显卡或串口chip。不知道你的ARM Soc是那一款，不过看情况你们应该用的是常见的chip，这些驱动实际上都有。
而console是一个缓冲的概念，它的目的有一点类似于tty。实际上console不仅和tty连在一起，还和framebuffer连在一起，具体的原因看下面的键盘的中断处理过程。Tty的一个子集需要使用console(典型的如主设备号4，次设备号1—64)，但是要注意的是没有console的tty是存在的。
而串口则指的是tty_driver。
举个典型的例子：
分析一下键盘的中断处理过程：
keyboard_interrupt—>handle_kbd_event—>handle_keyboard_event—>handle_scancode
void handle_scancode(unsigned char scancode, int down)
{
……..
tty = ttytab? ttytab[fg_console]: NULL;
if (tty && (!tty->driver_data)) {
……………
tty = NULL;
}
………….
schedule_console_callback();
}
这段代码中的两个地方很值得注意，也就是除了获得tty外（通过全局量tty记录），还进行了console 回显schedule_console_callback。Tty和console的关系在此已经很明了！！！


2、printk函数是把信息发送到控制台上吧？如何让PRINTK把信息通过串口送出？或者说系统在什么地方来决定是将信息送到显示器还是串口？
具体看一下printk函数的实现就知道了，printk不一定是将信息往控制台上输出，设置kernel的启动参数可能可以打到将信息送到显示器的效果。
函数前有一段英文，很有意思：


这段英文的要点：要想对console进行操作，必须先要获得console_sem信号量。如果获得console_sem信号量，则可以“log the output and call the console drivers”，反之，则“place the output into the log buffer and return”，实际上，在代码：
asmlinkage int printk(const char *fmt, ...)
{
va_list args;
unsigned long flags;
int printed_len;
char *p;
static char printk_buf[1024];
static int log_level_unknown = 1;
if (oops_in_progress) {

spin_lock_init(&logbuf_lock);

init_MUTEX(&console_sem);
}

spin_lock_irqsave(&logbuf_lock, flags);

va_start(args, fmt);
printed_len = vsnprintf(printk_buf, sizeof(printk_buf), fmt, args);
va_end(args);

for (p = printk_buf; *p; p++) {
if (log_level_unknown) {
if (p[0] != '<' || p[1] < '0' || p[1] > '7' || p[2] != '>') {
emit_log_char('<');
emit_log_char(default_message_loglevel + '0');
emit_log_char('>');
}
log_level_unknown = 0;
}
emit_log_char(*p);
if (*p == 'n')
log_level_unknown = 1;
}
if (!arch_consoles_callable()) {

spin_unlock_irqrestore(&logbuf_lock, flags);
goto out;
}
if (!down_trylock(&console_sem)) {

spin_unlock_irqrestore(&logbuf_lock, flags);
console_may_schedule = 0;
release_console_sem();
} else {

spin_unlock_irqrestore(&logbuf_lock, flags);
}
out:
return printed_len;
}
实际上printk是将format后的string放到了一个buffer中，在适当的时候再加以show,这也回答了在start_kernel中一开始就用到了printk函数的原因

3、start_kernel中一开始就用到了printk函数（好象是printk(linux_banner什么的)，在这个时候整个内核还没跑起来呢。那这时候的printk是如何被调用的？在我们的系统中，系统启动是用的现代公司的BOOTLOADER程序，后来好象跳到了LINUX下的head-armv.s，然后跳到start_kernel，在bootloader 里串口已经是可用的了，那么在进入内核后是不是要重新设置？
Bootloader一般会做一些基本的初始化，将kernel拷贝物理空间，然后再跳到kernel去执行。可以肯定的是kernel肯定要对串口进行重新设置，原因是Bootloader有很多种，有些不一定对串口进行设置，内核不能依赖于bootloader而存在
 
console,uart,tty 的关联关系
console可以是串口，也可以是vga，console确实是只能输出，write，内核打印。
在UNIX系统中，计算机显示器通常被称为控制台终端（Console），它仿真了类型为Linux的一种终端（TERM=Linux），并且有一些设备特殊文件与之相关联：tty0、tty1、tty2等。当你在控制台上登录时，使用的是 tty1。使用Alt+[F1~F6]组合键时，我们就可以切换到tty2、tty3等上面去。tty1~tty6等称为虚拟终端，而tty0则是当前所使用虚拟终端的一个别名，系统所产生的信息会发送到该终端上。因此不管当前正在使用哪个虚拟终端，系统信息都会发送到控制台终端上。你可以登录到不同的虚拟终端上去，因而可以让系统同时有几个不同的会话期存在。只有系统或超级用户root可以向/dev /tty0进行写操作，
serial_em86xx.c实现的是串口uart驱动，也注册了console，在 console_init中调用console初始化，但是如果serial不做console的话，应该就不用注册console，但是串口uart驱动是必须的，就是uart_register_driver，其中涉及最关键的tty_driver,
tty是一类char设备的通称，它们有相同的特性，比如对 [^C]的处理，驱动使用tty_register_driver注册一个tty。

/dev/console是一个虚拟的tty，它映射到真正的tty上，如何映射等会再说。

console 有多种含义，这里特指printk输出的设备，驱动使用register_console注册一个console。 console和tty有很大区别：console是个只输出的设备，功能很简单，只能在内核中访问；tty是char设备，可以被用户程序访问。

实际的驱动比如串口对一个物理设备会注册两次，一个是tty，一个是console，并通过在console的结构中记录tty的主次设备号建立了联系。

在内核中，tty和console都可以注册多个。当内核命令行上指定console=ttyS0之类的参数时，首先确定了printk实际使用那个 console作为输出，其次由于console和tty之间的对应关系，打开/dev/console时，就会映射到相应的tty上。用一句话说： /dev/console将映射到默认console对应的tty上。

顺便说一句，console=ttyS0和/dev/ttyS0包含相同的设备名字完全是巧合，不同也没事。

 

       所以如果是一个单纯的串口通信，可以不用实现console，只要实现uart驱动，包括tty_driver,就可以在应用层调用串口设备实现的接口，比如open（/dev/ttyS0）,然后select，用于等待串口上的数据，而在内核层，驱动中，就是用wait_queue等来实现 select的。/dev/tty, /dev/console，/dev/tty是正在使用的虚拟终端，因此在这里tty_open就是ttyS0，因为前台进程的控制终端现在就是ttyS0，/dev/tty可以在用户空间访问，就是用户打印可以在该空间。

serial.c不是必须的，而serial_em86xx.c中提供了与其相似的功能，比如shutdown，startup等方法，以及 console_write等，而console是在内核打印，而在erial_em86xx.c中，已经有串口uart驱动，而且与 tty_driver关联起来，所以tty_open打开的就是ttyS0了。如果当前进程有控制终端（Controlling Terminal）的话，那么/dev/tty就是当前进程的控制终端的设备特殊文件，用户打印。tty_io.c中除了有 tty_init,tty_open之外还有tty_poll,用于实现poll，另外还有用于异步通知的tty_fasync,主要是通过SIGIO信号来通知用户进程，因为串口速度不快，用异步通知也可以。而如果速度要求快的话，就需要在中断中唤醒进程，用户程序用poll，select来等待了。
ldd3中有tty_driver的介绍了。
tty_ldisc是和console有关系的,n_tty,多串口支持，SIGIO。
tty_ldisc下面才是tty_driver。
串口如果是普通功能，就可以不跟tty关联起来，而实现char设备即可。
console是内核打印，在tty_io.c中console_init中有初始化 em86xx_uart_console_init，在serial_em86xx.c中，有register_console，而 register_console的实现是在printk.c,从而也说明了console内核打印和用户打印tty底层实现不一样。而用户程序打印以及输入是tty，代码在行规n_tty.c中，而tty_ldisc的注册也是在console_init开始部分的，
(void) tty_register_ldisc(N_TTY, &tty_ldisc_N_TTY);

只不过这里的console_init部分是与定义的 CONFIG_SERIAL_EM86XX_CONSOLE没有关系的，而是与tty有关的，n_tty->tty_io->serial_em86xx,serial_core.也就是说即使没有 CONFIG_SERIAL_EM86XX_CONSOLE，假设console内核打印是在framebuffer，键盘的tty0，但用户程序的打印输入是在/dev/tty，最终是可以是在/dev/ttyS0,从而用户程序就可以通过/dev/ttyS0普通串口通信与串口通信设备通信了，而此时串口驱动可以不实现serial_console功能.

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